KR101009066B1 - 비활성화된 환원극의 재생방법 - Google Patents

비활성화된 환원극의 재생방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101009066B1
KR101009066B1 KR1020070101811A KR20070101811A KR101009066B1 KR 101009066 B1 KR101009066 B1 KR 101009066B1 KR 1020070101811 A KR1020070101811 A KR 1020070101811A KR 20070101811 A KR20070101811 A KR 20070101811A KR 101009066 B1 KR101009066 B1 KR 101009066B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cathode
deactivated
regeneration
electrode
active material
Prior art date
Application number
KR1020070101811A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090036658A (ko
Inventor
하승백
조동현
김예훈
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020070101811A priority Critical patent/KR101009066B1/ko
Publication of KR20090036658A publication Critical patent/KR20090036658A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101009066B1 publication Critical patent/KR101009066B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/075—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/24—Halogens or compounds thereof
    • C25B1/26—Chlorine; Compounds thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/052—Electrodes comprising one or more electrocatalytic coatings on a substrate
    • C25B11/053—Electrodes comprising one or more electrocatalytic coatings on a substrate characterised by multilayer electrocatalytic coatings

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

본 발명은 염수의 전기분해장치에 사용되는 비활성화된 환원극의 재생방법에 관한 것으로, 전기분해장치에서 비활성화된 환원극을 분리하지 않고도 재생시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 비활성화된 환원극을 전기분해장치에서 분리시키지 않은 상태에서 비활성화된 환원극의 표면에 상기 환원극을 이루는 물질과 동일한 물질을 포함하는 활성물질을 용사코팅하는 비활성화된 환원극의 재생방법을 제공하여, 상기 비활성화된 환원극의 재생에 따른 과전압 감소에 의한 전력비의 절감효과와 동시에 상기 비활성화된 환원극의 재생을 위해 전기분해장치로부터 탈, 부착시키는 과정을 배제시킴으로서, 환원극의 재생시간 및 비용을 절감할 수 있어 보다 경제적이고 효율적인 전기분해 공정을 수행할 수 있게 한다.
전기분해, 전극, 환원극, 비활성, 재생, 용사코팅

Description

비활성화된 환원극의 재생방법{Regeneration method of deactivated electrode}
본 발명은 전기분해장치에 사용되는, 비활성화된 환원극의 재생방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기분해장치에서 비활성화된 환원극을 분리하지 않고도 재생시킬 수 있게 함으로서, 비활성화된 환원극의 재생에 따른 과전압 감소에 의한 전력비의 절감효과와 동시에 상기 비활성화된 환원극의 재생을 위해 전기분해장치로부터 탈, 부착시키는 과정을 배제시킬 수 있게 하여, 환원극의 재생시간 및 비용을 절감할 수 있도록 한 비활성화된 환원극의 재생방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기분해는 물질에 전기 에너지를 가하여 산화, 환원반응이 일어나도록 하는 것으로서, PVC의 원료로 사용되는 염소는 전기분해공정을 통해 제조되며, 상기 전기분해공정에 사용되는 막대한 전력은 염소 및 가성소다의 전체 생산비용 중 상당부분을 차지하고 있다. 따라서, 전력비를 절감하게 되면 보다 경제적으로 염소 및 가성소다를 생산할 수 있어, PVC의 가격 경쟁력을 높일 수 있다. 이러 한 전기분해를 통한 염소 및 가성소다를 제조하는 방법에는 수은법, 격막법, 그리고 이온교환막법이 있다. 상기 이온교환막법은, 가장 최근에 나온 염소 및 가성소다를 생산하는 방법이며 가장 진보된 기술로 평가받고 있으며, 이 방법은 산화극(양극)과 환원극(음극)을 양이온교환막을 이용하여 분리하여 염소 및 가성소다를 생산하는 공정으로 수은법과 격막법에 비해 작동전압이 낮으며 양이온교환막의 선택적인 이온 투과능력으로 생성물의 품질이 우수하다는 장점이 있어 가장 널리 사용하는 방법이다. 도 1은 상기 이온교환막법을 이용한 일반적인 전기분해 공정의 생성물 및 이온들의 거동을 나타낸 개략도로서, 도시된 바와 같이, 음이온실로 염수가 들어가면 양극산화반응을 통해 염소가스가 발생하고 동시에 나트륨 양이온은 양이온교환막을 통해 양이온실로 넘어가 수산화이온과의 결합을 통해 가성소다가 생성이 되며 음극환원반응을 통해 수소가스가 생성된다. 이러한 이온교환막법은 전기분해가 진행됨에 따라 각 구성품들의 성능저하로 인해 작동전압이 증가하게 된다. 작동전압을 증가시키는 구성품으로는 양이온교환막, 산화극(양극), 그리고 환원극(음극)이 있으며, 이 중 환원극은 작동전압의 증가에 가장 큰 원인으로 보고되고 있다. 환원극의 작동전압이 증가하는 이유로 유럽 특허 제 0031948호 에서는 염수에 포함되어 있던 철 양이온이 환원극 표면 위에 침적되기 때문이라 명시하고 있으며, 두 번째로 환원극 반응을 통해 생성되는 수소가 환원극 표면 위에 흡착함으로써 환원극 표면의 조성 변화가 생기게 되어 환원극의 전기 전도도를 낮추기 때문으로 이해할 수 있다 (Electrochemica Acta, 1998, Vol. 43, 1747-1756).
첫 번째 원인의 경우, 염수 정제 공정의 개선을 통해 처리할 수 있으며, 두 번째 원인의 경우, 전극의 교체 또는 전극의 재생 등의 방법을 통하여 해결할 수 있다. 일반적으로 전극의 교체에는 상당히 많은 비용 및 시간이 소요되고 전극을 재생하는 방법도 간단하지 않다. 전극을 재생하기 위해선 전극판을 몸체로부터 분리시킨 후, 미국특허 제 4010085, 4049841, 4086149 호에서와 같이 Ni, Co, W, Mo, Raney Ni 등과 같은 전이금속 전구체와, 미국특허 제 5227030 호에서와 같이 RuO2, Pt, Rh, Ir, Au, Ag 등과 같은 귀금속 전구체를 전기도금 및 무전해 도금법 등을 이용하여 환원극 표면 위에 열처리하는 방법을 제안하고 있으나, 이는 그 과정이 매우 복잡하여 전극재생에 많은 시간 및 비용이 소모되는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 특히, 본 발명은 비활성화된 환원극을 전기분해장치에서 분리시키지 않은 상태에서 비활성화된 전극의 표면에 활성물질을 용사코팅하여, 비활성화된 환원극의 재생을 위해 전기분해장치로부터 탈,부착시키는 과정을 배제시킬 수 있도록 하는 비활성화된 환원극의 재생방법을 제공함에 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전기분해장치에 사용되는, 비활성화된 환원극의 재생방법에 있어서, 비활성화된 환원극을 전기분해장치에서 분리시키지 않은 상태에서 비활성화된 환원극의 표면에 상기 환원극을 이루는 물질과 동일한 물질을 포함하는 활성물질을 용사코팅하는 것을 특징으로 하는 비활성화된 환원극의 재생방법을 제공한다.
이상의 본 발명에 의하면, 비활성화된 환원극의 재생에 따른 과전압 감소에 의한 전력비의 절감효과와 동시에 상기 비활성화된 환원극의 재생을 위해 전기분해 장치로부터 탈,부착시키는 과정을 배제시킴으로서, 환원극의 재생시간 및 비용을 절감할 수 있어 보다 경제적이고 효율적인 전기분해 공정을 수행할 수 있는 등의 이점을 얻을 수 있게 된다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 비활성화된 환원극을 전기분해장치에서 분리시키지 않은 상태에서 비활성화된 환원극의 표면에 상기 환원극을 이루는 물질과 동일한 물질을 포함하는 활성물질을 용사코팅하는 비활성화된 환원극의 재생방법이다.
상기 본 발명의 특징에 의한 용사코팅은, 아세틸렌 유량 대 산소유량 비가 0.7 : 1 ~ 1.2 : 1, 질소 유량 3 ~ 10 LPM, 활성물질 입자 크기 1 ~ 30 ㎛, 활성물질 입자 공급속도 5 ~ 30 g/min의 조건하에서 코팅하는 실시예를 구성할 수 있다.
또한, 상기 각 실시예에 의한 용사코팅은, 코팅횟수를 1회 ~ 15회로 하는 실시예를 구성할 수 있다.
또한, 상기 각 실시예에 의한 용사코팅은, 코팅횟수를 1회 ~ 10회로 하는 실시예를 구성할 수 있다.
또한, 상기 각 실시예의 활성물질은, 니켈 또는 니켈합금으로 하는 실시예를 구성할 수 있다.
환원극이 비활성화되는 이유는 불순물들의 환원극 표면 침적 및 수소의 환원극 표면 흡착에 의해 환원극에 코팅된 물질들의 표면 조성 및 상태의 변화로 인한 전기 전도도 및 표면적 감소에 기인하는 것으로,
본 발명은 비활성화된 환원극을 전기분해장치에서 분리시키지 않은 상태에서 비활성화된 환원극의 표면에 상기 환원극을 이루는 물질과 동일한 물질을 포함하는 활성물질을 용사코팅하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 적용되는 용사코팅은 하기의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
1. 아세틸렌 유량 대 산소유량 비가 0.7 : 1 ~ 1.2 : 1
2. 질소 유량 3 ~ 10 LPM
3. 활성물질 입자 크기 1 ~ 30 ㎛
4. 활성물질 입자 공급속도 5 ~ 30 g/min
5. 코팅횟수가 1회 ~ 15회
상기 1의 조건에서 아세틸렌은 환원극 표면에 흡착된 수소 등을 제거하기 위한 것으로서, 산소유량과의 비가 0.7보다 낮을 경우, 환원극 표면에 흡착된 수소제거능이 감소하게 되고 1.2보다 높을 경우, 환원극 자체에 손상을 주게 되며, 상기 3의 조건에서 활성물질 입자 크기가 1 ㎛ 이하일 경우, 환원극의 재생시간이 많이 소모되며, 30 ㎛ 이상일 경우, 환원극 표면으로의 흡착력이 감소하게 된다.
또한, 상기 4의 조건에서 활성물질 입자 공급속도가 5 g/min 미만일 경우, 환원극의 재생시간이 많이 소모될 뿐만 아니라 환원극의 표면과의 접촉력이 미비하 여 흡착력을 감소시키며, 공급속도가 30 g/min를 초과할 경우, 활성물질 입자가 환원극 표면과의 충돌 이후, 환원극 표면에 흡착되지 못하고 비산하거나, 이미 흡착된 활성물질 입자들을 제거하여 그 효율이 감소하게 된다.
환원극은 통상적으로 니켈 또는 니켈합금으로 이루어지기 때문에 본 발명에서 사용되는 활성물질은 니켈 또는 니켈합금 입자로 구성될 수 있다. 그러나 환원극의 물질이 다른 금속으로 이루어지는 경우에는 활성물질도 그것에 따라 변경되어야 함은 당연하다.
한편, 상기 5의 조건의 코팅횟수에 따른 재생효과는 하기의 실시예 및 비교예를 통해서 설명한다.
이하 본 발명을 실시예 및 비교예를 통해서 상세하게 설명한다.
하기의 표 1을 통해 본 발명의 일 실시예로서의 용사코팅 조건을 제시하였고, 후술되어질 실시예 1 ~ 7, 비교예 1 ~ 2 및 표 2 를 통해 용사코팅에 의한 환원극 활성효과를 증명하였다.
표 1. 실시예 1 ~ 7의 용사코팅 조건
조건 아세틸렌 : 산소유량 질소 유량 니켈입자 크기 니켈입자 공급속도
수치 1 : 1 5 LPM 7㎛ 20 g/min
[실시예 1]
상기 표 1과 같은 조건에서 환원극 표면에 코팅을 1회 실시.
[실시예 2]
상기 표 1과 같은 조건에서 환원극 표면에 코팅을 2회 실시.
[실시예 3]
상기 표 1과 같은 조건에서 환원극 표면에 코팅을 3회 실시.
[실시예 4]
상기 표 1과 같은 조건에서 환원극 표면에 코팅을 4회 실시.
[실시예 5]
상기 표 1과 같은 조건에서 환원극 표면에 코팅을 5회 실시.
[실시예 6]
상기 표 1과 같은 조건에서 환원극 표면에 코팅을 10회 실시.
[실시예 7]
상기 표 1과 같은 조건에서 환원극 표면에 코팅을 15회 실시.
[비교예 1]
아무런 처리를 하지 않은 비활성화된 환원극.
[비교예 2]
아무런 처리를 하지 않은 새로운 환원극.
상기 각 실시예 및 비교예에 대한 전극특성분석을 실시하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
표 2. 전극특성분석 결과
전극
종류		 비교예2 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7 비교예1
작동
전압		 -1.33 -1.34 -1.34 -1.33 -1.35 -1.36 -1.37 -1.42 -1.43
상기 표 2에서 볼 수 있듯이, 모든 실시예를 통한 용사코팅 처리된 환원극이비교예 1 보다 우수한 활성을 보이고 있으며, 실시예 3의 경우, 비교예 2의 새로운 환원극과 동일한 활성을 보이고 있음을 알 수 있다.
즉, 코팅횟수를 1회 ~ 15회까지 적용함에 있어, 모두 비교예 1(비활성화된 전극)보다 우수한 활성을 보이고 있으나, 바람직하게는 1 ~ 10회 코팅하는 것이며, 그 이유는 10회 이상의 코팅횟수(실시예7)부터 비활성화된 환원극(비교예1)에 급격히 근접해지며, 15회 이상일 경우, 비활성화된 환원극(비교예1)과 그 활성이 동등해지기 때문이다.
상기 실시예, 비교예를 통해 알 수 있듯이, 상기 본 발명의 용사코팅은 환원극을 효과적으로 재생시켜 과전압 감소에 의한 전력비의 절감효과를 가져올 수 있을 뿐만 아니라 단순한 공정, 특히 비활성화된 환원극을 전기분해장치로부터 탈,부착시키는 과정을 배제시킬 수 있게 함으로서, 환원극의 재생시간 및 비용을 절감할 수 있게 한다.
이외에도 본 발명인 비활성화된 환원극의 재생방법은 다양하게 변형실시될 수 있는 것으로, 본 발명의 목적범위를 일탈하지 않는 한, 변형되는 실시예들은 모두 본 발명의 권리범위에 포함되어 해석되어야 한다.
도 1은 일반적인 전기분해 공정의 생성물 및 이온들의 거동을 나타낸 개략도.

Claims (5)

  1. 전기분해장치에 사용되는 환원극이 비활성화된 시점에 전기분해장치에서 분리시키지 않은 상태에서 비활성화된 환원극의 표면에 상기 환원극을 이루는 물질과 동일한 물질을 포함하는 활성물질을 아세틸렌 유량 대 산소유량 비가 0.7 : 1 ~ 1.2 : 1, 질소 유량 3 ~ 10 LPM, 활성물질 입자 크기 1 ~ 30 ㎛, 활성물질 입자 공급속도 5 ~ 30 g/min의 조건하에서 용사코팅하며,
    상기 활성물질은 니켈 또는 니켈합금인 것을 특징으로 하는 비활성화된
    환원극의 재생방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 용사코팅은,
    코팅횟수가 1회 ~ 15회인 것을 특징으로 하는 비활성화된
    환원극의 재생방법.
  4. 제 1항에 있어서, 용사코팅은,
    코팅횟수가 1회 ~ 10회인 것을 특징으로 하는 비활성화된
    환원극의 재생방법.
  5. 삭제
KR1020070101811A 2007-10-10 2007-10-10 비활성화된 환원극의 재생방법 KR101009066B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070101811A KR101009066B1 (ko) 2007-10-10 2007-10-10 비활성화된 환원극의 재생방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070101811A KR101009066B1 (ko) 2007-10-10 2007-10-10 비활성화된 환원극의 재생방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090036658A KR20090036658A (ko) 2009-04-15
KR101009066B1 true KR101009066B1 (ko) 2011-01-18

Family

ID=40761545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070101811A KR101009066B1 (ko) 2007-10-10 2007-10-10 비활성화된 환원극의 재생방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101009066B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060156185A1 (en) * 2002-03-01 2006-07-13 Broadlogic Network Technologies, Inc. Error correction coding across multiple channels in content distribution systems
KR20070069621A (ko) * 2005-12-28 2007-07-03 주식회사 엘지화학 염수 전기분해용 전해조에서 비활성화된 전극의 재생 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060156185A1 (en) * 2002-03-01 2006-07-13 Broadlogic Network Technologies, Inc. Error correction coding across multiple channels in content distribution systems
KR20070069621A (ko) * 2005-12-28 2007-07-03 주식회사 엘지화학 염수 전기분해용 전해조에서 비활성화된 전극의 재생 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090036658A (ko) 2009-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5189781B2 (ja) 水素発生用電極
CN110291227B (zh) 电解池和电解槽
EP1643014B1 (en) Hydrogen evolving cathode
US5958197A (en) Catalysts for gas diffusion electrodes
JP2000239882A (ja) 活性化陰極及びその製造方法
JP5307270B2 (ja) 食塩電解に使用する水素発生用陰極
KR101009066B1 (ko) 비활성화된 환원극의 재생방법
JP2015086454A (ja) 差圧式高圧水電解装置
KR101886032B1 (ko) 전해 전지용 전극
KR100837423B1 (ko) 염수 전기분해용 전해조에서 비활성화된 전극의 재생 방법
JPH11229170A (ja) 活性化陰極
KR101198417B1 (ko) 압력 매트 및 이를 포함하는 전기화학 셀
US20210140058A1 (en) Reduction electrode for electrolysis and manufacturing method thereof
CN114262104B (zh) 一种催化氧化联合膜处理技术去除自来水中微量污染物的方法
CN112513334B (zh) 改进镍电极性能的方法
CN113699547A (zh) 一种多孔合金电极的制备方法及应用
JP2000119889A (ja) 陰極構造体及び再活性化方法
KR20220091260A (ko) 귀금속이 도금된 구리와이어 다공성 펠트 제조 방법
KR20100058178A (ko) 흐름 전해조를 이용하여 백금족 금속을 분리하는 방법
JPS63317689A (ja) 電解装置
JP2005048266A (ja) ガス拡散電極の活性化方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140103

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141231

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151229

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161227

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180102

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190107

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200102

Year of fee payment: 10