KR102283328B1 - Method for regenerating reduction electrode - Google Patents

Method for regenerating reduction electrode Download PDF

Info

Publication number
KR102283328B1
KR102283328B1 KR1020160159531A KR20160159531A KR102283328B1 KR 102283328 B1 KR102283328 B1 KR 102283328B1 KR 1020160159531 A KR1020160159531 A KR 1020160159531A KR 20160159531 A KR20160159531 A KR 20160159531A KR 102283328 B1 KR102283328 B1 KR 102283328B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reduction electrode
electrode
ruthenium
platinum
compound
Prior art date
Application number
KR1020160159531A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20180060253A (en
Inventor
최정호
김연이
이동철
엄희준
황인성
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 KR1020160159531A priority Critical patent/KR102283328B1/en
Publication of KR20180060253A publication Critical patent/KR20180060253A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102283328B1 publication Critical patent/KR102283328B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/02Hydrogen or oxygen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/055Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material
    • C25B11/057Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material consisting of a single element or compound
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/075Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound
    • C25B11/081Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound the element being a noble metal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/50Electroplating: Baths therefor from solutions of platinum group metals
    • 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

Abstract

본 발명은 전기 분해에 적용되는 환원 전극의 재생 방법으로서, 환원 전극용 전해액에 백금 화합물 용액을 투입하여 상기 환원 전극을 1차 코팅하는 단계; 및 상기 환원 전극용 전해액에 루테늄 화합물 용액을 투입하여 상기 1차 코팅된 환원 전극을 2차 코팅하는 단계를 포함하고, 상기 전해액은 물 또는 염수인, 환원 전극의 재생 방법에 관한 것으로, 본 발명의 전기 분해용 환원 전극의 재생방법은 경제적인 방법으로, 전기 분해용 환원 전극을 증가된 기대 수명을 가지도록 재생하여 전기 분해시의 과전압 개선효과의 지속성을 개선할 수 있다.The present invention provides a method for regenerating a reduction electrode applied to electrolysis, the method comprising: first coating the reduction electrode by introducing a platinum compound solution into an electrolyte solution for a reduction electrode; And it relates to a method of regenerating the reduction electrode, comprising the step of applying a ruthenium compound solution to the electrolyte solution for the reduction electrode and secondary coating the first coated reduction electrode, wherein the electrolyte is water or brine, the method of the present invention The regeneration method of the reduction electrode for electrolysis is an economical method, and it is possible to improve the continuity of the overvoltage improvement effect during electrolysis by regenerating the reduction electrode for electrolysis to have an increased life expectancy.

Description

환원 전극의 재생방법{METHOD FOR REGENERATING REDUCTION ELECTRODE}Regeneration method of reduction electrode

본 발명은 환원 전극의 재생방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 열화된 전기 분해용 환원 전극을 재생하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for regenerating a reduction electrode, and more particularly, to a method for regenerating a deteriorated reduction electrode for electrolysis.

상업적으로 순수한 수소는 물 또는 염수(brine)을 전기 분해하여 생성되며, 이때 음극(환원전극)으로는 일반적으로 니켈 전극 또는 니켈 기재 상에 금속 산화물(루테늄, 백금, 팔라듐, 로듐 등의 산화물)이 코팅되어 있는 전극이 사용되고 있다. 니켈 기재 상에 코팅되어 있는 금속 산화물은 전기 분해가 진행됨에 따라 물리적 탈락, 화학적 용출 및 불순물(철 이온 등) 흡착 등으로 인해 열화(degradation)되며, 특히 염수의 전기 분해에서는 전기 분해 중단시 발생하는 역전류(reverse current) 현상으로 인해 용출이 가속화되는 것으로 알려져 있다. Commercially pure hydrogen is produced by electrolysis of water or brine, where the negative electrode (reducing electrode) is usually a nickel electrode or a metal oxide (oxide of ruthenium, platinum, palladium, rhodium, etc.) on a nickel substrate. A coated electrode is used. The metal oxide coated on the nickel substrate deteriorates due to physical dropout, chemical elution, and adsorption of impurities (iron ions, etc.) as the electrolysis proceeds. It is known that the dissolution is accelerated due to a reverse current phenomenon.

열화된 환원전극은 전기 분해에 필요한 전압을 넘어서는 추가적인 전압(과전압)을 급격히 상승 시키는 원인이 되며, 추가적인 전압은 생산 원가를 증가시키므로 즉시 교체될 필요성이 있다. 그러나, 환원전극은 고가의 귀금속을 함유하고 있고, 또한 전극의 교체를 위해 전기 분해 운전을 중단해야 하므로 막대한 경제적인 손실을 유발할 수 있다. The deteriorated cathode causes an additional voltage (overvoltage) to rise sharply beyond the voltage required for electrolysis, and the additional voltage increases the production cost, so it needs to be replaced immediately. However, the cathode contains expensive precious metals, and since the electrolysis operation must be stopped for the replacement of the electrode, it can cause enormous economic loss.

이러한 문제점을 보완하기 위해서 전기분해 중에 환원전극(음극) 전해질로 귀금속 용액을 투입하여 전극 표면에서의 전기전착(electrodeposition)을 유도하고 이를 통해 열화된 코팅층을 재생하는 기술이 제안된 바 있다. 이러한 기술은 인-시투 액티베이이션(in-situ activation)으로 지칭되며, 상기 귀금속으로는 수소 발생 반응에 뛰어난 성능을 보이면서도 소량 투입만으로도 효과가 나타나 품질에 대한 영향을 최소화할 수 있는 백금계 화합물이 주로 이용되고 있다. In order to compensate for this problem, a technique for inducing electrodeposition on the electrode surface by injecting a noble metal solution into the cathode (cathode) electrolyte during electrolysis and regenerating the deteriorated coating layer has been proposed. This technology is referred to as in-situ activation, and as the noble metal, a platinum-based compound that can minimize the effect on quality by showing an excellent performance in a hydrogen generation reaction and showing an effect with only a small amount of input This is mainly used.

예컨대, 특허 공개 제2002-0018673호에서는 염수 전기 분해 공정에서 음극의 재생을 위해 백금계 화합물의 용액을 투입하는 방법을 개시하고 있으며, 상기 방법에 의하면 헥사히드록소플래티네이트(H2Pt(OH)6) 용액을 투입하여 약 200 mV의 과전압 감소 효과를 나타내고 있다. For example, Patent Publication No. 2002-0018673 discloses a method of introducing a solution of a platinum-based compound for regeneration of the negative electrode in the brine electrolysis process, and according to the method, hexahydroxoplatinate (H 2 Pt(OH) 6 ) The overvoltage reduction effect of about 200 mV is shown by adding the solution.

그러나, 백금계 화합물의 투입은 음극 과전압이 매우 높은 전극(예컨대, 니켈 전극)의 경우에만 가시적인 효과를 나타내며 루테늄 산화물 코팅층을 함유하는 전극과 제로 갭(zero-gap) 전해조에 대해서는 과전압 개선효과가 미미하다는 문제가 있다. 니켈전극과 비교하여 루테늄 산화물 코팅층을 함유하는 전극은 음극 과전압이 매우 낮기 때문에 백금이 전착되더라도 과전압 개선 효과가 상대적으로 낮아지기 때문이다. However, the injection of the platinum-based compound shows a visible effect only in the case of an electrode with a very high negative overvoltage (eg, a nickel electrode), and the overvoltage improvement effect is not effective for an electrode containing a ruthenium oxide coating layer and a zero-gap electrolyzer. There is a problem that it is minor. This is because, compared to a nickel electrode, an electrode containing a ruthenium oxide coating layer has a very low negative overvoltage, so that even if platinum is electrodeposited, the overvoltage improvement effect is relatively low.

따라서, 백금계 화합물의 경제적인 비용을 고려할 때, 루테늄 산화물 코팅층을 함유하는 전극에 대해서도 과전압 개선 효과를 가시적으로 나타낼 수 있는 새로운 기술의 개발이 요구되고 있다.Therefore, in consideration of the economical cost of the platinum-based compound, development of a new technology capable of visually exhibiting an overvoltage improvement effect for an electrode including a ruthenium oxide coating layer is required.

KR 2002-0018673 AKR 2002-0018673 A

본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 경제적인 방법으로, 전기 분해용 환원 전극을 증가된 기대 수명을 가지도록 재생하여 전기 분해시의 과전압 개선효과의 지속성을 개선한 환원 전극의 재생 방법을 제공하는 것이다.An object to be solved by the present invention is to provide a method of regenerating the reduction electrode for improving the continuity of the overvoltage improvement effect during electrolysis by regenerating the reduction electrode for electrolysis to have an increased life expectancy in an economical way. .

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 In order to solve the above problems, the present invention

전기 분해에 적용되는 환원 전극의 재생 방법으로서,As a method of regenerating a reduction electrode applied to electrolysis,

환원 전극용 전해액에 백금 화합물 용액을 투입하여 상기 환원 전극을 1차 코팅하는 단계; 및First coating the reduction electrode by adding a platinum compound solution to the electrolyte solution for the reduction electrode; and

상기 환원 전극용 전해액에 루테늄 화합물 용액을 투입하여 상기 1차 코팅된 환원 전극을 2차 코팅하는 단계를 포함하고,A ruthenium compound solution is added to the electrolyte solution for the reduction electrode to include a second coating of the first coated reduction electrode,

상기 전해액은 물 또는 염수인, 환원 전극의 재생 방법을 제공한다.The electrolyte solution is water or brine, and provides a method of regenerating the reduction electrode.

본 발명의 전기 분해용 환원 전극의 재생방법은 경제적인 방법으로, 전기 분해용 환원 전극을 증가된 기대 수명을 가지도록 재생하여 전기 분해시의 과전압 개선효과의 지속성을 개선할 수 있다.The regeneration method of the reduction electrode for electrolysis of the present invention is an economical method, and it is possible to improve the continuity of the overvoltage improvement effect during electrolysis by regenerating the reduction electrode for electrolysis to have an increased life expectancy.

도 1은 실시예 1, 및 비교예 1 및 2에서 백금을 포함하는 화합물 용액, 또는 백금을 포함하는 화합물 용액 및 루테늄을 포함하는 화합물 용액을 투입한 전 후의 환원 전극의 전위 변화를 나타낸 도면이다.
도 2는 실시예 2에서 백금을 포함하는 화합물 용액 및 루테늄을 포함하는 화합물 용액을 순차적으로 투입한 전 후의 전해조의 전압 변화를 나타낸 도면이다.
도 3은 비교예 3에서 백금을 포함하는 화합물 용액을 투입한 전 후의 전해조의 전압 변화를 나타낸 도면이다.
1 is a view showing the change in potential of the reduction electrode before and after the compound solution containing platinum, or the compound solution containing platinum and the compound solution containing ruthenium in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2;
2 is a view showing the voltage change of the electrolytic cell before and after sequentially adding the compound solution containing platinum and the compound solution containing ruthenium in Example 2;
3 is a view showing the voltage change of the electrolytic cell before and after the input of the compound solution containing platinum in Comparative Example 3.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail to help the understanding of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best describe his invention. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

본 발명의 환원 전극의 재생 방법은 전기 분해에 적용되는 환원 전극의 재생 방법으로서, 환원 전극용 전해액에 백금(Pt) 화합물 용액을 투입하여 상기 환원 전극을 1차 코팅하는 단계; 및 상기 환원 전극용 전해액에 루테늄 화합물 용액을 투입하여 상기 1차 코팅된 환원 전극을 2차 코팅하는 단계를 포함한다. The method for regenerating a reduction electrode of the present invention is a method for regenerating a reduction electrode applied to electrolysis, comprising the steps of: putting a platinum (Pt) compound solution into an electrolyte for a reduction electrode and first coating the reduction electrode; and adding a ruthenium compound solution to the electrolyte solution for the reduction electrode to secondary-coat the firstly coated reduction electrode.

본 발명의 환원 전극은 전기 분해에 적용되는 환원 전극, 즉 수소 발생 전극일 수 있다. 상기 전기 분해는 산화 전극(양극)과 환원 전극(음극)을 분리막을 이용하여 분리한 다음, 이에 직류 전기를 가하여 물 또는 염수를 분해하는 방법으로서, 예컨대 염수의 경우 상기 산화 전극 및 환원 전극에서는 다음과 같은 반응이 이루어진다.The reduction electrode of the present invention may be a reduction electrode applied to electrolysis, that is, a hydrogen generating electrode. The electrolysis is a method of separating the oxidizing electrode (anode) and the reducing electrode (cathode) using a separator, and then applying direct current to it to decompose water or brine. For example, in the case of brine, the oxidizing electrode and the reducing electrode are The same reaction takes place.

산화 전극: 2Cl- → Cl2(g) + 2e- Oxidation electrode: 2Cl - → Cl 2 (g) + 2e -

환원 전극: 2H2O + 2e- → 2OH- + H2(g)Reduction electrode: 2H 2 O + 2e - → 2OH - + H 2 (g)

상기 전기 분해 방법에 의하면, 상기와 같은 반응을 통해 순수한 수소를 얻을 수 있다. According to the electrolysis method, pure hydrogen can be obtained through the above reaction.

통상적으로, 전기 분해에 적용되는 환원 전극은 사용됨에 따라 불순물들이 그 표면에 침적되거나, 물리적 탈락 또는 화학적 용출로 인해 비활성화 된다. 또한 경우에 따라서는 수소가 전극 표면에 흡착되거나 전극 몸체에 코팅된 물질들의 표면 조성 및 상태의 변화로 인한 전기전도도 및 표면적이 감소됨으로써 비활성화되기도 한다. In general, the reduction electrode applied to the electrolysis is inactivated due to the deposition of impurities on the surface, physical exfoliation or chemical elution as it is used. In addition, in some cases, hydrogen is adsorbed on the electrode surface or the electrical conductivity and surface area are decreased due to changes in the surface composition and state of the materials coated on the electrode body, thereby inactivating it.

따라서, 본 발명의 환원 전극의 재생 방법은 상기 환원 전극의 재생을 위하여, 우선 환원 전극용 전해액에 백금 화합물 용액을 투입하여 상기 환원 전극을 1차 코팅하는 단계가 이루어진다. Therefore, in the method for regenerating the reduction electrode of the present invention, a step of first coating the reduction electrode by introducing a platinum compound solution into the electrolyte solution for the reduction electrode is performed for the regeneration of the reduction electrode.

상기 전기 분해에서 사용되는 상기 분리막은 다공성 고분자막 또는 이온 교환(ion-exchange)성 고분자막일 수 있다. 상기 전해액은 물 또는 염수이고, 상기 물은 순수한 물 또는 수산화나트륨 수용액 또는 수산화칼륨 수용액과 같은 알칼리 수용액일 수 있다. The separation membrane used in the electrolysis may be a porous polymer membrane or an ion-exchange polymer membrane. The electrolyte may be water or brine, and the water may be pure water or an aqueous alkali solution such as an aqueous sodium hydroxide solution or an aqueous potassium hydroxide solution.

상기 환원 전극은 니켈 전극, 니켈 기재에 금속 또는 금속 산화물이 코팅된 전극일 수 있고, 상기 금속 또는 금속 산화물은 백금족 금속(Pt, Ru, Rh, Os, Ir 및 Pd로 이루어져 있는 군으로부터 선택된 1종 이상) 또는 이들의 산화물일 수 있다. 구체적으로, 니켈 기재에 루테늄 산화물이 코팅된 전극, 니켈 기재에 백금이 코팅된 전극, 또는 니켈 기재에 루테늄 산화물 및 백금이 코팅된 전극일 수 있다. The reduction electrode may be a nickel electrode, an electrode in which a metal or a metal oxide is coated on a nickel base, and the metal or metal oxide is one selected from the group consisting of platinum group metals (Pt, Ru, Rh, Os, Ir, and Pd). above) or oxides thereof. Specifically, it may be an electrode in which ruthenium oxide is coated on a nickel substrate, an electrode in which platinum is coated on a nickel substrate, or an electrode in which ruthenium oxide and platinum are coated on a nickel substrate.

상기 1차 코팅하는 단계에서 상기 환원 전극용 전해액에 백금 화합물 용액을 투입하면 상기 환원 전극의 표면에 백금이 전착되어 1차적으로 백금 코팅층을 형성하게 된다. 상기 백금이 전착되어 백금 코팅층을 형성함으로써 상기 환원 전극의 재생이 이루어지며 이에 따라 전기 분해에 필요한 전압을 넘어서는 추가적인 전압(과전압)이 감소하게 된다. 즉, 상기 환원 전극에 백금이 전착됨에 따라 환원 전극의 전위가 증가하게 되며, 구체적으로 20 내지 30 mV의 전위가 증가할 수 있다. When a platinum compound solution is added to the electrolyte for the reduction electrode in the first coating step, platinum is electrodeposited on the surface of the reduction electrode to primarily form a platinum coating layer. The platinum is electrodeposited to form a platinum coating layer, whereby the reduction electrode is regenerated and, accordingly, an additional voltage (overvoltage) exceeding the voltage required for electrolysis is reduced. That is, as platinum is electrodeposited on the reduction electrode, the potential of the reduction electrode increases, and specifically, the potential of 20 to 30 mV may increase.

상기 백금(Pt) 화합물은 헥사클로로 플래티네이트(IV)(H2PtCl6ㆍ6H2O, hexachloroplatinate), 포타슘 테트라클로로플래티네이트(II)(K2PtCl4, potassium tetrachloroplatinate), 디아미노디니트로플래티늄(II)(Pt(NH3)2(NO2)2, diaminodinitro platinum), 헥사아미노플래티늄(IV) 클로라이드(Pt(NH3)6Cl4, hexaaminoplatinum chloride), 테트라아민플래티늄(II) 클로라이드(Pt(NH3)4Cl2, tetraamine platinum chloride), 하이드로젠헥사히드록소플래티네이트(IV)(H2Pt(OH)6, hydrogen hexahydroxoplatinate) 및 소디움 테트라클로로 플래티네이트(II)(Na2PtCl4ㆍ6H2O, sodium tetrachloroplatinate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. The platinum (Pt) compound is hexachloro platinum (IV) (H 2 PtCl 6 ㆍ6H 2 O, hexachloroplatinate), potassium tetrachloroplatinate (II) (K 2 PtCl 4 , potassium tetrachloroplatinate), diaminodinitroplatinum (II)(Pt(NH 3 ) 2 (NO 2 ) 2 , diaminodinitro platinum), hexaaminoplatinum (IV) chloride (Pt(NH 3 ) 6 Cl 4 , hexaaminoplatinum chloride), tetraamineplatinum (II) chloride (Pt) (NH 3 ) 4 Cl 2 , tetraamine platinum chloride), hydrogenhexahydroxoplatinate (IV) (H 2 Pt(OH) 6 , hydrogen hexahydroxoplatinate) and sodium tetrachloro platinum (II) (Na 2 PtCl 4 ㆍ 6H 2 O, sodium tetrachloroplatinate) may be at least one selected from the group consisting of.

상기 백금 화합물은 상기 환원 전극용 전해액에 포함된 전해질 대비 중량 기준으로 0.1 ppm 내지 100 ppm의 양, 구체적으로 0.5 ppm 내지 50 ppm의 양으로 투입될 수 있다. The platinum compound may be added in an amount of 0.1 ppm to 100 ppm, specifically 0.5 ppm to 50 ppm, based on the weight of the electrolyte contained in the electrolyte for the reduction electrode.

상기 백금 화합물이 상기 환원 전극용 전해액에 포함된 전해질 대비 0.1 ppm 내지 100 ppm의 양으로 주입될 경우, 상기 주입된 백금을 포함하는 화합물에 포함되어 있는 백금 이온이 환원 전극의 표면에 적절하게 전착될 수 있으며, 백금 화합물의 양을 적절한 정도의 양으로 사용함으로써 경제성을 확보할 수 있다. When the platinum compound is injected in an amount of 0.1 ppm to 100 ppm compared to the electrolyte contained in the electrolyte for the reduction electrode, the platinum ions contained in the compound containing the injected platinum are appropriately electrodeposited on the surface of the reduction electrode. It is possible to secure economic feasibility by using the amount of the platinum compound in an appropriate amount.

그 다음으로는, 상기 환원 전극용 전해액에 루테늄 화합물 용액을 투입하여 상기 1차 코팅된 환원 전극을 2차 코팅하는 단계가 이루어진다. Next, a step of secondary coating the first coated reduction electrode by adding a ruthenium compound solution to the electrolyte solution for the reduction electrode is made.

상기 2차 코팅하는 단계에서 상기 환원 전극용 전해액에 루테늄 화합물 용액을 투입하면 백금이 전착된 환원 전극의 표면에 루테늄이 전착된다. 상기 환원 전극의 표면에 형성된 백금 코팅층의 표면에 루테늄이 전착되어 루테늄 코팅층을 형성함으로써 귀금속의 절대 코팅량이 증가되면서 상기 환원 전극의 추가적인 재생이 이루어질 수 있다. In the secondary coating step, when a ruthenium compound solution is added to the electrolyte for the reduction electrode, ruthenium is electrodeposited on the surface of the reduction electrode on which platinum is electrodeposited. As ruthenium is electrodeposited on the surface of the platinum coating layer formed on the surface of the reduction electrode to form a ruthenium coating layer, the absolute coating amount of the noble metal is increased, and further regeneration of the reduction electrode can be made.

귀금속의 절대 코팅량 증가는 개선효과의 지속성을 증대시키므로 상기 백금 코팅층에 추가 형성된 루테늄 코팅층은 상기 환원 전극의 수명, 즉 과전압 개선 효과를 나타내는 기간을 증대시킬 수 있으며, 상기 과전압의 추가적인 감소가 이루어질 수도 있다. 즉, 상기 환원 전극에 루테늄이 전착됨에 따라 환원 전극의 전위가 추가적으로 증가할 수 있으며, 구체적으로 5 mV 내지 10 mV의 전위가 증가할 수 있다. Since the increase in the absolute coating amount of the noble metal increases the continuity of the improvement effect, the ruthenium coating layer additionally formed on the platinum coating layer can increase the lifespan of the reduction electrode, that is, the period showing the overvoltage improvement effect, and further reduction of the overvoltage can be made there is. That is, as ruthenium is electrodeposited on the reduction electrode, the potential of the reduction electrode may additionally increase, and specifically, the potential of 5 mV to 10 mV may increase.

상기 루테늄 화합물은 플루오르화루테늄, 염화루테늄, 브롬화루테늄, 요오드화루테늄, 산화루테늄 수화물, 초산 루테늄 및 루테늄산 나트륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. The ruthenium compound may be at least one selected from the group consisting of ruthenium fluoride, ruthenium chloride, ruthenium bromide, ruthenium iodide, ruthenium oxide hydrate, ruthenium acetate, and sodium ruthenate.

상기 루테늄 화합물은 상기 환원 전극용 전해액에 포함된 전해질 대비 중량 기준으로 0.1 ppm 내지 100 ppm의 양, 구체적으로 0.5 ppm 내지 50 ppm의 양으로 주입될 수 있다. 이때, 상기 루테늄을 포함하는 화합물의 주입량의 기준이 되는 상기 전해액에 포함되어 있는 전해질에서 상기 제 1 단계에서 주입된 백금을 포함하는 화합물로부터 유래한 전해질은 제외된다. The ruthenium compound may be injected in an amount of 0.1 ppm to 100 ppm, specifically 0.5 ppm to 50 ppm, based on the weight of the electrolyte contained in the electrolyte for the reduction electrode. At this time, the electrolyte derived from the compound containing platinum injected in the first step is excluded from the electrolyte contained in the electrolyte, which is the basis of the injection amount of the compound containing ruthenium.

상기 루테늄을 포함하는 화합물이 상기 전해액에 포함되어 있는 전해질 대비 0.1 내지 100 ppm의 양으로 주입될 경우, 상기 주입된 루테늄을 포함하는 화합물에 포함되어 있는 루테늄 이온이 환원 전극에 형성된 백금 코팅층의 표면에 적절하게 전착되어 루테늄 코팅층을 형성할 수 있다.When the compound containing the ruthenium is injected in an amount of 0.1 to 100 ppm compared to the electrolyte contained in the electrolyte, the ruthenium ions contained in the compound containing the injected ruthenium are on the surface of the platinum coating layer formed on the reduction electrode. It may be appropriately electrodeposited to form a ruthenium coating layer.

상기 2차 코팅하는 단계는 상기 1차 코팅 단계를 통한 환원 전극에의 백금의 전착이 어느 정도 마무리된 후 이루어질 수 있으며, 구체적으로 상기 2차 코팅하는 단계의 시점은 환원 전극의 전위를 관측함으로써 결정될 수 있으며, 상기 2차 코팅하는 단계는 상기 1차 코팅 완료 직후 10 분 내지 300 분 이후의 시점, 구체적으로 50분 내지 200분 이후의 시점에 개시될 수 있다. The second coating step may be made after the electrodeposition of platinum on the reduction electrode through the first coating step is finished to some extent, and specifically, the timing of the second coating step can be determined by observing the potential of the reduction electrode. In addition, the second coating step may be started at a time point after 10 minutes to 300 minutes immediately after the completion of the first coating, specifically, at a time point after 50 minutes to 200 minutes.

상기 백금 화합물 및 루테늄 화합물의 몰비는 1:0.1 내지 1:10, 구체적으로 1:1 내지 1:5일 수 있다. The molar ratio of the platinum compound and the ruthenium compound may be 1:0.1 to 1:10, specifically 1:1 to 1:5.

상기 백금 화합물 및 루테늄 화합물의 몰비가 상기 범위를 만족할 경우, 상기 환원 전극의 표면에 효과적으로 백금 코팅층 및 루테늄 코팅층을 형성할 수 있다.When the molar ratio of the platinum compound and the ruthenium compound satisfies the above range, it is possible to effectively form a platinum coating layer and a ruthenium coating layer on the surface of the reduction electrode.

상기 환원 전극의 표면에 백금 코팅층 및 루테늄 코팅층이 전착되는 형상을 적절하게 조절하기 위하여, 상기 백금 화합물 및/또는 상기 루테늄 화합물은 리간드 화합물의 형태로 이용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일례에 따른 환원 전극의 재생 방법에 있어서, 상기 백금 화합물, 루테늄 화합물, 또는 상기 백금 화합물 및 루테늄 화합물은 리간드 화합물일 수 있다. 이때 상기 리간드는 암민(Ammine), EDTA, 하이드록소(Hydroxo), 클로로(Chloro) 및 에틸렌디아민(Ethylenediamine)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. In order to appropriately control the shape in which the platinum coating layer and the ruthenium coating layer are electrodeposited on the surface of the reduction electrode, the platinum compound and/or the ruthenium compound may be used in the form of a ligand compound. Therefore, in the method for regenerating the reduction electrode according to an example of the present invention, the platinum compound, the ruthenium compound, or the platinum compound and the ruthenium compound may be a ligand compound. In this case, the ligand may be at least one selected from the group consisting of Ammine, EDTA, Hydroxo, Chloro, and Ethylenediamine.

상기 백금 화합물 및/또는 상기 루테늄 화합물이 금속에 리간드가 배위된 리간드 화합물의 형태로 이용될 경우, 상기 환원 전극에 백금 및 루테늄이 코팅될 때 금속 양이온이 아닌 착이온이 전착되며, 보다 균일하게 환원 전극의 표면이 코팅될 수 있다. 구체적으로, 백금 또는 루테늄과 같은 금속 양이온의 환원 전위는 높은 편이기 때문에, 전극 표면에 쉽게 전착되며, 이때 전착 반응은 표면의 저항에 매우 민감하게 반응하게 된다. 환원 전극의 표면은 완전히 평탄한 것이 아니므로 부위별로 저항의 차이가 존재하며, 저항이 낮은 곳에서 더욱 전착이 잘 일어나게 되고, 전착에 의해 코팅된 부위의 저항은 더욱 낮아져 코팅의 편중도가 높아지게 된다. 그러나, 백금 또는 루테늄에 리간드가 배위된 리간드 화합물을 사용하게 되면 금속 양이온이 전착되는 것이 아니라 착이온이 전착되게 되는데, 이경우, 전착 반응의 활성화 과전압이 증가하므로 전술한 바와 같은 코팅의 편중도가 높아지게 되는 것을 방지하여 표면에 균일한 표면 코팅을 얻을 수 있다. When the platinum compound and/or the ruthenium compound is used in the form of a ligand compound in which a ligand is coordinated to a metal, when platinum and ruthenium are coated on the reduction electrode, complex ions, not metal cations, are electrodeposited, and more uniformly reduced The surface of the electrode may be coated. Specifically, since the reduction potential of a metal cation such as platinum or ruthenium is high, it is easily electrodeposited on the electrode surface, and in this case, the electrodeposition reaction is very sensitive to the resistance of the surface. Since the surface of the reduction electrode is not completely flat, there is a difference in resistance for each region, and electrodeposition is more likely to occur where the resistance is low. However, when a ligand compound in which a ligand is coordinated to platinum or ruthenium is used, complex ions are electrodeposited rather than metal cations. It is possible to obtain a uniform surface coating on the surface by preventing

본 발명의 일례에 따른 환원 전극의 재생 방법에 있어서, 상기 전기 분해의 공급 전류 밀도는 0.1 kA/㎡ 내지 10 kA/㎡, 구체적으로 0.5 kA/㎡ 내지 8 kA/㎡일 수 있다. In the regeneration method of the reduction electrode according to an example of the present invention, the supply current density of the electrolysis may be 0.1 kA/m2 to 10 kA/m2, specifically 0.5 kA/m2 to 8 kA/m2.

본 발명의 일례에 의하면, 상기 제 1 단계 과정 및 상기 제 2 단계 과정 이후, 상기 전기분해의 상기 전기분해 전압은 10 mV 내지 50 mV 강하될 수 있고, 구체적으로 10 mV 내지 40 mV 강하될 수 있다. 전기분해 전압의 감소폭은 초기 전극 상태에 따라 달라질 수 있다. According to an example of the present invention, after the first step process and the second step process, the electrolysis voltage of the electrolysis may drop 10 mV to 50 mV, specifically 10 mV to 40 mV may drop . The reduction width of the electrolysis voltage may vary depending on the initial state of the electrode.

본 발명의 환원 전극의 재생 방법은, 1차 코팅 단계 및 2차 코팅 단계로 나누어 상기 환원 전극의 표면에 백금 코팅층 및 루테늄 코팅층을 순차적으로 형성함으로써 보다 효과적이면서도 경제적으로 상기 환원 전극을 재생할 수 있다. 즉, 백금 화합물 만을 이용하여 백금 코팅층을 두껍게 형성하는 경우에 비하여 경제적인 방법으로 환원 전극을 재생함으로써 효과적으로 전기 분해 시의 과전압을 개선할 수 있으며, 백금 코팅층 상에 추가적인 루테늄 코팅층이 형성되도록 함으로써 상기 과전압의 추가적인 개선효과를 얻을 수 있다. The reduction electrode regeneration method of the present invention is divided into a first coating step and a secondary coating step, and by sequentially forming a platinum coating layer and a ruthenium coating layer on the surface of the reduction electrode, the reduction electrode can be reproduced more effectively and economically. That is, it is possible to effectively improve the overvoltage during electrolysis by regenerating the reduction electrode in an economical way compared to the case where the platinum coating layer is thickly formed using only the platinum compound, and an additional ruthenium coating layer is formed on the platinum coating layer to form an additional ruthenium coating layer. additional improvements can be obtained.

또한, 백금 화합물 및 루테늄 화합물을 함께 투입하는 경우에는, 루테늄이 백금과 경쟁적으로 코팅층을 형성하게 되어 백금 및 루테늄을 함께 포함하고 있는 코팅층이 형성됨으로써 오히려 백금만으로 이루어진 코팅층에 비해 과전압 개선효과가 낮지만, 본 발명과 같이 상기 제 1 단계 과정 및 상기 제 2 단계 과정을 통하여 백금 화합물 및 루테늄 화합물을 순차적으로 투입할 경우, 상기 환원 전극의 표면에 백금 코팅층 및 루테늄 코팅층이 순차적으로 형성되도록 할 수 있다. In addition, when a platinum compound and a ruthenium compound are added together, ruthenium forms a coating layer competitively with platinum, and a coating layer containing both platinum and ruthenium is formed. , When the platinum compound and the ruthenium compound are sequentially added through the first step process and the second step process as in the present invention, the platinum coating layer and the ruthenium coating layer are sequentially formed on the surface of the reduction electrode.

실시예Example

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예 및 실험예를 들어 더욱 상세하게 설명하나, 본 발명이 이들 실시예 및 실험예에 의해 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.Hereinafter, examples and experimental examples will be described in more detail to describe the present invention in detail, but the present invention is not limited by these examples and experimental examples. Embodiments according to the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.

실시예 1: 백금 화합물과 루테늄 화합물의 순차적 투입Example 1: Sequential introduction of a platinum compound and a ruthenium compound

일정기간 염수 전기 분해에 이용한 퇴화된 환원전극(수소발생전극, 니켈 기재에 루테늄 산화물이 코팅된 전극)을 400 mL의 33% 수산화나트륨 하프-셀 장치에 넣고, -4.4 kA/m2 전류밀도에서 정전류 전기 분해를 실시하였다. 전기 분해 도중 전해질 대비 4 ppm에 해당하는 H2PtCl6를 소량의 증류수에 녹여 하프-셀 장치에 투입하였다. 투입 후 시간이 흐름에 따라 전극 표면에 Pt이 전착되면서 환원 전극의 과전압이 감소함을 관찰하였다. 상기 H2PtCl6 투입완료 후 200분이 지난 뒤에 전해질 대비 10 ppm에 해당하는 RuCl3를 소량의 증류수에 녹여 하프-셀 장치에 투입하였다. 전극 표면에 Ru가 전착되면서 추가적인 음극 과전압의 감소가 관찰되었다. 그 결과를 도 1에 나타내었다. The degenerated reduction electrode (hydrogen generating electrode, nickel-based electrode coated with ruthenium oxide) used for brine electrolysis for a certain period of time was placed in a 400 mL 33% sodium hydroxide half-cell device, and at -4.4 kA/m 2 current density. Constant current electrolysis was performed. During the electrolysis, H 2 PtCl 6 corresponding to 4 ppm of the electrolyte was dissolved in a small amount of distilled water and put into the half-cell device. It was observed that the overvoltage of the reduction electrode decreased as Pt was electrodeposited on the electrode surface with the passage of time after the input. After 200 minutes after the completion of the H 2 PtCl 6 addition, RuCl 3 corresponding to 10 ppm of the electrolyte was dissolved in a small amount of distilled water and put into the half-cell device. As Ru was electrodeposited on the electrode surface, an additional decrease in cathode overvoltage was observed. The results are shown in FIG. 1 .

비교예 1: 백금 화합물의 단독 투입Comparative Example 1: Single input of platinum compound

일정기간 염수 전기 분해에 이용한 퇴화된 환원전극(수소발생전극, 니켈 기재에 루테늄 산화물이 코팅된 전극)을 400 mL의 33% 수산화나트륨 하프-셀 장치에 넣고, -4.4 kA/m2 전류밀도에서 정전류 전기 분해를 실시하였다. 전기 분해 도중 전해질 대비 4 ppm에 해당하는 H2PtCl6를 소량의 증류수에 녹여 하프-셀 장치에 투입하였다. 투입 후 시간이 흐름에 따라 전극 표면에 Pt이 전착되면서 환원 전극의 과전압이 감소함을 관찰하였다. 그 결과를 도 1에 함께 나타내었다. The degenerated reduction electrode (hydrogen generating electrode, nickel-based electrode coated with ruthenium oxide) used for brine electrolysis for a certain period of time was placed in a 400 mL 33% sodium hydroxide half-cell device, and at -4.4 kA/m 2 current density. Constant current electrolysis was performed. During the electrolysis, H 2 PtCl 6 corresponding to 4 ppm of the electrolyte was dissolved in a small amount of distilled water and put into the half-cell device. It was observed that the overvoltage of the reduction electrode decreased as Pt was electrodeposited on the electrode surface with the passage of time after the input. The results are shown together in FIG. 1 .

도 1을 참조하면 전극 표면에 Pt가 전착되면서 환원 전극의 과전압이 감소(음극의 전위의 상승)하였으나 그 감소 폭은 실시예 1에 비해 작음을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 1 , as Pt was electrodeposited on the electrode surface, the overvoltage of the reduction electrode decreased (the potential of the cathode was increased), but it was confirmed that the reduction width was smaller than in Example 1.

비교예 2: 백금 화합물과 루테늄 화합물의 동시 투입Comparative Example 2: Simultaneous input of a platinum compound and a ruthenium compound

일정기간 염수 전기 분해에 이용한 퇴화된 환원전극(수소발생전극, 니켈 기재에 루테늄 산화물이 코팅된 전극)을 400 mL의 33% 수산화나트륨 하프-셀 장치에 넣고, -4.4 kA/m2 전류밀도에서 정전류 전기 분해를 실시하였다. 전기 분해 도중 전해질 대비 4 ppm에 해당하는 H2PtCl6 및 전해질 대비 10 ppm에 해당하는 RuCl3를 소량의 증류수에 녹여 하프-셀 장치에 투입하였다. 투입 후 시간이 흐름에 따라 전극 표면에 Pt, Ru가 전착되면서 환원 전극의 과전압이 감소함을 관찰하였다. 그 결과를 도 1에 함께 나타내었다. 전극 표면에 Pt, Ru가 전착되면서 환원 전극의 과전압이 감소(음극의 전위의 상승)하였으나 그 감소폭은 실시예 1 및 비교예 1에 비해 작음을 확인할 수 있었다. The degenerated reduction electrode (hydrogen generating electrode, nickel-based electrode coated with ruthenium oxide) used for brine electrolysis for a certain period of time was placed in a 400 mL 33% sodium hydroxide half-cell device, and at -4.4 kA/m 2 current density. Constant current electrolysis was performed. During the electrolysis, H 2 PtCl 6 corresponding to 4 ppm of the electrolyte and RuCl 3 corresponding to 10 ppm of the electrolyte were dissolved in a small amount of distilled water and put into the half-cell device. It was observed that the overvoltage of the reduction electrode decreased as Pt and Ru were electrodeposited on the electrode surface as time passed after the input. The results are shown together in FIG. 1 . As Pt and Ru were electrodeposited on the electrode surface, the overvoltage of the reduction electrode decreased (the potential of the cathode was increased), but it was confirmed that the decrease was smaller than in Example 1 and Comparative Example 1.

상기 실시예 1의 결과를 통하여, 본 발명의 전기분해 방법과 같이 물 또는 염수의 전기 분해 공정의 진행 중, 전해액에 백금을 포함하는 화합물의 용액을 주입하는 제 1 단계 과정, 및 상기 전해액에 루테늄을 포함하는 화합물의 용액을 주입하는 제 2 단계 과정을 순차적으로 진행할 경우, 열화된 환원 전극의 표면에 백금 코팅층 및 루테늄 코팅층이 순차적으로 형성되어 우수한 과전압 감소 효과를 나타냄을 확인할 수 있었다. 한편, 실시예 1과 비교예 3의 결과를 대비해보면, 동일한 양의 백금을 포함하는 화합물의 용액 및 루테늄을 포함하는 화합물의 용액을 이용하여 환원 전극을 재생하여도 그 투입 방법에 따라 효과상에 있어 확실한 차이를 나타냄을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 1과 비교예 2의 결과를 대비해보면, 백금을 포함하는 화합물의 용액 이외에 추가적으로 루테늄을 포함하는 화합물의 용액을 이용함으로써 코팅량 증가에 따른 추가적인 과전압 감소 효과를 가져올 수 있음을 확인할 수 있었으며, 실시예 1에 의하면 전해질 대비 4 ppm에 해당하는 양을 초과하는 귀금속 화합물이 백금이 아닌 루테늄이므로, 백금을 추가로 사용하는 경우에 비해 경제적인 방법으로 추가 코팅량을 확보할 수 있음을 확인할 수 있었다.Through the results of Example 1, during the electrolysis process of water or brine like the electrolysis method of the present invention, a first step process of injecting a solution of a compound containing platinum into the electrolyte solution, and ruthenium in the electrolyte solution When the second step process of sequentially injecting a solution of a compound containing On the other hand, if the results of Example 1 and Comparative Example 3 are compared, even if the reduction electrode is regenerated using the same amount of a solution of a compound containing platinum and a solution of a compound containing ruthenium, depending on the input method, the effect is higher. It was confirmed that there was a clear difference. In addition, comparing the results of Example 1 and Comparative Example 2, by using a solution of a compound containing ruthenium in addition to the solution of the compound containing platinum, it can be confirmed that an additional overvoltage reduction effect can be brought about by an increase in the amount of coating. There was, and according to Example 1, since the noble metal compound exceeding the amount corresponding to 4 ppm compared to the electrolyte is ruthenium, not platinum, it is confirmed that an additional coating amount can be secured in an economical way compared to the case of using additional platinum. could

실시예 2: 백금 화합물과 루테늄 화합물의 순차적 투입(상업 전해조)Example 2: Sequential input of platinum compound and ruthenium compound (commercial electrolytic cell)

니켈 기재에 루테늄 산화물이 코팅된 환원 전극을 사용하는 상업용 전해조를 대상하였으며, 전해조는 4.4 kA/m2 전류밀도에서 운전되었고, 이때 셀들의 평균 전압은 2.97 V였다. H2PtCl6를 33% 수산화나트륨 수용액에 녹여 백금 화합물 용액을 제조하고, RuCl3를 증류수에 녹여 루테늄 화합물 용액을 제조하였다. 제조된 백금 화합물 용액을 환원전극의 전해액(33% 수산화나트륨 수용액)에 포함된 전해질대비 4 ppm이 되도록 펌프를 이용하여 주입하였다. 백금 화합물 용액이 투입되는 동안 전해조의 전압은 선형적으로 감소하였다. 상기 백금 화합물 용액의 투입을 중단하자 전해조 전압은 더 이상 감소하지 않았다. 30분 후, 루테늄 화합물 용액을 환원전극의 전해질 대비 4 ppm이 되도록 펌프를 이용하여 주입하였다. 추가적인 전해조 전압 개선 효과는 관찰되지 않았다. 전해조 전압이 초기 전압으로 1일 이상 회귀할 경우, 해당 시점을 과전압 개선효과 종료 시점으로 판단하였다. 그 결과를 도 2에 나타내었으며 과전압 개선 효과는 6주간 지속되었다. A commercial electrolyzer using a reducing electrode coated with ruthenium oxide on a nickel substrate was targeted, and the electrolytic cell was operated at a current density of 4.4 kA/m 2 , and the average voltage of the cells was 2.97 V. H 2 PtCl 6 was dissolved in 33% sodium hydroxide aqueous solution to prepare a platinum compound solution, and RuCl 3 was dissolved in distilled water to prepare a ruthenium compound solution. The prepared platinum compound solution was injected using a pump so that it became 4 ppm compared to the electrolyte contained in the electrolyte solution (33% sodium hydroxide aqueous solution) of the cathode. While the platinum compound solution was added, the voltage of the electrolyzer decreased linearly. When the addition of the platinum compound solution was stopped, the electrolyzer voltage did not decrease any more. After 30 minutes, the ruthenium compound solution was injected using a pump so as to be 4 ppm compared to the electrolyte of the cathode. No additional electrolytic cell voltage improvement effect was observed. When the electrolyzer voltage returned to the initial voltage for more than one day, the time point was determined as the end point of the overvoltage improvement effect. The results are shown in FIG. 2, and the overvoltage improvement effect lasted for 6 weeks.

비교예 3: 백금 화합물의 단독 투입(상업 전해조)Comparative Example 3: Single input of platinum compound (commercial electrolytic cell)

니켈 기재에 루테늄 산화물이 코팅된 환원 전극을 사용하는 상업용 전해조를 대상하였으며, 전해조는 4.4 kA/m2 전류밀도에서 운전되었고, 이때 셀들의 평균 전압은 3.07 V였다. H2PtCl6를 33% 수산화나트륨 수용액에 녹여 백금 화합물 용액을 제조하였다. 제조된 백금 화합물 용액을 환원전극의 전해액(33% 수산화나트륨 수용액)에 포함된 전해질 대비 4 ppm이 되도록 펌프를 이용하여 주입하였다. 백금 화합물 용액이 투입되는 동안 전해조의 전압은 선형적으로 감소하였다. 상기 백금 화합물 용액의 투입을 중단하자 전해조 전압은 더 이상 감소하지 않았다. 전해조 전압이 1일 이상 초기 전압으로 회귀할 경우, 해당 시점을 과전압 개선효과 종료 시점으로 판단하였다. 그 결과를 도 3에 나타내었으며 과전압 개선 효과는 3일간 지속되었다. A commercial electrolyzer using a reducing electrode coated with ruthenium oxide on a nickel substrate was targeted, and the electrolytic cell was operated at a current density of 4.4 kA/m 2 , and the average voltage of the cells was 3.07 V. H 2 PtCl 6 was dissolved in 33% aqueous sodium hydroxide solution to prepare a platinum compound solution. The prepared platinum compound solution was injected using a pump so that it became 4 ppm compared to the electrolyte contained in the electrolyte solution (33% sodium hydroxide aqueous solution) of the cathode. While the platinum compound solution was added, the voltage of the electrolyzer decreased linearly. When the addition of the platinum compound solution was stopped, the electrolyzer voltage did not decrease any more. When the electrolyzer voltage returned to the initial voltage for more than one day, the time point was determined as the end point of the overvoltage improvement effect. The results are shown in FIG. 3, and the overvoltage improvement effect lasted for 3 days.

상기 실시예 2 및 비교예 3의 결과를 통하여, 추가적으로 루테늄 화합물 용액을 이용하여 루테늄 코팅층을 형성한 실시예 2의 경우, 환원 전극 표면의 코팅량을 증가시킴으로써 과전압 개선효과의 지속성을 증대시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.Through the results of Example 2 and Comparative Example 3, in the case of Example 2, in which a ruthenium coating layer was additionally formed using a ruthenium compound solution, the continuity of the overvoltage improvement effect can be increased by increasing the coating amount on the surface of the reduction electrode. was able to confirm

Claims (12)

전기 분해에 적용되는 환원 전극의 재생 방법으로서,
환원 전극용 전해액에 백금 화합물 용액을 투입하여 상기 환원 전극의 표면에 백금을 전착시켜 상기 환원 전극을 1차 코팅하는 단계; 및
상기 환원 전극용 전해액에 루테늄 화합물 용액을 투입하여 상기 1차 코팅된 환원 전극의 표면에 루테늄을 전착시켜 상기 환원 전극을 2차 코팅하는 단계를 포함하고,
상기 전해액은 물 또는 염수인, 환원 전극의 재생 방법.
As a method of regenerating a reduction electrode applied to electrolysis,
First coating the reduction electrode by adding a platinum compound solution to the electrolyte solution for the reduction electrode to electrodeposit platinum on the surface of the reduction electrode; and
By injecting a ruthenium compound solution into the electrolyte solution for the reduction electrode, and electrodepositing ruthenium on the surface of the first coated reduction electrode, comprising the step of second coating the reduction electrode,
The electrolytic solution is water or brine, the regeneration method of the reduction electrode.
제 1 항에 있어서,
상기 백금 화합물은 하이드로젠 헥사클로로 플래티네이트(IV) 헥사하이드레이트(H2PtCl6ㆍ6H2O, hydrogen hexachloroplatinate(IV) hexahydrate), 포타슘 테트라클로로플래티네이트(II)(K2PtCl4, potassium tetrachloroplatinate(II)), 디아민디니트로플래티늄(II)(Pt(NH3)2(NO2)2, diamminedinitro platinum(II)), 헥사아민플래티늄(IV) 클로라이드(Pt(NH3)6Cl4, hexaammineplatinum(IV) chloride), 테트라아민플래티늄(II) 클로라이드(Pt(NH3)4Cl2, tetraammine platinum(II) chloride), 하이드로젠헥사히드록시플래티네이트(IV)(H2Pt(OH)6, hydrogen hexahydroxyplatinate(IV)) 및 소디움 테트라클로로플래티네이트(II) 헥사하이드레이트(Na2PtCl4ㆍ6H2O, sodium tetrachloroplatinate(II) hexahydrate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인, 환원 전극의 재생 방법.
The method of claim 1,
The platinum compound is hydrogen hexachloro platinum (IV) hexahydrate (H 2 PtCl 6 .6H 2 O, hydrogen hexachloroplatinate (IV) hexahydrate), potassium tetrachloroplatinate (II) (K 2 PtCl 4 , potassium tetrachloroplatinate ( II)), diaminedinitroplatinum(II)(Pt(NH 3 ) 2 (NO 2 ) 2 , diamminedinitro platinum(II)), hexaamineplatinum(IV) chloride (Pt(NH 3 ) 6 Cl 4 , hexaammineplatinum( IV) chloride), tetraamine platinum(II) chloride (Pt(NH 3 ) 4 Cl 2 , tetraammine platinum(II) chloride), hydrogenhexahydroxyplatinate (IV)(H 2 Pt(OH) 6 , hydrogen At least one selected from the group consisting of hexahydroxyplatinate (IV)) and sodium tetrachloroplatinate (II) hexahydrate (Na 2 PtCl 4 .6H 2 O, sodium tetrachloroplatinate (II) hexahydrate), a method for regenerating a reducing electrode.
제 1 항에 있어서,
상기 백금 화합물이 환원 전극용 전해액에 포함된 전해질 대비 중량 기준으로 0.1 ppm 내지 100 ppm의 양으로 투입되는, 환원 전극의 재생 방법.
The method of claim 1,
The platinum compound is input in an amount of 0.1 ppm to 100 ppm based on the weight of the electrolyte contained in the electrolyte for the reduction electrode, the regeneration method of the reduction electrode.
제 1 항에 있어서,
상기 루테늄 화합물이 플루오르화루테늄, 염화루테늄, 브롬화루테늄, 요오드화루테늄, 산화루테늄 수화물, 초산 루테늄 및 루테늄산 나트륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 환원 전극의 재생 방법.
The method of claim 1,
The ruthenium compound is at least one selected from the group consisting of ruthenium fluoride, ruthenium chloride, ruthenium bromide, ruthenium iodide, ruthenium oxide hydrate, ruthenium acetate, and sodium ruthenate, a method for regenerating a reducing electrode.
제 1 항에 있어서,
상기 루테늄 화합물이 환원 전극용 전해액에 포함된 전해질 대비 중량 기준으로 0.1 ppm 내지 100 ppm의 양으로 투입되는, 환원 전극의 재생 방법.
The method of claim 1,
The ruthenium compound is input in an amount of 0.1 ppm to 100 ppm based on the weight of the electrolyte contained in the electrolyte for the reduction electrode, the regeneration method of the reduction electrode.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 2차 코팅하는 단계는 상기 1차 코팅 완료 직후 10 분 내지 300 분 이후의 시점에 개시되는, 환원 전극의 재생 방법.
The method of claim 1,
The second coating step is started at a time point after 10 minutes to 300 minutes immediately after the completion of the first coating, the regeneration method of the reduction electrode.
제 1 항에 있어서,
상기 백금 화합물 및 루테늄 화합물의 몰비가 1:0.1 내지 1:10인, 환원 전극의 재생 방법.
The method of claim 1,
The molar ratio of the platinum compound and the ruthenium compound is 1:0.1 to 1:10, the regeneration method of the reduction electrode.
제 1 항에 있어서,
상기 백금 화합물, 루테늄 화합물, 또는 상기 백금 화합물 및 루테늄 화합물은 리간드 화합물일 수 있고,
상기 리간드는 암민(Ammine), EDTA, 하이드록소(Hydroxo), 클로로(Chloro) 및 에틸렌디아민(Ethylenediamine)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인, 환원 전극의 재생 방법.
The method of claim 1,
The platinum compound, the ruthenium compound, or the platinum compound and the ruthenium compound may be a ligand compound,
The ligand is at least one selected from the group consisting of Ammine, EDTA, Hydroxo, Chloro and Ethylenediamine, a method for regenerating a reduction electrode.
제 1 항에 있어서,
상기 전기 분해의 공급 전류 밀도는 0.1 kA/㎡ 내지 10 kA/㎡인, 환원 전극의 재생 방법.
The method of claim 1,
The supply current density of the electrolysis is 0.1 kA / m 2 to 10 kA / m 2, the reduction electrode regeneration method.
제 1 항에 있어서,
상기 환원 전극은 수소 발생 전극인, 환원 전극의 재생 방법.
The method of claim 1,
The reduction electrode is a hydrogen generating electrode, the regeneration method of the reduction electrode.
제 1 항에 있어서,
상기 환원 전극은 니켈 전극 또는 니켈 기재 위에 금속 또는 금속 산화물이 코팅된 전극이고,
상기 금속 또는 금속 산화물은 Pt, Ru, Rh, Os, Ir 및 Pd로 이루어져 있는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속 또는 이들의 산화물인, 환원 전극의 재생 방법.
The method of claim 1,
The reduction electrode is a nickel electrode or an electrode coated with a metal or metal oxide on a nickel substrate,
The metal or metal oxide is one or more metals or oxides thereof selected from the group consisting of Pt, Ru, Rh, Os, Ir and Pd, the reduction electrode regeneration method.
KR1020160159531A 2016-11-28 2016-11-28 Method for regenerating reduction electrode KR102283328B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160159531A KR102283328B1 (en) 2016-11-28 2016-11-28 Method for regenerating reduction electrode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160159531A KR102283328B1 (en) 2016-11-28 2016-11-28 Method for regenerating reduction electrode

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180060253A KR20180060253A (en) 2018-06-07
KR102283328B1 true KR102283328B1 (en) 2021-07-30

Family

ID=62621990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160159531A KR102283328B1 (en) 2016-11-28 2016-11-28 Method for regenerating reduction electrode

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102283328B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112695339B (en) * 2020-12-15 2022-05-27 世能氢电科技有限公司 Hydrogen evolution catalytic electrode, preparation method and application thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007107088A (en) 2005-09-16 2007-04-26 Kaneka Corp Method for activating cathode for electrolysis and electrolysis method
JP2009142733A (en) 2007-12-13 2009-07-02 Ebara Corp Insoluble electrode and electrochemical liquid treatment apparatus

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19924172A1 (en) 1999-05-25 2000-11-30 Basf Coatings Ag Coating material with a mixture of silicas and urea and / or urea derivatives
DE102007003554A1 (en) * 2007-01-24 2008-07-31 Bayer Materialscience Ag Method for improving the performance of nickel electrodes used in sodium chloride electrolysis comprises adding a platinum compound soluble in water or in alkali during the electrolysis
ITMI20122030A1 (en) * 2012-11-29 2014-05-30 Industrie De Nora Spa CATODO FOR ELECTROLYTIC EVOLUTION OF HYDROGEN

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007107088A (en) 2005-09-16 2007-04-26 Kaneka Corp Method for activating cathode for electrolysis and electrolysis method
JP2009142733A (en) 2007-12-13 2009-07-02 Ebara Corp Insoluble electrode and electrochemical liquid treatment apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180060253A (en) 2018-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3399070B1 (en) Method for electrolyzing alkaline water
JP5732111B2 (en) Method for improving the performance of nickel electrodes
KR20210090110A (en) Electrode for Electrolysis
KR102283328B1 (en) Method for regenerating reduction electrode
EP0139382B1 (en) Production of cathode for use in electrolytic cell
EP3417093A1 (en) A technique for in-situ anode activation by a cathode in an alkaline water electrolytic cell
JP4339337B2 (en) Method for activating cathode for electrolysis and electrolysis method
JP3893408B1 (en) Method for activating cathode for electrolysis and electrolysis method
JP2007532772A (en) Precious metal recovery
JP6438744B2 (en) Method for activating electrolysis cathode
JP2007532772A5 (en)
JP7027573B2 (en) Reduction electrode for electrolysis and its manufacturing method
JPH11229170A (en) Activated cathode
CN113242915A (en) Electrode for electrolysis
KR102573145B1 (en) Electrode for Electrolysis
JP5271429B2 (en) Cathode for hydrogen generation
KR20190018967A (en) Method for activating reduction electrode
KR20210079202A (en) Electrode for Electrolysis
KR20210032469A (en) How to improve the performance of nickel electrodes
KR20220071738A (en) Method for Preparing Electrode for Electrolysis
CN113748230A (en) Electrode for electrolysis
KR20200076275A (en) Electrode for Electrolysis
KR20180059354A (en) Electrode for electrolysis and preparing method for electrode for electrolysis
HU180464B (en) Process for the continuous production of halogen by means of electrolysis of halogen hydrogen
JPH09324289A (en) Active cathode its production and its regenerating method

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