JPS6344832B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6344832B2
JPS6344832B2 JP56082542A JP8254281A JPS6344832B2 JP S6344832 B2 JPS6344832 B2 JP S6344832B2 JP 56082542 A JP56082542 A JP 56082542A JP 8254281 A JP8254281 A JP 8254281A JP S6344832 B2 JPS6344832 B2 JP S6344832B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bath
particles
alloy
plating
nickel
Prior art date
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.)
Expired
Application number
JP56082542A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS57198280A (en
Inventor
Yoshio Oda
Takashi Otoma
Eiji Endo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP56082542A priority Critical patent/JPS57198280A/en
Priority to US06/382,771 priority patent/US4470893A/en
Priority to EP82104652A priority patent/EP0067975B1/en
Priority to DE8282104652T priority patent/DE3277022D1/en
Publication of JPS57198280A publication Critical patent/JPS57198280A/en
Publication of JPS6344832B2 publication Critical patent/JPS6344832B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水の電解方法、特に低酸素過電圧で、
耐久性の大きな陽極を用いる水の電解方法に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a method for electrolyzing water, particularly with a low oxygen overvoltage.
This invention relates to a water electrolysis method using a highly durable anode.

水素は、最近のエネルギー事情を反映し石油に
代る新しいエネルギー源として多方面から注目さ
れている。そして、水素の工業的製造方法として
は大別して水電解法とコークスや石油のガス化法
が挙げられる。前者の方法は、原料として入手し
易い水が用いられる反面、多数の電解設備が必要
なこと、電流の過不足に対する適応性が不充分で
あること、電解液の炭酸化による劣化や床面積、
設備費などに多くの問題が残されている。他方、
後者の方法は一般に操作が煩雑であると共に設備
もかなり大型なものが要求され、設備費がかなり
かかるなどの問題がある。
Reflecting the recent energy situation, hydrogen is attracting attention from many quarters as a new energy source to replace oil. Industrial hydrogen production methods can be roughly divided into water electrolysis methods and coke or petroleum gasification methods. Although the former method uses readily available water as a raw material, it requires a large number of electrolytic equipment, is insufficiently adaptable to excess or insufficient current, and suffers from deterioration due to carbonation of the electrolyte and floor space.
Many issues remain, including equipment costs. On the other hand,
The latter method is generally complicated to operate, requires fairly large equipment, and has problems such as considerable equipment costs.

上記の問題を解決する手段として、陽イオン交
換膜を用い電解槽で水を電解し、水素を製造する
方法が最近提案されている。
As a means to solve the above problems, a method has recently been proposed in which water is electrolyzed in an electrolytic cell using a cation exchange membrane to produce hydrogen.

いわゆるイオン交換膜電解は食塩電解に適用さ
れていることは周知の通りであるが、陽イオン交
換膜で仕切られた陽極室に苛性カリ等のアルカリ
水溶液を供給し、陰極室には水又は稀薄アルカリ
水溶液を供給して電解を行う水電解の方法とは陽
極室条件が食塩電解の場合と大きく異り、特にか
ようなアルカリ性条件下での実用性ある陽極とし
てはニツケルが考えられている。
It is well known that so-called ion exchange membrane electrolysis is applied to salt electrolysis, but an aqueous alkaline solution such as caustic potash is supplied to an anode chamber separated by a cation exchange membrane, and water or dilute alkali is supplied to a cathode chamber. Water electrolysis, in which electrolysis is carried out by supplying an aqueous solution, requires anode chamber conditions that are significantly different from salt electrolysis, and nickel is considered to be a practical anode, especially under such alkaline conditions.

一方、従来食塩電解等に用いられる白金、パラ
ジウム、ルテニウム等の貴金属、これらの合金あ
るいは、これらの酸化物を主体とする陽極はコス
トが高いという点のみならず、下記のような問題
点を有するものであり、水電解用陽極としては実
用に供しえないものである。
On the other hand, anodes made mainly of noble metals such as platinum, palladium, and ruthenium, their alloys, or oxides of these conventionally used for salt electrolysis are not only expensive, but also have the following problems: Therefore, it cannot be used practically as an anode for water electrolysis.

即ち、ルテニウムやパラジウムはアルカリによ
つて、しだいに溶解するため、耐久性が劣るもの
である。
That is, since ruthenium and palladium gradually dissolve in alkali, their durability is poor.

本発明者等は、上述の問題点を解決するために
鋭意検討を加えた結果、低電圧で水を電解するこ
とのできる新規な方法を提供するもので、本発明
は陽イオン交換膜を介して陽極及び陰極を配して
なる電解槽にて水を電解する方法において、該陽
極がニツケル、コバルト、銀から選ばれた金属を
含む粒子を、その1部が表面に露出するように含
んだニツケル、コバルト、銀から選ばれた少くと
も1種の金属からなる層を電極芯体上に設けた陽
極であることを特徴とする水の電解方法を要旨と
するものである。
The present inventors have made extensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, they have provided a new method that can electrolyze water at low voltage. A method for electrolyzing water in an electrolytic cell comprising an anode and a cathode, the anode containing particles containing a metal selected from nickel, cobalt, and silver, a part of which is exposed on the surface. The gist of the present invention is a water electrolysis method characterized in that the anode is provided with a layer made of at least one metal selected from nickel, cobalt, and silver on an electrode core.

本発明に使用される陰極は特に限定されること
は必要でなく、従来の食塩電解の際に用いられた
陰極例えば、鉄、ステンレス等をエツチング処理
した陰極等が使用可能である。勿論、本発明で用
いる陽極を陰極として用いることも可能である。
The cathode used in the present invention is not particularly limited, and cathodes used in conventional salt electrolysis, such as cathodes etched with iron, stainless steel, etc., can be used. Of course, it is also possible to use the anode used in the present invention as a cathode.

陽イオン交換膜としては、公知の含フツ素系陽
イオン交換膜が使用されうるがなかでもイオン交
換基としてカルボン酸基を有するパーフルオロフ
ツ化カーボン膜(例えば特開昭51−140899号、特
開昭52−48598号に開示されるもの)が耐久性、
低電解電圧の観点から特に好ましい。
As the cation exchange membrane, known fluorine-containing cation exchange membranes can be used, and among them, perfluorinated carbon membranes having carboxylic acid groups as ion exchange groups (for example, JP-A-51-140899, (disclosed in Kaisho 52-48598) is durable,
Particularly preferred from the viewpoint of low electrolysis voltage.

次に、本発明に用いられる陽極について説明す
る。本発明に用いられる陽極は、ニツケル、コバ
ルト、銀から選ばれた金属を含む粒子を、その1
部が表面に露出するように含んだニツケル、コバ
ルト、銀から選ばれた少くとも1種の金属からな
る層を電極芯体上に設けたものであることが必要
で電極表面には多数の粒子が付着しており、巨視
的にみると、電極表面は微多孔性になつている。
Next, the anode used in the present invention will be explained. The anode used in the present invention contains particles containing a metal selected from nickel, cobalt, and silver.
It is necessary that a layer consisting of at least one metal selected from nickel, cobalt, and silver is provided on the electrode core so that some parts are exposed on the surface, and the electrode surface contains a large number of particles. is attached, and when viewed macroscopically, the electrode surface becomes microporous.

かくして、上記陽極はニツケル、コバルト、銀
を含む粒子が電極表面に多数存在し、且つ前述し
た通り、電極表面が微多孔性になつているため、
それだけ電極活性面が大きくなり、これらの相乗
効果によつて、効果的に酸素過電圧の低減を計る
ことができる。さらに、粒子は上記金属から成る
層によつて、電極表面に強固に付着しているの
で、劣化しにくく、上記低酸素過電圧の持続性を
飛躍的に延ばすことができる。
Thus, the anode has many particles containing nickel, cobalt, and silver on the electrode surface, and as mentioned above, the electrode surface is microporous.
The active surface of the electrode becomes larger accordingly, and the synergistic effect of these makes it possible to effectively reduce the oxygen overvoltage. Furthermore, since the particles are firmly attached to the electrode surface by the layer made of the above-mentioned metal, they are difficult to deteriorate, and the sustainability of the above-mentioned low oxygen overvoltage can be dramatically extended.

さらに、上記した効果により、電極の初期性能
も向上する。
Furthermore, the above-mentioned effects also improve the initial performance of the electrode.

また、電極芯体はその材質として任意の適当な
導電性金属例えばTi、Zr、Fe、Ni、V、Mo、
Ou、Ag、Mn、白金族金属、黒鉛、Cr、から選
ばれた金属又はこれらの金属から選ばれた合金が
採用し得る。この内Fe、Fe合金(Fe−Ni合金、
Fe−Cr合金、Fe−Ni−Cr合金など)Ni、Ni合
金(Ni−Cu合金、Ni−Cr合金など)Cu、Cu合
金などを採用することが好しい。
The material of the electrode core may be any suitable conductive metal such as Ti, Zr, Fe, Ni, V, Mo,
A metal selected from Ou, Ag, Mn, platinum group metals, graphite, Cr, or an alloy selected from these metals can be used. Of these, Fe, Fe alloy (Fe-Ni alloy,
It is preferable to use Ni, Ni alloy (Ni-Cu alloy, Ni-Cr alloy, etc.) Cu, Cu alloy, etc. (Fe-Cr alloy, Fe-Ni-Cr alloy, etc.).

特に好ましい電極芯体の材質はFe、Cu、Ni、
Fe−Ni合金、Fe−Ni−Cr合金である。
Particularly preferable materials for the electrode core are Fe, Cu, Ni,
These are Fe-Ni alloy and Fe-Ni-Cr alloy.

電極芯体の構造は、使用する電極の構造に合わ
せて任意適宜な形状寸法にすることができる。そ
の形状は例えば板状、多孔状、網状(例えばエク
スパンドメタルなど)、すだれ状等が採用でき、
これらを平板状、曲板状、筒状にしてもよい。
The structure of the electrode core can be made into any suitable shape and size depending on the structure of the electrode used. The shape can be, for example, plate-like, porous, net-like (for example, expanded metal), or blind-like.
These may be shaped like a flat plate, a curved plate, or a cylinder.

陽極活性粒子としてのニツケル、コバルト、銀
から選ばれた金属を含む粒子としては、かゝる金
属単独、かゝる金属を主体とする金属、合金の粒
子、又はこれら金属、合金の表面層を有する複合
体から成る粒子が採用される。
Particles containing metals selected from nickel, cobalt, and silver as anode active particles include such metals alone, particles of metals or alloys mainly composed of such metals, or surface layers of these metals or alloys. Particles consisting of a composite having the following properties are employed.

又上記金属を主体とする金属、合金を採用する
場合、上記金属以外の成分としては、その含有量
にもよるが、酸素過電圧の低下に過度に悪影響を
及ぼさない金属が採用でき例えば、Al、Zn、
Mg、Sn、Si、Sb等が採用できる。粒子の平均粒
径は、電極表面の多孔性度及び後述する電極製造
の際の粒子の分散性にも関係するが、0.1μ〜100μ
であれば充分である。
In addition, when using metals or alloys mainly composed of the above metals, metals other than the above metals can be used, depending on their content, but metals that do not have an excessively negative effect on the reduction of oxygen overvoltage can be used, such as Al, Zn,
Mg, Sn, Si, Sb, etc. can be used. The average particle size of the particles is related to the porosity of the electrode surface and the dispersibility of the particles during electrode manufacturing, which will be described later, but is between 0.1μ and 100μ.
If so, it is sufficient.

上記範囲中、電極表面の多孔性等の点から、好
ましくは0.9μ〜50μ、更に好ましくは1μ〜30μであ
る。
Among the above ranges, from the viewpoint of the porosity of the electrode surface, it is preferably 0.9 μ to 50 μ, more preferably 1 μ to 30 μ.

上記粒子は、電極のより低い酸素過電圧を達成
するため、表面多孔性であることが好ましい。
Preferably, the particles are superficially porous to achieve a lower oxygen overpotential of the electrode.

この表面多孔性とは、粒子の全表面が多孔性で
あることのみを意味するものでなく、前述した金
属から成る層より露出した部分のみが多孔性にな
つておれば充分である。
This surface porosity does not mean only that the entire surface of the particle is porous; it is sufficient that only the portion exposed from the layer made of the metal mentioned above is porous.

多孔性の程度は、その程度がかなり大きい程好
ましいが、過度に多孔性にすると粒子の機械的強
度が低下する為多孔度(Porosity)が20〜90%に
することが好ましい。上記範囲中更に好ましくは
35〜85%、特に好ましくは50〜80%である。
The degree of porosity is preferably as large as possible; however, if the degree of porosity is excessively high, the mechanical strength of the particles decreases, so it is preferable that the porosity is 20 to 90%. More preferably within the above range
35-85%, particularly preferably 50-80%.

尚上記多孔度とは、公知の水置換法等によつて
測定される値である。
The above porosity is a value measured by a known water displacement method or the like.

多孔性にする方法としては種々の方法が採用で
き、例えば、Ni、Co、Agを主体とする合金か
ら、かゝるNi、Co、Ag以外の金属を除去して多
孔性にする方法、この他Ni、Co、Agをカルボニ
ル化合物化しこれを熱分解して、多孔性の金属を
得る方法、Ni、Co、Agの有機酸塩を熱分解し、
多孔性の金属を得る方法、Ni、Co、Agの酸化物
を水素還元雰囲気で加熱し、多孔性の金属を得る
方法等が採用できる。この内作業性の点で、Ni、
Co、Agを主体とする合金から、かゝるNi、Co、
Ag以外の金属を除去する方法が好ましい。かゝ
る場合、粒子素材としてNi、Co、Agから選ばれ
た第一の金属と、Al、Zn、Mg、Sn、Si、Sbか
ら選ばれた第二の金属との合金を採用し、苛性ア
ルカリ処理して上記第二の金属の少なくとも一部
を除去せしめる方法が特に好ましい。このような
合金としては、Ni−Al合金、Ni−Zn合金、Ni−
Mg合金、Ni−Sn合金、Ni−Si合金、Co−Al合
金、Co−Zr合金、Co−Mg合金、Co−Si合金、
Co−Sn合金、Ag−Al合金、Ag−Zn合金、Ag−
Mg合金、Ag−Sn合金、Ag−Si合金が採用でき、
これらの内入手容易な点から、Ni−Al合金、Co
−Al合金、Ag−Al合金が好ましい。かゝる好ま
しい合金は、具体的には未展開のラネーニツケル
(Raney Nickel)、ラネーコバルト(Raney
cobalt)、ラネー銀(Raney Silver)である。こ
の内特にNi−Al合金、具体的には未展開ラネー
ニツケルが好ましい。
Various methods can be used to make the material porous. For example, there is a method to make it porous by removing metals other than Ni, Co, and Ag from an alloy mainly composed of Ni, Co, and Ag. Other methods include converting Ni, Co, and Ag into carbonyl compounds and thermally decomposing them to obtain porous metals; thermally decomposing organic acid salts of Ni, Co, and Ag;
Porous metals can be obtained by heating oxides of Ni, Co, and Ag in a hydrogen-reducing atmosphere to obtain porous metals. Of these, in terms of workability, Ni,
From alloys mainly composed of Co and Ag, such Ni, Co,
A method that removes metals other than Ag is preferred. In such cases, an alloy of a first metal selected from Ni, Co, and Ag and a second metal selected from Al, Zn, Mg, Sn, Si, and Sb is used as the particle material, and the caustic Particularly preferred is a method in which at least a portion of the second metal is removed by alkali treatment. Such alloys include Ni-Al alloy, Ni-Zn alloy, Ni-
Mg alloy, Ni-Sn alloy, Ni-Si alloy, Co-Al alloy, Co-Zr alloy, Co-Mg alloy, Co-Si alloy,
Co-Sn alloy, Ag-Al alloy, Ag-Zn alloy, Ag-
Mg alloy, Ag-Sn alloy, Ag-Si alloy can be used.
Among these, Ni-Al alloy, Co
-Al alloy and Ag-Al alloy are preferred. Such preferred alloys include specifically undeveloped Raney Nickel, Raney Cobalt, and Raney Cobalt.
cobalt) and Raney Silver. Among these, Ni--Al alloy, specifically undeveloped Raney nickel, is particularly preferred.

本発明において、粒子を付着するための層に採
用される金属としては、耐アルカリ性を有し、上
記粒子を強固に付着し得る金属が採用されうる
が、特にNi、Co、Agから選ばれた少なくとも一
種の金属を採用するのがよい。特に採用する粒子
の主体となる金属と同種の金属を採用することが
好ましい。
In the present invention, the metal used in the layer for attaching particles may be a metal that has alkali resistance and can firmly attach the particles, but in particular, metals selected from Ni, Co, and Ag may be used. It is preferable to use at least one type of metal. In particular, it is preferable to use the same type of metal as the main metal of the particles.

本発明の層の厚みは、採用する粒子の粒径にも
よるが、20〜200μであれば充分で、更に好まし
くは25〜150μである。これは本発明では、前述
した粒子の一部が電極芯体上の金属から成る層に
埋没した状態で、付着せしめるからである。かゝ
る状態を理解しやすい様に、本発明の電極表面の
断面図を第1図に示す。図示されている様に電極
芯体1上に金属から成る層2が設けられ、該層に
粒子3の一部が、その層の表面から露出する様に
含まれている。尚層2中の粒子の割合は5〜
80wt%であることが好ましく、更に好ましくは
10〜50wt%である。かゝる状態の外、電極芯体
と、粒子を含む層との間に、Ni、Co、Ag、Cu
から選ばれた金属から成る中間層を設けることに
よつて、更に電極の耐久性を向上させることがで
きる。かゝる中間層は、上記層の金属と同種又は
異種であつても差しつかえないが、かゝる中間層
を前述した層との付着性の点からこれらの中間層
及び層の金属は同種のものであることが好まし
い。中間層の厚みは、機械的強度等の点から5〜
100μであれば充分であり、更に好ましくは20〜
80μ、特に好ましくは30〜50μである。
The thickness of the layer of the present invention depends on the particle size of the particles employed, but it is sufficient if it is 20 to 200 microns, and more preferably 25 to 150 microns. This is because, in the present invention, some of the particles described above are attached to the electrode core while being buried in the metal layer. In order to facilitate understanding of such a state, a cross-sectional view of the electrode surface of the present invention is shown in FIG. As shown in the figure, a layer 2 made of metal is provided on an electrode core 1, and part of particles 3 are contained in this layer so as to be exposed from the surface of the layer. The ratio of particles in layer 2 is 5~
Preferably it is 80wt%, more preferably
It is 10-50wt%. In addition to such a state, Ni, Co, Ag, Cu, etc. may be present between the electrode core and the layer containing particles.
By providing an intermediate layer made of a metal selected from the following, the durability of the electrode can be further improved. Such an intermediate layer may be of the same type or a different type from the metal of the above-mentioned layer, but from the viewpoint of adhesion between the intermediate layer and the above-mentioned layer, it is preferable that these intermediate layers and the metals of the layer are of the same type. Preferably. The thickness of the intermediate layer is from 5 to 5 from the viewpoint of mechanical strength etc.
100μ is sufficient, more preferably 20~
80μ, particularly preferably 30-50μ.

この様な中間層を設けた電極を理解しやすいよ
うに、電極の断面図を第2図に示した。
To facilitate understanding of the electrode provided with such an intermediate layer, a cross-sectional view of the electrode is shown in FIG.

1は電極芯体、4は中間層、2は粒子を含む
層、3は粒子である。
1 is an electrode core, 4 is an intermediate layer, 2 is a layer containing particles, and 3 is particles.

電極は第1、第2図から見て明らかな様に、そ
の表面を微視的に見れば、電極表面に多数の粒子
が露出しているわけであるが、巨視的に見ると表
面層は多孔性になつている。
As is clear from Figures 1 and 2, when looking at the electrode surface microscopically, many particles are exposed on the electrode surface, but when looking macroscopically, the surface layer is It has become porous.

前述した様に多孔性の度合は、酸素過電圧の低
下にも関連する為多孔性の度合は電気二重層容量
で1000μF/cm2以上であれば充分に目的を達成で
きる。上記範囲中好ましくは2000μF/cm2以上、
特に好ましくは5000μF/cm2以上である。電気二
重層容量は、電解質溶液中に電極を浸漬した場合
に、電極表面近傍に正負のイオンが短い距離を隔
てて相対的に分布して形成される電気二重層の静
電容量であり、詳しくは、実測される微分容量を
示す。
As mentioned above, the degree of porosity is also related to the reduction in oxygen overpotential, so that the purpose can be sufficiently achieved if the degree of porosity is 1000 μF/cm 2 or more in electric double layer capacity. Within the above range, preferably 2000 μF/cm 2 or more,
Particularly preferably, it is 5000 μF/cm 2 or more. Electric double layer capacity is the capacitance of an electric double layer formed when positive and negative ions are relatively distributed over a short distance near the electrode surface when the electrode is immersed in an electrolyte solution. indicates the actually measured differential capacity.

この容量は、電極表面が大きくなると共に大き
くなる。従つて電極表面が多孔性となり電極表面
積が大きくなると、電極表面の電気二重層容量も
大きくなる。よつて、電気二重層容量によつて、
電気化学的に有効な電極表面積即ち電極表面の多
孔性度が判る。
This capacitance increases as the electrode surface becomes larger. Therefore, when the electrode surface becomes porous and the electrode surface area increases, the electric double layer capacity of the electrode surface also increases. Therefore, due to the electric double layer capacity,
The electrochemically effective electrode surface area, that is, the degree of porosity of the electrode surface can be determined.

尚電気二重層容量は、測定時の温度や電解質溶
液の種類、濃度、電極電位等によつても変化する
ので、本発明の電気二重層容量は、下記の方法に
よつて測定された値を意味する。
Note that the electric double layer capacity varies depending on the temperature at the time of measurement, the type and concentration of the electrolyte solution, the electrode potential, etc. Therefore, the electric double layer capacity of the present invention is the value measured by the following method. means.

試験片(電極)を35wt%NaOH水溶液(25℃)
に浸漬し、試験片の約100倍の見掛け面積をもつ
白金黒付き白金板を対極として挿入し、この状態
でのセルインピーダンスをコールラウシユプリツ
ヂで測定して試験片の電気二重層容量を求める。
Test piece (electrode) in 35wt% NaOH aqueous solution (25℃)
A platinum plate with black platinum, which has an apparent area approximately 100 times that of the test piece, is inserted as a counter electrode, and the cell impedance in this state is measured using a Kohlrausch Pritzge to determine the electric double layer capacity of the test piece. seek.

電極表面積の具体的な付着手段としては種々の
手法が採用され、例えば、分散メツキ法、溶融噴
霧法、焼結法などが採用されうるが、特に分散メ
ツキ法が好ましい。
Various methods can be employed as specific means for attaching the electrode surface area, such as a dispersion plating method, a melt spraying method, a sintering method, etc., and a dispersion plating method is particularly preferred.

分散メツキ法とは、金属層を形成する金属を含
む水溶液に、一例としてニツケルを主体とする粒
子を分散せしめた浴に、電極芯体を陰極として、
メツキを行い、電極芯体上に、上記金属と粒子を
共析せしめるものである。
The dispersion plating method is an aqueous solution containing the metal that forms the metal layer, in which particles mainly made of nickel, for example, are dispersed in a bath, and an electrode core is used as a cathode.
Plating is performed to eutectoid the metal and particles on the electrode core.

メツキ浴としては、例えば金属層としてニツケ
ル層を採用する場合、全塩化ニツケル浴、高塩化
ニツケル浴、塩化ニツケル−酢酸ニツケル浴、高
硫酸ニツケル浴、黒色ニツケル浴、硫酸ニツケル
浴、硬質ニツケル浴、硼弗化ニツケル浴、燐酸塩
のニツケルメツキ浴、ニツケル合金浴を採用し得
る。
For example, when a nickel layer is used as the metal layer, plating baths include all-nickel chloride bath, high nickel chloride bath, nickel chloride-nickel acetate bath, high nickel sulfate bath, black nickel bath, nickel sulfate bath, hard nickel bath, A nickel borofluoride bath, a nickel phosphate plating bath, or a nickel alloy bath may be employed.

金属層としてコバルト層を採用する場合は、塩
化コバルト浴、スルフアミン酸コバルト浴、硫酸
コバルトアンモニウム浴、硫酸コバルト浴、可溶
性有機酸コバルト塩のメツキ浴を採用し得る。
When a cobalt layer is employed as the metal layer, a cobalt chloride bath, a cobalt sulfamate bath, a cobalt ammonium sulfate bath, a cobalt sulfate bath, or a plating bath of a soluble organic acid cobalt salt may be employed.

金属層として銀層を採用する場合は、銀メツキ
用浴(AgCN36g/、KCN60g/、
K2CO315g/)を採用し得る。
When using a silver layer as the metal layer, use a silver plating bath (AgCN36g/, KCN60g/,
K 2 CO 3 15g/) can be adopted.

本発明では前述した浴を採用することが好まし
いが、本発明はこれらに限定されるものでなく
種々のNiメツキ浴、Coメツキ浴、Agメツキ浴を
採用することができる。
In the present invention, it is preferable to employ the baths described above, but the present invention is not limited to these, and various Ni plating baths, Co plating baths, and Ag plating baths can be employed.

特に、Niメツキ浴、Coメツキ浴の場合、浴の
PHを1.5〜4.5に制御するのが好ましい。この理由
は一般に、Niを含む粒子、Coを含む粒子は表面
に付着酸素を有するものであるが、このような付
着酸素は粒子が電極芯体上に付着される際に粒子
の接着強度を阻害するものであつて、メツキ浴中
で、粒子表面のかような付着酸素を除去するのに
PH1.5〜4.5のメツキ浴が好ましいことによる。ま
た、上記効果のために、浴中にClイオンを存在せ
しめることも有効で、その場合、Clイオン濃度を
135g/浴以上とするのがよい。PHを1.5〜4.5且
つClイオン濃度を135g/浴以上とする時は尚
好ましい。
In particular, in the case of Ni-plated baths and Co-plated baths, the bath
It is preferable to control the pH between 1.5 and 4.5. The reason for this is that Ni-containing particles and Co-containing particles generally have oxygen attached to their surfaces, but such attached oxygen inhibits the adhesive strength of the particles when they are attached to the electrode core. It is used to remove such adhering oxygen on the particle surface in the plating bath.
This is because a plating bath with a pH of 1.5 to 4.5 is preferable. In addition, for the above effect, it is also effective to have Cl ions present in the bath, in which case the Cl ion concentration can be reduced.
It is recommended that the amount be 135g/bath or more. It is more preferable to set the pH to 1.5 to 4.5 and the Cl ion concentration to 135 g/bath or more.

上記したような共電着メツキ層を得る具体的な
好ましい手段につつて説明する。
A specific preferred means for obtaining the co-electrodeposited layer as described above will be explained.

ニツケル、コバルト、銀から選ばれた金属を含
む粒子を分散せしめた浴に電極芯体を浸漬せし
め、該浴中に配置された振動板を振動させつつ、
バブラーにより浴の撹拌を行いながらメツキする
か、あるいはメツキ浴をメツキ槽と浴貯槽の間で
メツキ浴を循環しながら、浴の線速度を5〜300
cm/secとしてメツキするのがよい。
The electrode core is immersed in a bath in which particles containing metal selected from nickel, cobalt, and silver are dispersed, and while a diaphragm placed in the bath is vibrated,
Plating is performed while stirring the bath with a bubbler, or the linear velocity of the bath is increased from 5 to 300 while circulating the plating bath between the plating tank and the bath storage tank.
It is best to plate as cm/sec.

前者の方法を採用する場合振動数は5〜500
回/分、好ましくは10〜300回/分、更に好まし
くは50〜150回/分、振巾はメツキ槽の高さの5
〜30%、好ましくは10〜25%、更に好ましくは15
〜25%、バブリングガス量はメツキ槽底面積1d
m2当り0.1〜100/分、好ましくは1〜50/
分、更に好ましくは5〜35/分とするのがよ
い。
When using the former method, the frequency is 5 to 500.
times/minute, preferably 10 to 300 times/minute, more preferably 50 to 150 times/minute, and the shaking width is 5 times the height of the plating tank.
~30%, preferably 10-25%, more preferably 15
~25%, bubbling gas amount is 1d of bottom area of plating tank
0.1-100/ min , preferably 1-50/m2
minutes, more preferably 5 to 35 minutes.

後者の方法の場合、浴の線速度として好ましく
は10〜200cm/秒、更に好ましくは15〜120cm/秒
とするのがよい。
In the latter method, the linear velocity of the bath is preferably 10 to 200 cm/sec, more preferably 15 to 120 cm/sec.

この様な粒子の浴中での割合は、1g/〜
200g/にしておくことが電極表面に粒子の付
着状態を良好にする意味から好ましい。又分散メ
ツキ作業時の温度条件は20〜80℃、電流密度は
1A/dm2〜20A/dm2であることが好ましい。
The proportion of such particles in the bath is 1 g/~
It is preferable to set the amount to 200 g/cm from the viewpoint of improving the adhesion of particles to the electrode surface. Also, the temperature conditions during dispersion plating work are 20 to 80℃, and the current density is
It is preferable that it is 1A/dm <2> -20A/dm <2> .

尚メツキ浴には、歪減少用の添加剤、共析を助
長する添加剤等を適宜加えてよいことはもちろん
である。
It goes without saying that additives for reducing strain, additives for promoting eutectoid deposition, etc. may be added to the plating bath as appropriate.

また、粒子と金属層との密着性をさらに強固に
するために、加熱や、分散メツキ後再度Niメツ
キを行うこと等を適宜行つてもよいことはもちろ
んである。
Furthermore, in order to further strengthen the adhesion between the particles and the metal layer, it is of course possible to perform heating, re-plating with Ni after dispersion plating, etc., as appropriate.

この様にして、電極芯体上に、金属層を介して
粒子が付着した電極が得られる。
In this way, an electrode is obtained in which particles are attached to the electrode core through the metal layer.

その後、必要に応じ、苛性アルカリ処理(例え
ば苛性アルカリ水溶液に浸漬する)して、合金粒
子中のNi、Co、Ag以外の金属の少なくとも一部
を溶出除去せしめ、該粒子を多孔性にする。
Thereafter, if necessary, the alloy particles are treated with caustic alkali (for example, immersed in an aqueous caustic solution) to elute and remove at least a portion of metals other than Ni, Co, and Ag in the alloy particles, thereby making the particles porous.

かゝる場合、苛性アルカリ水溶液の濃度は、
NaOHで5〜40wt%、温度は20℃〜150℃の条件
下で行うことが好ましい。
In such a case, the concentration of the caustic aqueous solution is
It is preferable to use NaOH at 5 to 40 wt% and at a temperature of 20°C to 150°C.

実施例 1 未展開ラネーニツケル粉末(Ni50重量%、
Al50重量%)を全塩化ニツケル浴(NiCl2
6H2O300g/、H3BO338g/)中に10g/の
割合で分散させた。かくして得られたPH2.2の分
散液を電気メツキ槽に供給した。電気メツキ槽は
槽底部に上下に移動する開孔板を有しており、開
孔板の上部に窒素等のガスを放出するバブラーが
配置されている。
Example 1 Undeveloped Raney nickel powder (Ni50% by weight,
Al50% by weight) in a total nickel chloride bath (NiCl 2 .
It was dispersed at a ratio of 10 g/in 6H 2 O 300 g/, H 3 BO 3 38 g/). The thus obtained dispersion with a pH of 2.2 was supplied to an electroplating tank. The electroplating tank has a perforated plate that moves up and down at the bottom of the tank, and a bubbler that releases gas such as nitrogen is placed above the perforated plate.

槽の両側部には同じ面積のニツケル電極(陽
極)が設けられており、槽の中央部にはマイナス
電源に接続された被メツキ板(鉄製エキスパン
ド)が配置されている。
Nickel electrodes (anodes) with the same area are provided on both sides of the tank, and a plate to be plated (iron expander) connected to a negative power source is placed in the center of the tank.

開孔板を槽高さの20%の振巾で、振動数100
回/分で振動させ、バブラーからは槽の底面積
1dm2当り10/分の割合で窒素ガスを導出させ
てメツキを行つた。メツキ条件は、40℃で電流密
度3A/dm2で1時間であつた。得られたメツキ
層は、厚さ約150μの全面にわたつて均一なもの
で、その中に含まれるラネーニツケル粒子の割合
は30重量%であつた。
The width of the perforated plate is 20% of the tank height, and the frequency is 100.
The bubbler vibrates at a rate of 10 times per minute, and the bottom area of the tank is
Plating was performed by introducing nitrogen gas at a rate of 10/min/ dm2 . The plating conditions were 40° C. and a current density of 3 A/dm 2 for 1 hour. The resulting plating layer had a thickness of approximately 150 μm and was uniform over the entire surface, and the proportion of Raney nickel particles contained therein was 30% by weight.

かくして得られたメツキ板を80℃の20%
NaOH水溶液中で1時間処理した。
The plated board thus obtained was heated to 20% at 80°C.
It was treated in an aqueous NaOH solution for 1 hour.

次に、イオン交換容量が1.45meq/g乾燥樹
脂、厚さ210μを有するポリテトラフルオロエチ
レンとCF2=CFO(CF23COOCH3の共重合体か
らなる陽イオン交換膜を介して、陽極室側に上記
陽極を、陰極室側にも、上記で作製された電極を
陰極として配して水電解槽を組み立てた。
Then , the anode A water electrolytic cell was assembled by disposing the above anode on the chamber side and the electrode prepared above as a cathode on the cathode chamber side.

そして、陽極室に30%KOH水溶液を供給し、
陰極室に水を供給して、陽陰極室のKOH濃度を
20%に維持しつつ90℃で電解を行つた。
Then, supply 30% KOH aqueous solution to the anode chamber,
Supply water to the cathode chamber to adjust the KOH concentration in the anode and cathode chambers.
Electrolysis was carried out at 90°C while maintaining the temperature at 20%.

陽極における酸素過電圧をルギン毛管を用いて
SCEを基準電極として測定した所、約0.21Vであ
つた。ちなみに、平滑ニツケル板の酸素過電圧は
0.44Vであつた。
Oxygen overvoltage at the anode using a Luggin capillary
When measured using SCE as a reference electrode, it was approximately 0.21V. By the way, the oxygen overvoltage of a smooth nickel plate is
It was 0.44V.

また、上記水電解時における槽電圧は1.8Vで
30日間電解継続後も槽電圧は変らなかつた。
In addition, the cell voltage during water electrolysis above is 1.8V.
The cell voltage did not change even after electrolysis continued for 30 days.

実施例 2 未展開ラネーニツケル粉末(Ni50重量%、
Al50重量%)を全塩化ニツケル浴(NiCl2
6H2O300g/、H3BO338g/)中に10g/の
割合で分散させた。かくして得られたPH2.0の分
散液を用いてメツキ装置により電気メツキを行つ
た。メツキ装置は分散液貯槽と、該貯槽からポン
プによりメツキ槽の底部に分散液を供給する手段
を有し、該メツキ槽の両側部にはニツケル電極
(陽極)が配置され、その中央にはマイナス電源
に接続された鉄製被メツキ板が配置されている。
分散後は貯槽とメツキ槽の間を循環されている。
メツキ方法はメツキ装置においてPH2.1、40℃の
分散液をメツキ槽中での上昇速度が70cm/秒とな
るように循環しつつ電流密度3A/dm2で30分間
行つた。得られたメツキ槽は灰黒色の約70μの均
一厚みをもつもので、該メツキ層中のラネーニツ
ケルは約33%重量%であつた。このメツキ板を80
℃、20%のNaOH水溶液中で1時間処理した。
Example 2 Unexpanded Raney nickel powder (Ni50% by weight,
Al50% by weight) in a total nickel chloride bath (NiCl 2 .
It was dispersed at a ratio of 10 g/in 6H 2 O 300 g/, H 3 BO 3 38 g/). Electroplating was performed using a plating device using the thus obtained dispersion liquid with a pH of 2.0. The plating device has a dispersion liquid storage tank and a means for supplying the dispersion liquid from the storage tank to the bottom of the plating tank using a pump.Nickel electrodes (anodes) are arranged on both sides of the plating tank, and a negative electrode is placed in the center. A steel plated plate connected to a power source is placed.
After dispersion, the water is circulated between the storage tank and the peat tank.
The plating method was carried out in a plating device at a current density of 3 A/dm 2 for 30 minutes while circulating a dispersion liquid at 40° C. and pH 2.1 at a rising speed of 70 cm/sec in the plating tank. The resulting plating tank had a uniform thickness of about 70 microns and was grayish black in color, and the plating layer contained about 33% by weight of Raney nickel. This plating board is 80
It was treated in a 20% NaOH aqueous solution at ℃ for 1 hour.

かくして得られた陽極を用い、実施例1と同様
にして水電解を行つた。酸素過電圧は0.21Vであ
つた、また、槽電圧は1.8Vで、30日間電解経過
後も槽電圧は変化しなかつた。
Using the thus obtained anode, water electrolysis was performed in the same manner as in Example 1. The oxygen overvoltage was 0.21 V, and the cell voltage was 1.8 V, and the cell voltage did not change even after 30 days of electrolysis.

実施例 3 実施例1と同じメツキ装置を用い、メツキ浴と
してコバルト浴(C0SO4・7H2O330g/、
H3BO330g/、C0Cl2・6H2O30g/、35℃、
PH4.5)、粒子としてC0−Al合金粒子(C050wt%、
Al50wt%、平均粒径30μ)として浴中の粒子の割
合を50g/とすること以外は実施例1と同様に
してC0被覆陽極を得た。
Example 3 Using the same plating device as in Example 1, a cobalt bath (C 0 SO 4 7H 2 O 330g/,
H 3 BO 3 30g/, C 0 Cl 2・6H 2 O 30g/, 35℃,
PH4.5), C 0 -Al alloy particles (C 0 50wt%,
A C 0 -coated anode was obtained in the same manner as in Example 1, except that the proportion of particles in the bath was 50 g/50 wt % Al, average particle size 30 μ).

これを実施例1と同様にして、陽極とし、水電
解を行つた所、槽電圧は1.85Vで、30日間電解経
過後も槽電圧は変化しなかつた。
When this was used as an anode and water electrolysis was performed in the same manner as in Example 1, the cell voltage was 1.85 V, and the cell voltage did not change even after 30 days of electrolysis.

なお、陽極の酸素過電圧は0.26Vであつた。 Note that the oxygen overvoltage of the anode was 0.26V.

実施例 4 実施例3において、コバルト浴をCoCl2
6H2O300g/、H3BO338g/の浴組成(PH=
2.2、温度45℃)に変えること以外は、実施例3
と同様にして電解実験を行つた。
Example 4 In Example 3, the cobalt bath was replaced with CoCl2 .
Bath composition of 6H 2 O 300g/, H 3 BO 3 38g/ (PH=
2.2, Example 3 except that the temperature was changed to 45°C)
Electrolytic experiments were carried out in the same manner.

結果は、陽極過電圧が0.23V、槽電圧は1.82V
で、30日間電解継続後も槽電圧は変らなかつた。
The result is that the anode overvoltage is 0.23V and the cell voltage is 1.82V.
The cell voltage did not change even after electrolysis continued for 30 days.

実施例 5 浴として、銀浴(AgCN100g/、
KCN100g/、K2CO315g/、KOH3g/)
を用いること、粒子として展開したラネー銀を浴
中に100g/の割合で分散させること及びメツ
キ条件として電流密度6A/dm2、50℃、60分間
のメツキ作業を行つたこと以外は実施例1と同様
に、銀被覆陽極を行つた。これを用いて、実施例
1と同様にして水電解を行つた所、槽電圧は
1.75Vで30日間電解経過後も槽電圧は変らなかつ
た。
Example 5 As a bath, a silver bath (AgCN100g/,
KCN100g/, K 2 CO 3 15g/, KOH3g/)
Example 1 except that the Raney silver developed as particles was dispersed in the bath at a rate of 100 g/d, and the plating conditions were a current density of 6 A/dm 2 , 50°C, and 60 minutes. Similarly, a silver-coated anode was used. Using this, water electrolysis was performed in the same manner as in Example 1, and the cell voltage was
The cell voltage did not change even after 30 days of electrolysis at 1.75V.

また、陽極過電圧は0.16Vであつた。 Further, the anode overvoltage was 0.16V.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に用いられる陽極の1例の表面
部分断面図、第2図は本発明に用いられる陽極の
他の例の表面部分断面図を示す。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of the surface of one example of an anode used in the present invention, and FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the surface of another example of the anode used in the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 陽イオン交換膜を介して陽極及び陰極を配し
てなる電解槽にて水を電解する方法において、該
陽極がニツケル、コバルト、銀から選ばれた金属
を含む粒子を、その1部が表面に露出するように
含んだニツケル、コバルト、銀から選ばれた少く
とも1種の金属からなる層を電極芯体上に設けた
陽極であることを特徴とする水の電解方法。
1. In a method of electrolyzing water in an electrolytic cell comprising an anode and a cathode arranged through a cation exchange membrane, the anode contains particles containing a metal selected from nickel, cobalt, and silver, some of which are on the surface. A method for electrolyzing water, characterized in that the anode is provided with a layer made of at least one metal selected from nickel, cobalt, and silver on an electrode core so as to be exposed to the metal.
JP56082542A 1981-06-01 1981-06-01 Electrolytic process of water Granted JPS57198280A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56082542A JPS57198280A (en) 1981-06-01 1981-06-01 Electrolytic process of water
US06/382,771 US4470893A (en) 1981-06-01 1982-05-27 Method for water electrolysis
EP82104652A EP0067975B1 (en) 1981-06-01 1982-05-27 Method for water electrolysis
DE8282104652T DE3277022D1 (en) 1981-06-01 1982-05-27 Method for water electrolysis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56082542A JPS57198280A (en) 1981-06-01 1981-06-01 Electrolytic process of water

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS57198280A JPS57198280A (en) 1982-12-04
JPS6344832B2 true JPS6344832B2 (en) 1988-09-07

Family

ID=13777387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP56082542A Granted JPS57198280A (en) 1981-06-01 1981-06-01 Electrolytic process of water

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS57198280A (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4789452A (en) * 1985-04-10 1988-12-06 Asahi Glass Company Ltd. Highly durable cathode of low hydrogen overvoltage and method for manufacturing the same
WO2013005252A1 (en) * 2011-07-06 2013-01-10 株式会社 日立製作所 Electrode for electrolysis, method for producing same, and electrolysis apparatus
JPWO2013005252A1 (en) * 2011-07-06 2015-02-23 株式会社日立製作所 Electrode for electrolysis, method for producing the same, and electrolysis apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JPS57198280A (en) 1982-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1143325A (en) Process for preparing a low hydrogen overvoltage electrode by decomposition method
JPS5948872B2 (en) Electrolytic cathode and its manufacturing method
US4470893A (en) Method for water electrolysis
JPH0581677B2 (en)
KR890000179B1 (en) Cathode having high durability and iow hydrogen overvoltage and process for the production thereof
US4250004A (en) Process for the preparation of low overvoltage electrodes
JPS60159184A (en) Anode for electrolyzing water
CA1072915A (en) Cathode surfaces having a low hydrogen overvoltage
US4221643A (en) Process for the preparation of low hydrogen overvoltage cathodes
US5035790A (en) Highly durable cathode with low hydrogen overvoltage and method for producing the same
EP0129231B1 (en) A low hydrogen overvoltage cathode and method for producing the same
JPS6344832B2 (en)
EP0222911B1 (en) Highly durable low-hydrogen overvoltage cathode and a method of producing the same
CN114622238B (en) Preparation and application of transition metal-based hydrogen and oxygen evolution dual-functional electrode
JPS6344833B2 (en)
JPS6145711B2 (en)
JPS6123278B2 (en)
JPS6125790B2 (en)
JPH0625879A (en) Production of alkali hydroxide
JP2610937B2 (en) High durability low hydrogen overvoltage cathode
JP3236682B2 (en) Electrolytic cathode and method for producing the same
JPH0681182A (en) Production of alkali hydroxide
KR820000886B1 (en) Process for preparing electrode
JPS58133387A (en) Cathode having low hydrogen overvoltage and preparation thereof
JPS6136590B2 (en)