KR20110081251A - 차아염소산염 전지용 캐소드 부재 및 바이폴라 플레이트 - Google Patents

차아염소산염 전지용 캐소드 부재 및 바이폴라 플레이트 Download PDF

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칼 더블유. 브라운
리차드 씨. 칼슨
케니스 엘. 하디
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인두스트리에 데 노라 에스.피.에이.
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Abstract

차아염소산염 제조에 사용되는 전기화학 전지용 캐소드 부재는 산화지르코늄 층으로 피복된 지르코늄 플레이트를 포함하며, 이는 연장된 수명을 보장하면서 차아염소산염 생성물의 분해를 최소화는데 특히 적합하다. 피복된 지르코늄 플레이트는 모노폴라 전지에서 캐소드 플레이트로서 사용되거나, 바이폴라 구성에 사용하기 위하여 티탄 플레이트에 용접시킬 수 있다.

Description

차아염소산염 전지용 캐소드 부재 및 바이폴라 플레이트{Cathode member and bipolar plate for hypochlorite cells}
본 발명은 전해 공정(electrolytic process)을 위한 전기화학 전지, 특히 차아염소산염 용액 제조를 위한 전기화학 전지 분야에 관한 것이다.
해수 또는 희석된 염수로부터의 차아염소산염 용액의 전해 생성은 익히 공지된 전기화학 공정이다. 이 방법으로 제조된 전기화학적으로 생성된 차아염소산나트륨 또는 차아염소산칼륨은, 예를 들면, 표백제로서 사용된다. 희석된 차아염소산염 용액의 가장 중요한 적용분야 중의 하나는 물 소독 분야이다. 전기분해 공정은 대개 개재된 평면 전극(interleaved planar electrode)이 있는 모노폴라 또는 바이폴라 비분할 전지(monopolar or bipolar undivided cell)들에서 수행된다. 통상적인 염화물 농도가 15 내지 40g/ℓ인 해수 또는 희석된 염수는 적절한 전류 밀도하에 전기분해 전지에서 순환되어 애노드에서 통상적인 농도가 2 내지 10g/ℓ인 차아염소산염 용액을 제공한다.
전기화학적 차아염소산염 전지의 통상적인 전극 재료는 수소-방출 캐소드를 위한 티탄 또는 다양한 형태의 강철, 및 애노드를 위한 귀금속-함유 혼합 산화물 시스템으로 피복된 티탄이다. 티탄은 바이폴라 구성(bipolar configuration)의 전지에 특히 적합하며, 이때 바이폴라 플레이트는, 애노드 면(anodic face)으로서 사용될 티탄 플레이트의 한 면을 적절한 촉매 산화물 혼합물(예: 산화루테늄, 산화이리듐 및 산화티탄의 혼합물)로 피복하는 한편, 반대쪽의 미피복 면을 캐소드 면으로서 사용함으로써 얻을 수 있다. 티탄 또는 스테인레스 강 캐소드 표면에 대해 알려진 한가지 문제점은, 이것과 접하는 차아염소산염 생성물의 일부가 염화물로 다시 환원되고, 이로써 공정 효율을 저하시킨다는 것이다.
유사한 문제점은 염소산염(chlorate) 제조를 위한 전기분해 전지에서 경험하며, 이때 애노드에서 생성된 염소산염은 또한 캐소드에서 부분적으로 환원되려는 경향을 갖는다. 염소산염 전지의 경우에, 이러한 현상은, 전해조 내로 중크롬산나트륨을 도입시킴으로써 얻는 수산화크롬 필름으로 캐소드에 필름을 형성시켜 처리한다. 그러나, 상기 방법은 물 소독을 위한 차아염소산염 시스템에 적용할 수 없으며, 이때 크롬의 존재는 허용되지 않는다.
차아염소산염 전지에 채택될 수 있는 또 다른 해결책은 산화티탄 플라즈마-분무된 중간층에 이어서, ZrO2 플라즈마-분무된 층을 갖는 티탄 캐소드 표면을 제공하는 것이다. 또 다른 선택은 티탄 캐소드 위에 중간층으로서 백금 촉매 층을 도금하고, 이어서 ZrO2 플라즈마-분무된 층을 도금하는 것이다. 적합한 다공성을 갖는 산화지르코늄 층들은 애노드 생성물이 캐소드 활성 부위에 도달되는 것을 방지함을 도우며, 전체적인 전류 효율에 유용한 영향을 미칠 수 있다. 그럼에도 불구하고, ZrO2-피복된 티탄 캐소드의 작동 수명은 통상 너무 제한되어 플라즈마 분무 도포의 비용을 정당화시키지 못한다. 실제로, ZrO2가, 캐소드 표면 위에 생성된 가성 환경에 대해 매우 안정함에도 불구하고, 캐소드에 의해 방출되는 수소는 단시간에 티탄 바디로부터 보호층을 분리시키는 경향이 있다.
따라서, 적절한 수명을 가지면서 보다 높은 전류 효율을 허용하는, 전기화학적 차아염소산염 제조에 사용하기 위한 캐소드 물질을 확인하는 것이 상당히 바람직하다.
발명의 요약
본 부분의 발명의 요약은 간단한 형태의 개념들을 선별한 것이며 이들 개념은 아래의 상세한 설명에서 추가로 기술된다. 본 부분의 발명의 요약은 청구된 대상의 중요 요소들 또는 필수적인 특징들을 규정하기 위한 것도 아니고, 청구된 대상의 범위를 제한하기 위하여 사용하고자 하는 것도 아니다.
본 명세서에 제공된 바와 같이, 본 발명은 차아염소산염 제조를 위한 전해 전지에서 캐소드 부재로서 사용하기 위한 산화지르코늄 피복된 지르코늄 플레이트를 포함한다.
전술한 목적 및 관련 목적을 성취하기 위하여, 하기의 설명은 특정 예시적 측면 및 실행을 기술한다. 이들은 하나 이상의 측면이 사용될 수 있는 다양한 방법 중의 일부 만을 나타내는 것이다. 기술의 다른 측면, 이점 및 신규한 특징은 하기의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
발명의 상세한 설명
하기 설명에서, 설명을 위해, 많은 특별한 설명이 청구된 대상의 철저한 이해를 제공하기 위하여 제시된다. 그러나, 청구된 대상은 이러한 특별한 설명없이 실행될 수 있음이 명확할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실행이 이후에 설명되고 기술된다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이후에 설명되고 기술된 예시적 실행으로 제한되지 않음을 이해할 것이다.
한 양태에서, 본 발명은 지르코늄 플레이트로서 이의 하나 이상의 표면에 산화지르코늄 층을 갖는 지르코늄 플레이트를 포함하는 차아염소산염 제조를 위한 모노폴라 또는 바이폴라 전지의 캐소드 부재에 관한 것이다. 용어 "지르코늄 플레이트"는 본 명세서에서 평면 메쉬(planar mesh), 팽창 시트(expanded sheet) 또는 천공 시트와 같은 유공성 부재(foraminous element)를 포함한, 지르코늄 금속 또는 적절한 지르코늄 합금으로부터 제조된 일반적으로 평면 부재(planar element)로서 정의된다. 용어 "산화지르코늄 층"은 본 명세서에서 주성분으로서 산화지르코늄을 함유하고, 임의로 소수 성분으로서 금속, 산화물 또는 화합물과 같은 기타 종들을 함유하는 층으로서 정의된다.
티탄의 저렴한 비용과 우수한 내식성으로 인하여, 티탄은 항상 차아염소산염 전지의 밸브(valve) 금속-기반 캐소드 플레이트를 위해 선택된 밸브 금속이었지만, 지르코늄 표면 위에 성장된 산화지르코늄 층들이 티탄 위에 성장된 유사한 층들에 비하여, 캐소드에 의해 방출된 수소에 의해 유도되는 분리에 대한 내성이 훨씬 더 큰 것으로 밝혀졌다. 산화지르코늄 층은, 예를 들면, 티탄 플레이트에 대한 것과 아주 동일한 방법으로, 그러나 통상의 작동 조건에서 훨씬 더 긴 수명을 수득하면서, 용사(thermal-spray) 기술[예: 플라즈마 분무 또는 화염 분무(flame spray)]에 의해 지르코늄 플레이트 위에 도포할 수 있다. 용사된 층들에서, 산화지르코늄은 다른 적합한 산화물과 혼합되어 층의 구조를 개질시킬 수 있는데, 예를 들면, 적절한 다공성을 얻을 수 있다. 대개 10% molar 미만인 소량의 Y2O3으로 개질된 산화지르코늄이 종종 티탄 플레이트 위에 사용되며, 또한 지르코늄 플레이트에 대해 유용한 것으로 입증되었다.
산화지르코늄 층은 Zr-함유 용액, 예를 들면, ZrO2로 열에 의해 전환될 수 있는 염 용액의 열분해에 의해 지르코늄 표면 위에 도포할 수 있다. 이는 일반적으로 산화지르코늄 층의 다공성 및 구조를 조절하는데 유용한 다른 산화물을 혼입시키기 위한 보다 용이한 방법을 제공하는 이점을 가질 수 있다. 예를 들면, Zr-함유 용액에 적절한 전구체의 포함에 의한, 여과가능한 산화물(예: 산화알루미늄 또는 산화몰리브덴) 또는 표면-개질 산화물(예: Ti, Ta, Nb 또는 란탄족 원소의 산화물)이 있다.
지르코늄 플레이트를 산소-함유 환경, 예를 들면, 공기 중에서 적절한 열처리로 얻은 열에 의해 성장된 ZrO2 층은 차아염소산염 재-환원(back-reduction)의 방지 및 작동 수명에 있어서 놀랍게도 양호한 성능을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 한 양태에서, ZrO2 층은, 이를 400 내지 600℃의 온도에서 5분 내지 6시간 동안 공기 중에서 가열함으로써 지르코늄 플레이트 위에 형성한다.
용사 또는 열분해를 통한 산화지르코늄 층의 도포는 지르코늄 또는 티탄 플레이트에 대한 것과 동일한 방법으로 수행할 수 있지만, 열에 의해 성장된 산화지르코늄의 형성은 지르코늄 플레이트에 대해 독특하다. 열에 의해 성장된 산화지르코늄 층에 의해 수득된 놀라운 성능 이외에, 이 방법론은 적어도 일부 경우에, 다른 형태의 도포에 비하여 실질적으로 비용이 더 싸고, 보다 간단하다는 이점을 가질 수 있다.
또 다른 양태에서, 산화지르코늄 층은 양극 산화(anodisation) 공정에 의해 지르코늄 플레이트에 도포한다. 이 방법론은 전해 전지에서 직접 수행할 수 있으며, 이때 캐소드 부재는, 이를 충분한 시간 동안, 예를 들면, 5 내지 120분 동안 애노드 전위하에 가공함으로써 사용될 것이다. 지르코늄 플레이트의 이러한 양극 산화는 공정 전해질(process electrolyte)로서 차아염소산염 제조에 사용되는 동일한 염수에 의해, 또는 독특한 특정 전해질, 임의로 산성 전해질에 의해 수행할 수 있다.
지르코늄 표면들 중의 하나 또는 둘 다에 산화지르코늄 층을 갖는 지르코늄 플레이트는, 차아염소산염 제조용 모노폴라 전기화학 전지에서, 예를 들면, 애노드 플레이트로서 촉매-피복된 티탄 플레이트가 제공된 전지에서, 캐소드 플레이트로서 사용될 수 있다. 한 양태에서, 티탄 애노드 플레이트 위의 촉매 피복물은 하나 이상의 귀금속 및/또는 이의 귀금속 산화물을 포함한다. 한 양태에서, 티탄 플레이트는 산화티탄 층, 임의로 열에 의해 성장된 산화물 층으로 피복되고, 하나 이상의 이리듐 산화물 또는 루테늄 산화물을 함유하는 촉매 층이 이에 외부로 도포된다.
산화지르코늄 층으로 한 면이 피복된 지르코늄 플레이트를 또한 적절한 애노드 부재, 예를 들면, 촉매-피복된 티탄 플레이트에 커플링시켜 바이폴라 타입의 전기화학 전지를 위한 바이폴라 플레이트를 형성할 수 있다. 한 양태에서, 이러한 커플링은 지르코늄 플레이트를 티탄 플레이트에 뒷면 붙임(back-to-back)으로, 예를 들면, 미피복 면이 서로 접하도록 접합(bonding)시킴으로써 제조할 수 있다. 지르코늄 플레이트는, 예를 들면, 용접에 의해, 또는 기계적 체결(mechanical fastening), 폭발 접합(explosion bonding) 또는 다른 대등한 기술에 의해 티탄 플레이트에 접합시킬 수 있다. 바이폴라 타입의 전기화학 전지용 바이폴라 플레이트는, 예를 들면, 용융 염 욕(molten salt bath)에서 지르코늄 플레이트의 한 면을 충분히 두껍고 치밀한 티탄 층으로 도금하여 형성할 수도 있다.
한 양태에서, 400 내지 600℃의 온도에서 5분 내지 6시간 동안 공기 중에서 가열함으로써 ZrO2 층을 지르코늄 플레이트에 형성한 다음, 생성된 ZrO2-피복된 지르코늄 플레이트를 티탄 플레이트에 용접하거나 달리 접합시킨다.
또 다른 양태에서, 지르코늄 플레이트를 티탄 플레이트에 접합시켜, 지르코늄 면과 티탄 면을 갖는 바이메탈(bimetal) 플레이트를 얻는다. 그 다음, 바이메탈 플레이트를 400 내지 600℃의 온도에서 30분 내지 6시간 동안 공기 중에서 열처리한다. 이는 지르코늄 면 위에 ZrO2 층을 그리고 티탄 면 위에 산화티탄 층을 동시에 성정하는 이점을 가질 수 있으며, 이는 패시베이션 방지 층(anti-passivation layer)으로서 작용할 수 있다. 이 방법으로 패시베이션 방지 산화티탄 층이 제공된 티탄 면에 차아염소산염 제조를 위해 적합한 촉매 피복물이 추가로 제공될 수 있다.
또 다른 양태에서, 지르코늄 면과 티탄 면을 갖는 바이메탈 플레이트는 티탄 플레이트에 지르코늄 플레이트를 용접 또는 달리 접합시켜 얻는다. 적합한 촉매 전구체, 예를 들면, 귀금속(예: 이리듐 또는 루테늄) 및/또는 다른 전이금속(예: 탄탈, 니오븀 또는 티탄)의 가용성 염을 함유하는 용액을 수차례의 피복(multiple coats)으로, 예를 들면, 3 내지 8회 피복으로 티탄 면에 도포하며, 이때, 매회 피복 후 상기 바이메탈 플레이트를 400 내지 600℃의 온도에서 2 내지 10분 동안 공기 중에서 열처리한다. 이는 티탄 면에 차아염소산염 제조용 촉매 피복물을 제공하는 동시에 지르코늄 면 위에 ZrO2 층을 생성하는 이점을 가질 수 있다.
또 다른 양태에서, 지르코늄 면과 티탄 면을 갖는 바이메탈 플레이트는 티탄 플레이트에 지르코늄 플레이트를 용접 또는 달리 접합시켜 얻는다. 차아염소산염 제조용 촉매 피복물이 얻어질 때까지, 상기 티탄 면에 적합한 촉매 전구체, 예를 들면, 귀금속(예: 이리듐 또는 루테늄) 및/또는 다른 전이금속(예: 탄탈, 니오븀 또는 티탄)의 가용성 염을 함유하는 용액을 수차례의 피복으로, 예를 들면, 3 내지 8회 피복으로 도포하며, 이때 바이메탈 플레이트는 매회 피복 후 250 내지 400℃의 온도에서 2 내지 10분 동안 공기 중에서 열처리한다. 산화지르코늄 층은, 전체 조립체를 400 내지 600℃의 온도에서 30분 내지 4시간 동안 공기 중에서 열처리함으로써 이후에 지르코늄 면 위에 성장된다. 이는 더 낮은 온도에서 적절히 분해되어 보다 전도성인 산화물을 생성하고, 단지 이후 단계에서 적절한 산화지르코늄 층의 형성을 완결하는 촉매 전구체를 사용할 수 있는 이점을 가질 수 있다.
또 다른 양태에서, 촉매 전구체, 예를 들면, 귀금속(예: 이리듐 또는 루테늄) 및/또는 다른 전이금속(예: 탄탈, 니오븀 또는 티탄)의 가용성 염을 함유하는 용액을 상기 티탄 플레이트의 면에 수차례의 피복으로 도포하며, 이때 매회 피복 후 250 내지 400℃의 온도에서 2 내지 10분 동안 공기 중에서 열처리하여 상기 티탄 플레이트를 피복시킨다. 이어서, 지르코늄 플레이트를 미피복 면에 용접하거나 달리 접합시켜, 지르코늄 면 및 촉매-피복된 티탄 면을 갖는 바이메탈 플레이트를 형성한다. 이후에 양극 산화에 의해 상기 지르코늄 면 위에 산화지르코늄 층이 성장되며, 상기 피복된 티탄 면을 임의로 마스킹(masking)한 후 편리한 공정 전해질 속에서 상기 지르코늄 면 위에 애노드 전위를 부여한다. 상기 공정 전해질은 차아염소산염 제조에 사용되는 것과 동일한 염수를 포함할 수 있거나, 임의로 별개의 산성 공정 전해질을 포함할 수 있다.
실시예 1
길이 300㎜, 너비 150㎜ 및 두께 5㎜인 3개의 지르코늄 플레이트(샘플 1, 2 및 3)를 6 내지 7㎛의 평균 표면조도(Ra)가 얻어질 때까지 Al2O3으로 그릿-블라스ㅌ팅(grit-blasting)시키고, 산화지르코늄 층으로 피복시키며, 가속화 시험(accelerated test)을 위한 랩 전지(lab cell)에서 수소-방출 캐소드로서 특성화시키고, 이때 차아염소산염 제조는 통상의 공업적 실행시보다 훨씬 엄격한 공정 조건에서 수행한다.
샘플 1은 50g/ℓ의 Zr 농도에서 지르코늄 디아세테이트의 수용액(아세트산 중 20%)을 도포한 다음, 400℃에서 1시간 동안 열분해시킴으로써 피복시켰다. 총 4회 피복을 위해 방법을 반복하였다.
샘플 2는 담체로서 N2/H2 혼합물을 사용하여, 65V 및 500A에서 1회 통과로 8% Y2O3으로 개질된 ZrO2를 플라즈마-분무하였다.
샘플 3은 열에 의해 성장된 ZrO2 층이 수득될 때까지, 공기 중에서 500℃에서 1시간 동안 베이킹하였다.
상기 샘플은 촉매-피복된 티탄 애노드가 상대전극(counterelctrode)으로서 장착되어 있으며 2㎄/㎡에서 작동하는 시험 전지로 특성화되었다. 시험 전지에 주입구 농도가 30g/ℓ이고 배출구 농도가 28.8g/ℓ인 염화나트륨 염수를 공급하여, 유효 염소 농도가 1.4 내지 1.6g/ℓ인 차아염소산염을 생성하였다. 순 차아염소산염 제조에 대한 전류 효율은 시험 전지로부터 샘플을 꺼낸 후에 별도의 비이커 전지에서 각 샘플에 대해 측정하였다. 이 효율 시험은 새로이 제조된 샘플에 대해, 온 라인(on line)으로 104일 후에, 농도가 30g/ℓ인 NaCl 염수, 15 내지 16℃의 온도 및 5.95g/ℓ의 차아염소산염 농도 이론치를 사용하여 수행하였다.
샘플 1은 초기 전류 효율이 93.0%이고, 104일 간의 연속 작동 후 전류 효율이 88.4%임을 나타내었다.
샘플 2는 초기 전류 효율이 87.2%이고, 104일 간의 연속 작동 후 전류 효율이 91.3%임을 나타내었다.
샘플 3은 초기 전류 효율이 93.4%이고, 104일 간의 연속 작동 후 전류 효율이 90.0%임을 나타내었다.
비교 실시예 1
길이 300㎜, 너비 150㎜ 및 두께 5㎜인 3개의 티탄 플레이트(샘플 0, 1C 및 2C)를 6 내지 7㎛의 평균 표면조도(Ra)가 얻어질 때까지 Al2O3으로 그릿-블라스팅시켰다. 샘플 0은 미피복 상태로 놔두고, 샘플 1C 및 2C는 산화지르코늄 층으로 피복시켰다.
샘플 1C는 65V 및 500A에서, 담체로서 Ar/H2 혼합물을 사용하여 1회 통과로 TiOx를 플라즈마-분무한 다음, 65V 및 500A에서, 담체로서 N2/H2 혼합물을 사용하여, 1회 통과로 8% Y2O3으로 개질된 ZrO2를 플라즈마-분무하였다.
샘플 2C는 0.5㎛ 두께의 Pt 금속 층으로 도금하며, 65V 및 500A에서, 담체로서 N2/H2 혼합물을 사용하여, 1회 통과로 8% Y2O3으로 개질된 ZrO2를 플라즈마-분무하였다.
모든 샘플들은 동일한 공정 조건에서 실시예 1의 시험 전지 및 별도의 비이커 전지에서 수소-방출 캐소드로서 특성화되었다.
샘플 0은 초기 전류 효율이 78.4%이고, 104일 간의 연속 작동 후 전류 효율이 72.5%임을 나타내었다.
샘플 1C는 초기 전류 효율이 89.3%이고, 44일 간의 연속 작동 후 실패하여, 작동자가 공정을 중단하도록 만들었음을 나타내었다.
샘플 2C는 초기 전류 효율이 91.8%이고, 74일 간의 연속 작동 후 실패하여, 작동자가 공정을 중단하도록 만들었음을 나타내었다.
실시예 2
길이 300㎜, 너비 150㎜ 및 두께 5㎜인 5개의 지르코늄 플레이트를 동일한 크기의 5개의 티탄 플레이트에 용접하였다. 생성된 5개의 바이메탈 플레이트들은 양면에 6 내지 7㎛의 평균 표면조도(Ra)가 얻어질 때까지 Al2O3으로 그릿-블라스팅시키고, 450℃에서 1시간 동안 강제 공기 순환식 오븐에서 열처리하였다. 그 다음, 각 바이메탈 플레이트의 티탄 면을 루테늄, 이리듐 및 티탄의 염화물을 함유하는 전구체 용액을 분무한 다음, 동일한 오븐에서 475℃에서 1시간 동안 열분해시킴으로써 4회 피복으로 루테늄, 이리듐 및 티탄의 산화물을 함유하는 촉매 층으로 피복시켰다.
5개의 플레이트는 개재된 플레이트-형(interleaved plate-type) 디자인의 차아염소산염 제조를 위한 랩 바이폴라 전지로 조립하며, 이때 티탄 면은 애노드로서 작동하고, 지르코늄 면은 캐소드로서 작동하였다. 전지는 주입구 농도가 30g/ℓ이고 배출구 농도가 24g/ℓ인 염화나트륨 염수를 공급하여 2㎄/㎡의 전류 밀도에서 190일 동안 작동시켜, 유효 염소 농도가 7 내지 8g/ℓ인 차아염소산염을 생성하였다. 시험 기간 동안, 전체적인 전류 효율은 88.5 내지 92.7%의 범위였다.
본 기술이 하나 이상의 양태 및/또는 실행에 대해 제시되고 서술되었지만, 다른 당업자들도 본 명세서를 읽고 이해함을 바탕으로 대등한 변화 및/또는 변형을 시도할 것이다. 본 기술은 상기 변형 및 변화를 모두 포함하고자 하며, 단지 다음의 특허청구범위로 제한한다. 또한, 특별한 특징이 몇몇 양태 및/또는 실행 중의 단지 하나에 대해 기술될 수 있지만, 상기 특징은 제시되거나 특별한 적용을 위해 바람직하고/하거나 유용할 수 있는 다른 양태 및/또는 실행 중의 하나 이상의 특징과 조합될 수 있다. 더욱이, 용어 "포함하다(includes)", "갖는(having)", "갖다(has)", "갖는(with)" 또는 이의 변형이 상세한 설명 또는 특허청구범위에 사용되는 정도로, 상기 용어들은 용어 "포함함(comprising)"과 유사한 방식으로 포함시키고자 한다.
문헌, 작업, 재료, 장치, 물품 등에 대한 논의는 오로지 본 발명의 내용을 제공할 목적으로 본 명세서에 포함시킨다. 이들 대상 중의 일부 또는 모두가 선행 기술의 토대의 일부를 구성하거나, 본 출원의 각 청구항에 대한 우선일 이전의 발명과 관련된 분야에서의 통상적인 일반적인 지식인 것을 시사하거나 의미하는 것은 아니다.

Claims (14)

  1. 지르코늄 플레이트로서, 이의 하나 이상의 표면에 산화지르코늄 층을 갖는 지르코늄 플레이트를 포함하는, 차아염소산염 제조를 위한 전기화학 전지의 캐소드 부재(cathode member).
  2. 제1항에 있어서, 상기 산화지르코늄 층이 티탄 산화물, 탄탈 산화물, 니오븀 산화물, 이트륨 산화물 또는 란탄족 산화물을 추가로 포함하는, 캐소드 부재.
  3. 제1항에 있어서, 상기 산화지르코늄 층이 열에 의해 성장된 층(thermally-grown layer)을 포함하는, 캐소드 부재.
  4. 제1항에 있어서, 상기 산화지르코늄 층이 용사된 층(thermally-sprayed layer)을 포함하는, 캐소드 부재.
  5. 제1항에 있어서, 상기 산화지르코늄 층이 Zr-함유 용액의 열분해 생성물을 포함하는, 캐소드 부재.
  6. 제1항에 있어서, 상기 산화지르코늄 층이 양극 산화(anodisation)에 의해 형성된 층을 포함하는, 캐소드 부재.
  7. 티탄 애노드 플레이트에 접합된(bonded) 제1항에 따르는 캐소드 부재를 포함하는, 차아염소산염 제조를 위한 전기화학 전지의 바이폴라 플레이트(bipolar plate).
  8. 촉매-피복된 티탄 애노드들에 개재된(interleaved) 제1항에 따르는 다수의 캐소드 부재들을 포함하는, 차아염소산염 제조를 위한 전기화학 전지.
  9. 제7항에 따르는 다수의 바이폴라 플레이트들을 포함하는, 차아염소산염 제조를 위한 바이폴라 전기화학 전지.
  10. 지르코늄 플레이트를 400 내지 600℃의 온도에서 5분 내지 6시간 동안 공기 중에서 열처리함을 포함하는, 차아염소산염 제조를 위한 전기화학 전지의 캐소드 부재의 제조방법.
  11. 지르코늄 플레이트를 티탄 플레이트에 접합시켜 지르코늄 면과 티탄 면을 갖는 바이메탈(bimetal) 플레이트를 얻고;
    상기 바이메탈 플레이트를 400 내지 600℃의 온도에서 30분 내지 6시간 동안 공기 중에서 열처리하고, 이로써 상기 지르코늄 면 위에 산화지르코늄 층을 그리고 티탄 면 위에 산화티탄 층을 동시에 얻음을 포함하는, 차아염소산염 제조를 위한 전기화학 전지의 바이폴라 플레이트의 제조방법.
  12. 지르코늄 플레이트를 티탄 플레이트에 용접시켜 지르코늄 면과 티탄 면을 갖는 바이메탈 플레이트를 얻고;
    임의로 상기 바이메탈 플레이트를 400 내지 600℃의 온도에서 30분 내지 6시간 동안 공기 중에서 열처리하고;
    귀금속-함유 용액을 상기 티탄 면에 수차례의 피복(multiple coats)으로 도포하며, 이때 매회 피복 후 400 내지 600℃의 온도에서 2 내지 10분 동안 공기 중에서 열처리하고, 이로써 상기 지르코늄 면 위에 산화지르코늄 층을 그리고 상기 티탄 면 위에 귀금속 산화물 층을 얻음을 포함하는, 차아염소산염 제조를 위한 전기화학 전지의 바이폴라 플레이트의 제조방법.
  13. 지르코늄 플레이트를 티탄 플레이트에 용접시켜 지르코늄 면과 티탄 면을 갖는 바이메탈 플레이트를 얻고;
    귀금속-함유 용액을 상기 티탄 면에 수차례의 피복으로 도포하며, 이때 매회 피복 후 250 내지 400℃의 온도에서 2 내지 10분 동안 공기 중에서 열처리하고, 이로써 상기 티탄 면 위에 귀금속 산화물 층을 얻고;
    상기 바이메탈 플레이트를 400 내지 600℃의 온도에서 30분 내지 4시간 동안 공기 중에서 최종 열처리하고, 이로써 상기 지르코늄 면 위에 산화지르코늄 층을 얻음을 포함하는, 차아염소산염 제조를 위한 전기화학 전지의 바이폴라 플레이트의 제조방법.
  14. 귀금속-함유 용액을 티탄 플레이트의 한 면에 수차례의 피복으로 도포하며, 이때 매회 피복 후 250 내지 400℃의 온도에서 2 내지 10분 동안 공기 중에서 열처리하고, 이로써 촉매-피복된 표면을 갖는 티탄 플레이트를 얻고;
    지르코늄 플레이트를 상기 티탄 플레이트의 미피복 표면에 접합시키고, 이로써 지르코늄 면과 촉매-피복된 티탄 면을 갖는 바이메탈 플레이트를 얻고;
    임의로, 상기 촉매-피복된 티탄 면을 마스킹(masking)시키고;
    상기 바이메탈 플레이트를 공정 전해질(process electrolyte)에 노출시킨 다음, 상기 지르코늄 면에 산화지르코늄 층이 얻어질 때까지 상기 지르코늄 면을 애노드 전위에 적용시킴을 포함하는, 차아염소산염 제조를 위한 전기화학 전지의 바이폴라 플레이트의 제조방법.
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