JPS58133388A - 電解用陰極 - Google Patents
電解用陰極Info
- Publication number
- JPS58133388A JPS58133388A JP57014394A JP1439482A JPS58133388A JP S58133388 A JPS58133388 A JP S58133388A JP 57014394 A JP57014394 A JP 57014394A JP 1439482 A JP1439482 A JP 1439482A JP S58133388 A JPS58133388 A JP S58133388A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- hydrogen overvoltage
- base material
- potential
- stainless steel
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はアルカリ金属ノ・ロゲン化物水溶液の電解用陰
極に関するものである。特に、基材としてアルカリ性の
アルカーリ金属ノ・ロゲン化物水溶液に対する耐食性に
優れたステンレス鋼を使用することを特徴とする、被覆
層を有する陰極に関するものでちる。
極に関するものである。特に、基材としてアルカリ性の
アルカーリ金属ノ・ロゲン化物水溶液に対する耐食性に
優れたステンレス鋼を使用することを特徴とする、被覆
層を有する陰極に関するものでちる。
アルカリ金属ハロゲン化物水溶液の電解においては大量
の電力を使用するため、その節減は大きな課題であり種
々の対策が講じられている。それらの対策の中の一つに
陰極の水素過電圧低下があり、これにより電力コストの
大巾低減が可能であることが知られている。
の電力を使用するため、その節減は大きな課題であり種
々の対策が講じられている。それらの対策の中の一つに
陰極の水素過電圧低下があり、これにより電力コストの
大巾低減が可能であることが知られている。
アルカリ金属ハロゲン化物水溶液の電解用陰極には従来
、主に軟鋼が用いられているが、その水素過電圧が高い
という欠点がある。この改善策として、水素過電圧の低
い物質を基材の表面に被覆する方法が種々提案されてい
る。被覆方法としては、塗布・乾燥・焼成、電着、溶射
等があり、これらによって水素過電圧の低い陰極が製造
可能である。これらの方法によって形成される被覆層は
必ずしもち密なものでなくピンホール等が存在する場合
があるが、水素過電圧低下の点では悪影響が少ない。然
し、被覆層にピンホールがあると、基材の腐食の問題が
新たに生ずる。
、主に軟鋼が用いられているが、その水素過電圧が高い
という欠点がある。この改善策として、水素過電圧の低
い物質を基材の表面に被覆する方法が種々提案されてい
る。被覆方法としては、塗布・乾燥・焼成、電着、溶射
等があり、これらによって水素過電圧の低い陰極が製造
可能である。これらの方法によって形成される被覆層は
必ずしもち密なものでなくピンホール等が存在する場合
があるが、水素過電圧低下の点では悪影響が少ない。然
し、被覆層にピンホールがあると、基材の腐食の問題が
新たに生ずる。
従来、陰極として主に用いられている軟鋼は、そのまま
（被覆なし）では水素過電圧が約０．３ Ｖ程度あるた
め腐食されない。軟鋼の表面に水素過電圧の低い物質を
被覆し、水素過電圧が約０．２ Ｖ以下になると陰極の
電位はＦｅの腐食域に入る。
（被覆なし）では水素過電圧が約０．３ Ｖ程度あるた
め腐食されない。軟鋼の表面に水素過電圧の低い物質を
被覆し、水素過電圧が約０．２ Ｖ以下になると陰極の
電位はＦｅの腐食域に入る。
このため、被覆層にピンホール等が存在すると、基材の
軟鋼はアルカリ性のアルカリ金属ハロゲン化物水溶液と
接触し腐食される。また、被覆層にピンホール等の欠陥
がない場合でも、陰極の構造上被覆層のない基材部分が
アルカリ性のアルカリ金属ハロゲン化物水溶液と接触す
ることがあり得る。この場合にも水素過電圧が低下する
と基材の腐食が問題となる。従って、水素過電圧の低い
物質を基材に被覆する水素発生用陰極の基材用材料とし
ては、被覆層のピンホール等の欠陥あるいは構造上の理
由により水素過電圧が低くなっても腐食しない材料であ
ることが必要である。
軟鋼はアルカリ性のアルカリ金属ハロゲン化物水溶液と
接触し腐食される。また、被覆層にピンホール等の欠陥
がない場合でも、陰極の構造上被覆層のない基材部分が
アルカリ性のアルカリ金属ハロゲン化物水溶液と接触す
ることがあり得る。この場合にも水素過電圧が低下する
と基材の腐食が問題となる。従って、水素過電圧の低い
物質を基材に被覆する水素発生用陰極の基材用材料とし
ては、被覆層のピンホール等の欠陥あるいは構造上の理
由により水素過電圧が低くなっても腐食しない材料であ
ることが必要である。
水素過電圧の低い物質を被覆する陰極が種々提案されて
いるが、それらの基材材料として軟鋼、ステンレス鋼、
ニッケル等が挙げられている。軟鋼は前述のように水素
過電圧が約０．２Ｖ以下になると腐食するので適してい
ない。ニッケルは水素過電圧がこの値になっても腐食し
ないことが既に知られており、基材材料として適してい
るが、コストが高いという欠点がある。一方、ステンレ
ス鋼は一口にステンレス鋼といっても非常に多くの種類
があり、本発明で提案するように特定組成のステンレス
鋼でなければ水素過電圧が約０．２Ｖ以下になった場合
に腐食されてしまう。
いるが、それらの基材材料として軟鋼、ステンレス鋼、
ニッケル等が挙げられている。軟鋼は前述のように水素
過電圧が約０．２Ｖ以下になると腐食するので適してい
ない。ニッケルは水素過電圧がこの値になっても腐食し
ないことが既に知られており、基材材料として適してい
るが、コストが高いという欠点がある。一方、ステンレ
ス鋼は一口にステンレス鋼といっても非常に多くの種類
があり、本発明で提案するように特定組成のステンレス
鋼でなければ水素過電圧が約０．２Ｖ以下になった場合
に腐食されてしまう。
これまでの説明で明らかなように、本発明の目的はアル
カリ金属ハロゲン化物水溶液の電解に用いる水素過電圧
の低い物質を被覆した水素発生用陰極において、水素過
電圧が約０．２Ｖ以下になっても腐食されずかつ安価な
基材からなる陰極を提供することである。発明者は種々
の検討の結果、基材に２５％以上４０％以下のＣｒ、１
％以上、５チ以下のＭｏ、を含有し、ニッケルが意図的
に添加されていないステンレス鋼を使用した陰極がこの
目的を満足させることを見出だしたのである。
カリ金属ハロゲン化物水溶液の電解に用いる水素過電圧
の低い物質を被覆した水素発生用陰極において、水素過
電圧が約０．２Ｖ以下になっても腐食されずかつ安価な
基材からなる陰極を提供することである。発明者は種々
の検討の結果、基材に２５％以上４０％以下のＣｒ、１
％以上、５チ以下のＭｏ、を含有し、ニッケルが意図的
に添加されていないステンレス鋼を使用した陰極がこの
目的を満足させることを見出だしたのである。
以下、具体的データによって本発明の内容を詳細に説明
する。
する。
第１図はアルカリ金属ハロゲン化物水溶液を電解する場
合の液組成に近い試験液中で測定した鉄（Ｆｅ）、ニッ
ケル（Ｎｉ） および白金黒（ｐｔ−ｐｔ）の分極曲
線である。試験液の組成は１５ ％ ＮａＯＨ＋１５％
ＮａＣ１であり、温度８０’Ｃにて測定した。試験液の
脱気は行なわなかった。試験片を試験液に１０分間浸漬
後の自然電位を読み取り、この電位より厚方向にＩＶ／
４８０ｓｅｃの速度で電位を掃引し、カソード電流密度
が５ｍＡ／ｃｄになったら電位を逆方向に掃引して分極
曲線を測定した。照合電極には飽和カロメル電極（８Ｃ
Ｅ）を用いた。
合の液組成に近い試験液中で測定した鉄（Ｆｅ）、ニッ
ケル（Ｎｉ） および白金黒（ｐｔ−ｐｔ）の分極曲
線である。試験液の組成は１５ ％ ＮａＯＨ＋１５％
ＮａＣ１であり、温度８０’Ｃにて測定した。試験液の
脱気は行なわなかった。試験片を試験液に１０分間浸漬
後の自然電位を読み取り、この電位より厚方向にＩＶ／
４８０ｓｅｃの速度で電位を掃引し、カソード電流密度
が５ｍＡ／ｃｄになったら電位を逆方向に掃引して分極
曲線を測定した。照合電極には飽和カロメル電極（８Ｃ
Ｅ）を用いた。
Ｐ ｔ −Ｐ ｔは水素過電圧が極めて低い物質として
知られており、第１図に示したようにＰｔ−Ｐｉでの水
素発生は約−１，ｏ ＶＷ ＳＣＥ より卑な電位で
生じている。Ｆｅ、ＮｉはＰｉ−Ｐｉより水素過電圧が
高いため、水素発生に伴なうカソード電流はＰｔ−Ｐｔ
よシ卑な電位で生じている。現在、過電圧が低く陰極へ
の皮膜物質として提案されているものはいずれもＰｉ−
Ｐｉよシ水素過電圧が高い。このため、陰極基材として
用いる材料は、第１図のＰｔ−Ｐｔの水素発生電位よシ
卑な電位域に腐食される領域がなければ、実用上十分に
耐食性を有しているといえる。
知られており、第１図に示したようにＰｔ−Ｐｉでの水
素発生は約−１，ｏ ＶＷ ＳＣＥ より卑な電位で
生じている。Ｆｅ、ＮｉはＰｉ−Ｐｉより水素過電圧が
高いため、水素発生に伴なうカソード電流はＰｔ−Ｐｔ
よシ卑な電位で生じている。現在、過電圧が低く陰極へ
の皮膜物質として提案されているものはいずれもＰｉ−
Ｐｉよシ水素過電圧が高い。このため、陰極基材として
用いる材料は、第１図のＰｔ−Ｐｔの水素発生電位よシ
卑な電位域に腐食される領域がなければ、実用上十分に
耐食性を有しているといえる。
第２図は第１図の貴方向に電位を掃引した時の灯
ＦｅおよびＮｉの分極曲線の−ＩＶｗｓｃＥ付近を幻
拡大した図である。Ｆｅは−１，１５〜０．９ Ｖｗ
ＳＣＥ付近にアノード電流のピークがあり、これはＦｅ
の電位−ｐＨ図よ！１ｌＦｅの活性溶解（腐食）による
ピークであることがわかる。従って、前述のように、Ｆ
ｅ は水素過電圧の低い物質を被覆した陰極基材では腐
食される懸念があるのでこの用途には不適材 切な材料である。一方、Ｎｉは一〇、９〜−０．６５Ｖ
寸ＳＣＥ付近に活性溶解（腐食）によるアノード電流の
ピークがあるが、Ｐｉ−Ｐｔの水素発生電位より責な電
位域であるので陰極基板として用いた場合に腐食される
ことがない。これらの結果は既知の事実、即ち、水素過
電圧の低い物質を皮膜した陰第３図はクロム（Ｃｒ）お
よび表１に組成を示した各種ステンレス鋼の分極曲線で
ある。伺、ステンレス鋼Ａ％Ｂに含有されているＮｉは
通常使用する原料から持ち込まれる程度の量であり、意
図的に添加したものではない。測定方法は前述のものと
同じ、１−おり、第。図。ように−１ｖａｓｃＥ付近を
拡大Ｌ；＆も（Ｄｆあり。Ｃｒ１ｔ約−０，８ｄ！５Ｃ
ＥＩ卑な電位ではカソード電流であり、それよシ貴な電
位でアノード電流が流れる。Ｃｒの電位−ｐＨ図灯 を考慮すると、Ｃｒは約−〇、８ＶｗＳＣＥ より卑
な電位では腐食されないことがわかる。従って、Ｃｒは
耐食性の点では陰極基板としてして適しているものの、
靭性、加工性、溶接性等の点で問題が多い。
ＳＣＥ付近にアノード電流のピークがあり、これはＦｅ
の電位−ｐＨ図よ！１ｌＦｅの活性溶解（腐食）による
ピークであることがわかる。従って、前述のように、Ｆ
ｅ は水素過電圧の低い物質を被覆した陰極基材では腐
食される懸念があるのでこの用途には不適材 切な材料である。一方、Ｎｉは一〇、９〜−０．６５Ｖ
寸ＳＣＥ付近に活性溶解（腐食）によるアノード電流の
ピークがあるが、Ｐｉ−Ｐｔの水素発生電位より責な電
位域であるので陰極基板として用いた場合に腐食される
ことがない。これらの結果は既知の事実、即ち、水素過
電圧の低い物質を皮膜した陰第３図はクロム（Ｃｒ）お
よび表１に組成を示した各種ステンレス鋼の分極曲線で
ある。伺、ステンレス鋼Ａ％Ｂに含有されているＮｉは
通常使用する原料から持ち込まれる程度の量であり、意
図的に添加したものではない。測定方法は前述のものと
同じ、１−おり、第。図。ように−１ｖａｓｃＥ付近を
拡大Ｌ；＆も（Ｄｆあり。Ｃｒ１ｔ約−０，８ｄ！５Ｃ
ＥＩ卑な電位ではカソード電流であり、それよシ貴な電
位でアノード電流が流れる。Ｃｒの電位−ｐＨ図灯 を考慮すると、Ｃｒは約−〇、８ＶｗＳＣＥ より卑
な電位では腐食されないことがわかる。従って、Ｃｒは
耐食性の点では陰極基板としてして適しているものの、
靭性、加工性、溶接性等の点で問題が多い。
また、メッキあるいは溶射等でＣｒのコーティングをす
る方法も考えられるが、クラック、ピンホール等の欠陥
のない皮膜を作るのが難しいことおよび経済性等の点で
問題が多いと予想される。
る方法も考えられるが、クラック、ピンホール等の欠陥
のない皮膜を作るのが難しいことおよび経済性等の点で
問題が多いと予想される。
第３図においてステンレス鋼ＡおよびＢはいずれも−１
，０■より卑彦電位ではカソード電流である。
，０■より卑彦電位ではカソード電流である。
一方、ステンレス鋼Ｃ，ＤおよびＥは−１，１５Ｖ対Ｓ
ＣＥより貴になるとアノード電流が流れる。従って水素
過電圧の低い物質を被覆した陰極基材として用いた場合
、ステンレス鋼ＡおよびＢは腐食されないが、ステンレ
ス鋼Ｃ％ＤおよびＥは腐食されることがわかる。ここで
ステンレス鋼ＥはＮｉを意図的に添加した例であるが、
耐食性の点からはＮｉの少い方が好ましい。材料の加工
性の点からＮｉを添加することもできるがせいぜい４チ
が限度である。即ち、ステンレス鋼ＡおよびＢを被覆層
を有する構造の水素発生用陰極の基材として用いた場合
、水素過電圧が約０．２Ｖ以下になっても基材は腐食さ
れないことがわかる。これらの結果からＣｒを２５％以
上、Ｍｏを１％以上含有しＮ１が意図的に添加されてい
ないステンレス鋼の耐食性が良好であることが認められ
た。一方、材料の加工性の点からＣｒ−？ＭＯの含有量
が多くなるともろくなり、圧延などの加工が困難となる
ので実用性に乏しくなる。従ってＣｒの含有量は４０％
が限度であり、好ましくは３０％以下が良い。また、Ｍ
ｏの含有量は５％以下に限定され、好ましくは４％以下
である。このため、アルカリ金属ハロゲン化物水溶液の
電解に用いる水素過電圧の低い物質で被覆した水素発生
用陰極において、基材にＣｒを２５％以上４０チ以下、
Ｍｏを１％以上５チ以下含有するステンレス鋼を用いれ
ば、水素過電圧が約０．２ｖ以下になっても基材が腐食
されない被覆電極が得られ、その経済的効果はきｂめて
大きい。
ＣＥより貴になるとアノード電流が流れる。従って水素
過電圧の低い物質を被覆した陰極基材として用いた場合
、ステンレス鋼ＡおよびＢは腐食されないが、ステンレ
ス鋼Ｃ％ＤおよびＥは腐食されることがわかる。ここで
ステンレス鋼ＥはＮｉを意図的に添加した例であるが、
耐食性の点からはＮｉの少い方が好ましい。材料の加工
性の点からＮｉを添加することもできるがせいぜい４チ
が限度である。即ち、ステンレス鋼ＡおよびＢを被覆層
を有する構造の水素発生用陰極の基材として用いた場合
、水素過電圧が約０．２Ｖ以下になっても基材は腐食さ
れないことがわかる。これらの結果からＣｒを２５％以
上、Ｍｏを１％以上含有しＮ１が意図的に添加されてい
ないステンレス鋼の耐食性が良好であることが認められ
た。一方、材料の加工性の点からＣｒ−？ＭＯの含有量
が多くなるともろくなり、圧延などの加工が困難となる
ので実用性に乏しくなる。従ってＣｒの含有量は４０％
が限度であり、好ましくは３０％以下が良い。また、Ｍ
ｏの含有量は５％以下に限定され、好ましくは４％以下
である。このため、アルカリ金属ハロゲン化物水溶液の
電解に用いる水素過電圧の低い物質で被覆した水素発生
用陰極において、基材にＣｒを２５％以上４０チ以下、
Ｍｏを１％以上５チ以下含有するステンレス鋼を用いれ
ば、水素過電圧が約０．２ｖ以下になっても基材が腐食
されない被覆電極が得られ、その経済的効果はきｂめて
大きい。
表１ （ｗｔチ）
次に実施例をあげて本発明を説明する。
実施例
表１に示したステンレス鋼Ａの素材（１０Ｗｘ １００
ＬＸＩＴ■）をアルコールにて洗浄した後粒度構成が＋
３６：１４＝２： １なるアルミナ砥粒でブラスト処理
し、この先端１０ｍｍに純ニツケル粉末（４４〜７４ミ
クロン）をＡｒ ：Ｈｅ＝ ３ ： １ （Ｄ混合カス
を用いてプラズマ溶射した。また比較のため軟鋼につい
ても同様にニッケル粉末を溶射被覆した。これらのニッ
ケル粉末で被覆した材料を陰極とし、Ｐｔ−ｐｔを陽極
として８０℃の１５％Ｎ ａ ＯＨ＋ １５％ＮａＱ！
溶液中にて電解をおこない陰極より水素を発生させた。
ＬＸＩＴ■）をアルコールにて洗浄した後粒度構成が＋
３６：１４＝２： １なるアルミナ砥粒でブラスト処理
し、この先端１０ｍｍに純ニツケル粉末（４４〜７４ミ
クロン）をＡｒ ：Ｈｅ＝ ３ ： １ （Ｄ混合カス
を用いてプラズマ溶射した。また比較のため軟鋼につい
ても同様にニッケル粉末を溶射被覆した。これらのニッ
ケル粉末で被覆した材料を陰極とし、Ｐｔ−ｐｔを陽極
として８０℃の１５％Ｎ ａ ＯＨ＋ １５％ＮａＱ！
溶液中にて電解をおこない陰極より水素を発生させた。
電解は陰極の先端１５ｍを液中に浸漬し、ニッケル粉末
で被覆された部分お上び被覆されない部分が接液するよ
うにし、陰極電位を−１，１５Ｖ対ＳＣＥに規制し、２
０時間電解をおこなった。
で被覆された部分お上び被覆されない部分が接液するよ
うにし、陰極電位を−１，１５Ｖ対ＳＣＥに規制し、２
０時間電解をおこなった。
この時の電流密度は０．３０〜０．３５ Ａ／（−であ
った。
った。
電解後陰極を目視調査したところ、ステンレス鋼Ａを基
材とした陰極は電解前と何ら変化していなかった。一方
、軟鋼を基材とした陰極はニッケル粉末で被覆されてい
ない部分が腐食されて減肉しており、被覆部との境界か
ら約１５簡の被覆層の下には空隙が生じていた。
材とした陰極は電解前と何ら変化していなかった。一方
、軟鋼を基材とした陰極はニッケル粉末で被覆されてい
ない部分が腐食されて減肉しており、被覆部との境界か
ら約１５簡の被覆層の下には空隙が生じていた。
第１図は１５％ＮａＯＨ＋ １５％ＮａＣｌ、 ８０
℃Ｋ テ測定したＰｔ−Ｐｔ 、 Ｆｅ 、 Ｎｉの分
極曲線。 第２図は第１図の一部を拡大して示したもの。 曲線を示す。 惰 電 ［（Ｖ ｖｓ ５ＣＥ） ２図 電位（Ｖ ｖｓ ＳＣＥ）
℃Ｋ テ測定したＰｔ−Ｐｔ 、 Ｆｅ 、 Ｎｉの分
極曲線。 第２図は第１図の一部を拡大して示したもの。 曲線を示す。 惰 電 ［（Ｖ ｖｓ ５ＣＥ） ２図 電位（Ｖ ｖｓ ＳＣＥ）
Claims (1)
- 基材表面に被覆層を有する構造の水素発生用電解陰極に
おいて、基材として２５チ以上４０チ以下のクロム、１
チ以上５％以下のモリブデンを含有するステンレス鋼を
使用することを特徴とするアルカリ金属ハロゲン化物水
溶液電解用陰極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57014394A JPS58133388A (ja) | 1982-02-02 | 1982-02-02 | 電解用陰極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57014394A JPS58133388A (ja) | 1982-02-02 | 1982-02-02 | 電解用陰極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58133388A true JPS58133388A (ja) | 1983-08-09 |
Family
ID=11859835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57014394A Pending JPS58133388A (ja) | 1982-02-02 | 1982-02-02 | 電解用陰極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58133388A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2247469A (en) * | 1990-08-31 | 1992-03-04 | Atomic Energy Authority Uk | Counter electrode for electrochemical filter cleaning |
| KR101106482B1 (ko) * | 2009-10-29 | 2012-01-20 | 주식회사 이노디스 | 큐브의 회전을 이용한 게임 방법, 장치 및 그 기록 매체 |
-
1982
- 1982-02-02 JP JP57014394A patent/JPS58133388A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2247469A (en) * | 1990-08-31 | 1992-03-04 | Atomic Energy Authority Uk | Counter electrode for electrochemical filter cleaning |
| GB2247469B (en) * | 1990-08-31 | 1994-08-03 | Atomic Energy Authority Uk | Filter cleaning |
| KR101106482B1 (ko) * | 2009-10-29 | 2012-01-20 | 주식회사 이노디스 | 큐브의 회전을 이용한 게임 방법, 장치 및 그 기록 매체 |
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