KR20200127490A - Preparation Method for Reverse Current Protector - Google Patents

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KR20200127490A
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방용주
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주식회사 엘지화학
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Abstract

The present invention relates to a manufacturing method of a reverse current protector. The reverse current protector manufactured by the manufacturing method has a porous surface to smoothly react with an electrolyte in an oxidation reduction manner under a condition of generating a reverse current, thereby having an excellent reverse current protecting effect. To this end, the manufacturing method of a reverse current protector includes the following steps of: physically etching a metal base material; chemically etching the physically etched metal base material; and immersing and plating the metal base material in a plating solution.

Description

역전류 보호체의 제조방법{Preparation Method for Reverse Current Protector}Manufacturing method for reverse current protector {Preparation Method for Reverse Current Protector}

본 발명은 역전류 발생 상황에서 효율적으로 음극 전위 상승을 방지할 수 있는 역전류 보호체의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 역전류 보호체에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a reverse current protector capable of effectively preventing an increase in cathode potential in a reverse current generation situation, and a reverse current protector manufactured using the same.

해수 등의 저가의 염수(Brine)를 전기분해하여 수산화물, 수소 및 염소를 생산하는 기술은 널리 알려져 있다. 이러한 전기분해 공정은 통상 클로르-알칼리(chlor-alkali) 공정이라고도 불리며, 이미 수십여년 간의 상업운전으로 성능 및 기술의 신뢰성이 입증된 공정이라 할 수 있다.A technology for producing hydroxide, hydrogen and chlorine by electrolyzing inexpensive brine such as seawater is widely known. Such an electrolysis process is commonly referred to as a chlor-alkali process, and it can be said that the performance and reliability of technology have been proven through commercial operation for several decades.

이러한 염수의 전기분해는 전해조 내부에 이온교환막을 설치하여 전해조를 양이온실과 음이온실로 구분하고, 전해질로 염수를 사용하여 양극에서 염소가스를, 음극에서 수소 및 가성소다를 얻는 이온교환막법이 현재 가장 널리 사용되고 있는 방법이다.In the electrolysis of such brine, an ion exchange membrane is installed inside the electrolyzer to divide the electrolyzer into a cation chamber and an anion chamber, and the ion exchange membrane method that obtains chlorine gas from the anode and hydrogen and caustic soda from the cathode using brine as an electrolyte is currently the most widely used. This is the method being used.

한편, 염수의 전기분해 공정은 하기 전기화학 반응식에 나타낸 바와 같은 반응을 통해 이루어진다.Meanwhile, the electrolysis process of brine is performed through a reaction as shown in the following electrochemical reaction formula.

산화 전극(anode) 반응: 2Cl- → Cl2 + 2e- (E0 = +1.36 V)Oxidation electrode (anode) reaction: 2Cl - → Cl 2 + 2e - (E 0 = +1.36 V)

환원 전극(cathode) 반응: 2H2O + 2e- → 2OH- + H2 (E0 = -0.83 V)Reduction electrode (cathode) reaction: 2H 2 O + 2e - → 2OH - + H 2 (E 0 = -0.83 V)

전체 반응: 2Cl- + 2H2O → 2OH- + Cl2 + H2 (E0 = -2.19 V)Total reaction: 2Cl - + 2H 2 O → 2OH - + Cl 2 + H 2 (E 0 = -2.19 V)

염수의 전기분해를 수행할 때 가장 중요하게 고려하여야 할 요소는 전해전위로, 상기 전해전위는 이론적 필요 전압과 산화 및 환원 전극의 과전압, 이온교환막의 저항에 의한 전압, 및 산화 및 환원 전극 간의 거리에 의한 전압을 모두 고려하여야 한다. 상기 전해전위를 줄일 수 있을 경우, 전체 공정 운전에 필요한 에너지를 감소시켜 더욱 효율적으로 염소 기체 및 수소 기체를 생산할 수 있으며, 특히 전극에 의한 과전압을 감소시킬 수 있는 경우 전체 공정의 효율성에 큰 도움이 된다.The most important factor to be considered when performing electrolysis of brine is the electrolytic potential, which is the theoretically required voltage, overvoltage of the oxidation and reduction electrodes, voltage due to the resistance of the ion exchange membrane, and the distance between the oxidation and reduction electrodes. All voltages caused by must be considered. If the electrolytic potential can be reduced, the energy required for the entire process operation can be reduced to more efficiently produce chlorine gas and hydrogen gas.In particular, when the overvoltage caused by the electrode can be reduced, it is a great help to the efficiency of the entire process. do.

관련하여 전극 중 음극의 경우, 공정 중에 발생하는 셧다운(shutdown) 현상에 의해 전극 표면에 코팅된 활성 물질이 탈락되는 현상을 보이는 데, 이는 전해 셀 내부에 잔존하는 전해질에 의해 전지 형태가 구현되어 정상 운전 시와 반대 방향으로 전류가 흐르는 현상, 즉 역전류 현상에 기인한 것이다. 이와 같은 역전류 현상이 발생할 경우, 음극에서는 환원이 아닌 산화 반응이 발생하게 되고, 이에 따라 음극 전위는 양의 방향으로 상승하게 되어 결과적으로는 음극 표면에 있는 코팅층의 금속 성분이 용출하게 되며, 이에 따라 음극은 영구적으로 손상될 수 있다. 따라서 역전류 발생 상황에서 전위 상승을 억제할 수 있는 역전류 보호체 및 이를 구비한 전해 셀을 개발할 필요가 있다.Relatedly, in the case of the negative electrode among the electrodes, the active material coated on the electrode surface is eliminated due to the shutdown phenomenon occurring during the process, which is normal because the battery shape is realized by the electrolyte remaining inside the electrolytic cell. This is due to a phenomenon in which current flows in the opposite direction to that during operation, that is, a reverse current phenomenon. When such a reverse current phenomenon occurs, an oxidation reaction rather than reduction occurs at the cathode, and accordingly, the cathode potential rises in the positive direction, resulting in elution of the metal component of the coating layer on the cathode surface. Thus, the cathode can be permanently damaged. Therefore, there is a need to develop a reverse current protector capable of suppressing a potential rise in a reverse current generation situation and an electrolytic cell having the same.

KR 2011-0094055 AKR 2011-0094055 A

본 발명의 목적은 역전류 발생 조건에서 음극 대신 산화환원 반응에 희생적으로 참여하여, 음극을 보호할 수 있는 역전류 보호체의 제조방법 및 이로부터 제조된 역전류 보호체를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for preparing a reverse current protector capable of protecting a negative electrode by sacrificially participating in a redox reaction instead of a negative electrode under conditions of generating a reverse current, and a reverse current protector prepared therefrom.

본 발명은 금속 기재를 물리적 에칭하는 단계(S1), 물리적 에칭 처리된 금속 기재를 화학적 에칭하는 단계(S2), 및 Co, Cu, In, Fe, Ni, W. Zn, Te, Sn 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되는 금속 전구체 및 전해질을 포함하는 도금액에 금속 기재를 침지하여 도금하는 단계(S3)를 포함하는 역전류 보호체의 제조방법을 제공한다.The present invention is a step of physically etching a metal substrate (S1), a step of chemically etching the metal substrate subjected to physical etching (S2), and with Co, Cu, In, Fe, Ni, W. Zn, Te, Sn and Ti It provides a method of manufacturing a reverse current protector comprising the step (S3) of plating by immersing a metal substrate in a plating solution including a metal precursor and an electrolyte selected from the group consisting of.

본 발명의 제조방법으로 제조된 역전류 보호체는 표면 특성이 개선되어 역전류 발생 조건에서 용이하게 산화환원 반응에 희생적으로 참여할 수 있으며, 이에 따라 음극 코팅층의 활성 성분 용출 전위 미만에서의 전위 유지 효과를 현저하게 개선할 수 있다.The reverse current protector manufactured by the manufacturing method of the present invention has improved surface characteristics and can easily sacrificially participate in the redox reaction under conditions of generating reverse current, and thus the effect of maintaining the potential below the elution potential of the active ingredient of the negative electrode coating layer. Can be remarkably improved.

도 1은 실시예 1의 표면을 SEM을 통해 관찰한 것이다(x200).
도 2는 실시예 1의 표면을 SEM을 통해 관찰한 것이다(x5K).
도 3은 비교예 2의 표면을 SEM을 통해 관찰한 것이다(x200).
도 4는 비교예 2의 표면을 SEM을 통해 관찰한 것이다(x5K).
1 is a view of the surface of Example 1 through SEM (x200).
2 is a view of the surface of Example 1 through SEM (x5K).
3 is an observation of the surface of Comparative Example 2 through SEM (x200).
4 is a view of the surface of Comparative Example 2 through SEM (x5K).

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

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 this specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to describe his own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

역전류 보호체의 제조방법Method of manufacturing reverse current protector

본 발명은 금속 기재를 물리적 에칭하는 단계(S1), 물리적 에칭 처리된 금속 기재를 화학적 에칭하는 단계(S2), 및 Co, Cu, In, Fe, Ni, W. Zn, Te, Sn 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되는 금속 전구체 및 전해질을 포함하는 도금액에 금속 기재를 침지하여 도금하는 단계(S3)를 포함하는 역전류 보호체의 제조방법을 제공한다.The present invention is a step of physically etching a metal substrate (S1), a step of chemically etching the metal substrate subjected to physical etching (S2), and with Co, Cu, In, Fe, Ni, W. Zn, Te, Sn and Ti It provides a method of manufacturing a reverse current protector comprising the step (S3) of plating by immersing a metal substrate in a plating solution including a metal precursor and an electrolyte selected from the group consisting of.

물리적 에칭 단계(S1)Physical etching step (S1)

본 발명의 역전류 보호체 제조방법에 있어서, 역전류 보호체의 주된 구조를 이루는 금속 기재를 물리적 에칭하는 단계가 가장 먼저 수행된다. 본 단계에서의 물리적 에칭을 통해 금속 기재의 표면에 조도를 부여할 수 있으며, 금속 기재에 조도를 부여할 경우 이후 단계에서의 도금이 용이하게 수행될 수 있다. 특히, 조도를 갖는 금속 기재의 표면에 금속을 도금할 경우, 도금층과 기재 간의 부착성 향상에 도움을 주며, 이를 통해 도금층과 기재 두 층의 물리적 내구성을 향상시킬 수 있다.In the method of manufacturing a reverse current protector of the present invention, the step of physically etching a metal substrate constituting the main structure of the reverse current protector is performed first. Roughness can be applied to the surface of the metal substrate through physical etching in this step, and when roughness is applied to the metal substrate, plating in a later step can be easily performed. In particular, when metal is plated on the surface of a metal substrate having roughness, it helps to improve the adhesion between the plated layer and the substrate, thereby improving the physical durability of the plated layer and the two layers of the substrate.

상기 물리적 에칭은 예컨대 샌드 블라스팅, 습식 블라스팅, 비드 블라스팅, 또는 휠 블라스팅과 같은 방법을 사용할 수 있으며, 상기 나열된 방법 이외에도 금속 기재 표면에 충분한 조도를 부여할 수 있는 방법이라면 통상의 기술자에게 알려진 범위 내에서 제한 없이 사용 가능하다. 또한 통상의 기술자는 목적하는 조도의 정도나, 이후의 제조 단계와의 연속성 등을 고려하여 물리적 에칭에 사용되는 장비나, 에칭의 구체적인 방법, 물질 및 과정을 적절하게 조절할 수 있다.For the physical etching, a method such as sand blasting, wet blasting, bead blasting, or wheel blasting may be used.In addition to the methods listed above, if a method capable of imparting sufficient roughness to the surface of a metal substrate, within a range known to those skilled in the art. Can be used without restrictions. In addition, a person skilled in the art may appropriately adjust equipment used for physical etching, specific methods, materials, and processes of etching in consideration of the degree of desired illuminance or continuity with subsequent manufacturing steps.

화학적 에칭 단계(S2)Chemical etching step (S2)

본 발명의 역전류 보호체 제조방법에 있어서, 물리적 에칭 처리된 금속 기재를 화학적 에칭하는 단계가 두 번째로 수행된다. 본 단계에서의 화학적 에칭은 강산 또는 강염기를 이용한 것일 수 있다. 물리적 에칭을 통해 조도가 부여된 금속 기재에 화학적 에칭을 수행할 경우, 금속 기재 표면에 잔존하는 불순물 내지는 산화물 피막을 제거할 수 있으며, 이를 통해 이후 형성될 도금층이 원활하게 작동하도록 할 수 있다.In the method for manufacturing a reverse current protector of the present invention, the step of chemically etching the physically etched metal substrate is performed second. Chemical etching in this step may be performed using a strong acid or strong base. When chemical etching is performed on a metal substrate to which roughness is applied through physical etching, impurities or oxide films remaining on the surface of the metal substrate may be removed, and through this, a plating layer to be formed may be smoothly operated.

본 발명에서의 화학적 에칭은 물리적 에칭 이후에 수행되는 것이 바람직하며, 이는 물리적 에칭 단계에서 발생할 수 있는 불순물을 화학적 에칭을 통해 제거하는 것이 경제적이고, 만약 화학적 에칭을 먼저 수행한 경우라면 화학적 에칭에 사용된 산 또는 염기의 처리가 물리적 에칭 이전에 선행되어야 하다는 점에서 공정이 비효율적일 수 있기 때문이다. 이와 같은 순서로 물리적 에칭과 화학적 에칭을 수행할 경우, 금속 기재에 도금층을 형성하는 것이 특히 용이하며, 이로부터 제조된 역전류 보호체의 성능 역시 우수할 수 있다.Chemical etching in the present invention is preferably performed after physical etching, which is economical to remove impurities that may occur in the physical etching step through chemical etching, and if chemical etching is performed first, it is used for chemical etching. This is because the process can be inefficient in that the treatment of the acid or base must be preceded prior to physical etching. When physical etching and chemical etching are performed in this order, it is particularly easy to form a plating layer on the metal substrate, and the performance of the reverse current protector manufactured therefrom may also be excellent.

상기 화학적 에칭은 가열을 수반하는 것일 수 있다. 화학적 에칭 과정 중 가열을 함께 수행하는 경우, 빠른 시간 내에 원하는 정도의 에칭을 수행할 수 있다는 점에서 효율적이다. 가열을 수행하는 경우, 그 온도 범위는 100℃ 미만, 바람직하게는 80 내지 95℃ 일 수 있다. 가열의 온도가 이보다 높을 경우에는 산 또는 염기를 포함하는 수용액 중 물이 증발하여 에칭이 원활하게 진행되지 않을 수 있고, 이보다 낮은 경우에는 가열에 소모되는 에너지에 비해, 가열에 의해 얻을 수 있는 기술적 이점이 미미하여 역전류 보호체 제조공정이 비효율적이다.The chemical etching may involve heating. When heating is performed together during the chemical etching process, it is efficient in that it can perform etching to a desired degree within a short time. In the case of performing heating, the temperature range may be less than 100°C, preferably 80 to 95°C. If the heating temperature is higher than this, the etching may not proceed smoothly due to the evaporation of water in the aqueous solution containing acid or base. If the temperature is lower than this, the technical advantage that can be obtained by heating compared to the energy consumed for heating As such, the manufacturing process of the reverse current protector is inefficient.

도금 단계(S3)Plating step (S3)

본 발명의 역전류 보호체 제조방법에 있어서, 역전류 보호체로 사용하기에 적합한 종류의 금속을 상기 금속 기재에 전기 도금하는 단계가 마지막으로 수행된다.In the method for manufacturing a reverse current protector of the present invention, the step of electroplating the metal substrate with a metal of a kind suitable for use as a reverse current protector is finally performed.

구체적으로, 상기 도금 단계는 Co, Cu, In, Fe, Ni, W. Zn, Te, Sn 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되는 금속 전구체 및 전해질을 포함하는 도금액에 금속 기재를 침지하여 도금하는 단계이다.Specifically, the plating step is a step of plating by immersing a metal substrate in a plating solution containing a metal precursor and an electrolyte selected from the group consisting of Co, Cu, In, Fe, Ni, W. Zn, Te, Sn, and Ti. .

본 단계에서의 도금을 통해 금속 기재 표면에 역전류 보호층이 형성되며, 이와 같은 방법을 통해 형성된 역전류 보호층은 다공질로 그 표면적이 넓어 전해액과의 산화환원 반응이 용이하다. 따라서, 역전류 보호체가 음극의 코팅층보다 우선적으로 산화환원 반응하는 역전류 발생 조건에서 특히 원활하게 산화환원 반응에 참여할 수 있으며, 역전류 발생 조건이 오래 지속되더라도, 전극을 지속적으로 보호할 수 있다.The reverse current protection layer is formed on the surface of the metal substrate through plating in this step, and the reverse current protection layer formed through this method is porous and has a large surface area to facilitate oxidation-reduction reaction with the electrolyte. Therefore, the reverse current protector can participate in the redox reaction particularly smoothly under the conditions of generating a reverse current in which the redox reaction preferentially reacts to the coating layer of the negative electrode, and even if the condition for generating the reverse current lasts a long time, the electrode can be continuously protected.

본 단계에서의 도금액에 포함되는 금속의 종류는 Co, Cu, In, Fe, Ni, W. Zn, Te, Sn 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다. 상기 나열한 금속들은 금속은 음극 코팅층의 활성 성분이 용출되는 전위 미만의 조건에서 우선적으로 용출될 수 있는 특성을 가지며, 이와 같은 특성은 역전류 보호체로 사용하기에 필수적인 조건이다. 또한, 상술한 금속을 도금층으로 사용하게 되면, 역전류 보호체 및 이를 포함하는 셀의 내구성 측면에서도 바람직하다. The type of metal included in the plating solution in this step is preferably selected from the group consisting of Co, Cu, In, Fe, Ni, W. Zn, Te, Sn, and Ti. The metals listed above have a property that the metal can be preferentially eluted under conditions below the potential at which the active ingredient of the negative electrode coating layer is eluted, and such a property is an essential condition for use as a reverse current protector. In addition, when the above-described metal is used as a plating layer, it is preferable in terms of durability of a reverse current protector and a cell including the same.

도금층의 내구성을 고려할 때, 상기 금속은 Ni인 것이 바람직하며, Ni을 도금층으로 사용할 경우, 기재에 흔히 사용되는 금속인 니켈과 그 성분이 동일하여 도금층과 기재의 접합력을 높일 수 있고, 이에 따라 산화환원 반응 중 역전류 보호층이 일부 소실되는 시점에 발생할 수 있는 균일하지 못한 산화환원 반응을 억제할 수 있다는 점에서 바람직하다. 한편, 역전류 보호체의 성능 측면에서는 상기 금속이 Co인 것이 바람직할 수 있다. 도금층의 금속으로 Co를 적용할 경우, 흡수할 수 있는 역전류의 절대량이 크게 증가할 수 있다. 다만, 역전류 발생 조건 이후에 도금층 표면의 균열 등이 발생할 수 있다는 점에서 Ni은 사용한 것에 비해 상대적으로 내구성은 떨어진다는 측면이 있다. When considering the durability of the plating layer, it is preferable that the metal is Ni. When Ni is used as the plating layer, nickel, a metal commonly used in the base material, and its composition are the same, so that the bonding strength between the plating layer and the base material can be increased. It is preferable in that it is possible to suppress an uneven redox reaction that may occur at the time when the reverse current protective layer partially disappears during the reduction reaction. On the other hand, in terms of the performance of the reverse current protector, it may be preferable that the metal is Co. When Co is applied as the metal of the plating layer, the absolute amount of reverse current that can be absorbed can be greatly increased. However, there is an aspect that the durability of Ni is relatively inferior to that used in that Ni may be cracked on the surface of the plating layer after the reverse current generation condition.

상기 도금액에 포함되는 전구체는 상기 금속의 염화물, 질산화물(nitrate) 또는 탄산화물(carbonate)인 것이 바람직하며, 염화물을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 예컨대, 상기 금속으로 니켈을 사용할 경우, 염화니켈(NiCl2), 질산화니켈(Ni(NO3)2), 탄산니켈(NiCO3)을 사용할 수 있으며, 상기 금속으로 코발트를 사용할 경우, 염화코발트(CoCl2), 질산화코발트(Co(NO3)2), 탄산코발트(CoCO3)를 사용할 수 있다. 또한, 상기 전구체는 전구체 그 자체 또는 수화물의 형태로 사용 할 수 있다. 예컨대, 염화니켈의 경우, 6수화물 등의 형태로 사용할 수 있다. 본 단계에서 전구체로 상기의 염화물, 질화물 및 탄산화물을 사용할 경우에 도금 단계에서 도금층이 더욱 원활하게 형성될 수 있다.The precursor included in the plating solution is preferably a chloride, nitrate or carbonate of the metal, and particularly preferably a chloride. For example, when nickel is used as the metal, nickel chloride (NiCl 2 ), nickel nitrate (Ni(NO 3 ) 2 ), nickel carbonate (NiCO 3 ) can be used, and when cobalt is used as the metal, cobalt chloride ( CoCl 2 ), cobalt nitrate (Co(NO 3 ) 2 ), cobalt carbonate (CoCO 3 ) can be used. In addition, the precursor may be used in the form of a precursor or a hydrate. For example, in the case of nickel chloride, it can be used in the form of hexahydrate. When the above chloride, nitride, and carbonate are used as precursors in this step, the plating layer may be formed more smoothly in the plating step.

본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 도금액은 전해질을 포함한다. 상기 전해질은 전기 도금을 위해 가해지는 전류를 원활하게 하는 역할을 수행하며, 통상의 기술자는 본 발명의 기술 분야에서 전기 도금에 사용될 수 있는 전해질 중 금속의 도금 전위, 도금액에 포함되는 금속 전구체의 종류나, 도금의 조건 등을 고려하여 적절한 전해질을 선택하여 사용할 수 있다. 구체적으로는 염화암모늄, 질산암모늄 또는 탄산암모늄 등의 암모늄 염을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 만약 예컨대, 금속 전구체로 니켈 또는 코발트 전구체를 사용하여, 도금층에 니켈 또는 코발트를 도금하고자 하는 경우, 상술한 암모늄 염의 전해질 이외에도 질산칼륨, 탄산칼륨, 염화칼륨, 염화칼슘, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 염화마그네슘, 염화나트륨, 탄산나트륨 등도 사용할 수 있다. 이와 같은 적절한 전해질을 선택하여 사용할 경우, 원하는 금속 도금층을 용이하게 제조할 수 있다는 장점이 있다.In the manufacturing method of the present invention, the plating solution contains an electrolyte. The electrolyte plays a role of smoothing the current applied for electroplating, and a person of ordinary skill in the art has the plating potential of metal among the electrolytes that can be used for electroplating in the technical field of the present invention, and types of metal precursors included in the plating solution. B. Considering plating conditions, etc., an appropriate electrolyte can be selected and used. Specifically, it may be preferable to use an ammonium salt such as ammonium chloride, ammonium nitrate or ammonium carbonate. If, for example, nickel or cobalt precursor is used as a metal precursor, and nickel or cobalt is to be plated on the plating layer, in addition to the above-described ammonium salt electrolyte, potassium nitrate, potassium carbonate, potassium chloride, calcium chloride, calcium carbonate, magnesium carbonate, magnesium chloride, Sodium chloride, sodium carbonate, etc. can also be used. When selecting and using such an appropriate electrolyte, there is an advantage in that a desired metal plating layer can be easily manufactured.

상기 역전류 보호층의 도금은 0.1 내지 5 A/cm2, 바람직하게는 0.5 내지 2.5 A/cm2의 전류 밀도에서 0.1 내지 5분, 바람직하게는 0.5 내지 3분 동안 수행될 수 있다. 통상의 기술자는 상술한 범위 내에서 전류 밀도 및 도금의 시간을 조절하여 원하는 정도의 금속층을 도금할 수 있으며, 전류 밀도가 이보다 낮거나, 도금 시간이 이보다 짧은 경우에는 원하는 정도만큼의 도금이 수행될 수 없어, 제조된 역전류 보호체의 성능이 떨어진다는 문제점이 있고, 전류 밀도가 이보다 높거나, 도금 시간이 이보다 높은 경우에는, 원하는 정도의 도금층에 비해 역전류 보호체 제조에 소모되는 비용이 과다하여, 경제적이지 못하다는 문제점이 있다Plating of the reverse current protection layer may be performed for 0.1 to 5 minutes, preferably 0.5 to 3 minutes at a current density of 0.1 to 5 A/cm 2 , preferably 0.5 to 2.5 A/cm 2 . A person skilled in the art can plate a desired degree of metal layer by adjusting the current density and plating time within the above-described range. If the current density is lower or the plating time is shorter than this, the desired amount of plating will be performed. There is a problem that the performance of the manufactured reverse current protector is degraded, and if the current density is higher or the plating time is higher than this, the cost of manufacturing the reverse current protector is excessive compared to the desired level of plating layer. Therefore, there is a problem that it is not economical

상기 도금액에 포함되는 금속 양이온의 농도는 5 내지 100g/L, 바람직하게는 10 내지 50g/L일 수 있다. 금속 양이온의 농도가 이보다 낮은 경우에는 도금이 충분하게 이뤄지지 않을 수 있으며, 이보다 높은 경우에는 경제성이 저하될 뿐만 아니라, 오히려 높은 금속 양이온의 농도로 인해 도금 시 불균일한 구조가 형성될 수 있다.The concentration of metal cations contained in the plating solution may be 5 to 100 g/L, preferably 10 to 50 g/L. If the concentration of the metal cation is lower than this, plating may not be sufficiently performed, and if the concentration of the metal cation is higher than this, not only economical efficiency is lowered, but a non-uniform structure may be formed during plating due to the high concentration of the metal cation.

상기 도금액에 포함되는 전해질의 농도는 10 내지 200g/L일 수 있으며, 바람직하게는 50 내지 150g/L일 수 있다. 전해질의 농도가 이보다 클 경우에는 역전류 보호체의 제조 공정이 경제적이지 못하며, 이보다 작을 경우에는 전해질로서의 역할을 원활히 수행하기에 부족하다.The concentration of the electrolyte contained in the plating solution may be 10 to 200 g/L, and preferably 50 to 150 g/L. If the concentration of the electrolyte is greater than this, the manufacturing process of the reverse current protector is not economical, and if it is less than this, it is insufficient to smoothly perform the role of the electrolyte.

양극 전해 탈지 단계(S2-1)Anode electrolytic degreasing step (S2-1)

본 발명의 역전류 보호체 제조방법은 물리적 에칭과 화학적 에칭 이후에 금속 기재를 양극 전해 탈지하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 양극 전해 탈지는 에칭 이후에도 잔존할 수 있는 금속 기재 표면의 산화물이나, 금속염 이외의 불순물을 제거하는 역할을 수행한다. 통상의 기술자는 이후 단계에서의 도금을 더욱 원활하게 하기 위하여, 상기 양극 전해 탈지 단계를 수행할 수 있고, 특히 양극 전해 탈지 단계를 거친 경우 도금층과 금속 기재의 밀착력이 증가하여 최종적으로 제조되는 역전류 보호체의 내구성을 더욱 개선할 수 있다.The method of manufacturing a reverse current protector of the present invention may further include anodic electrolytic degreasing of the metal substrate after physical etching and chemical etching. The anode electrolytic degreasing serves to remove impurities other than metal salts or oxides on the surface of the metal substrate that may remain after etching. A person skilled in the art may perform the anodic electrolytic degreasing step in order to further smooth the plating in a later step.In particular, when the anodic electrolytic degreasing step is passed, the adhesion between the plating layer and the metal substrate increases, resulting in a reverse current that is finally produced. The durability of the protector can be further improved.

구체적으로, 상기 양극 전해 탈지는 상기 금속 기재를 양극으로 한 후, 황산 등의 산 수용액에 침지시킨 후 전류를 흘려주어 금속 기재 표면에 기체를 발생시킴으로써 수행될 수 있다. Specifically, the anodic electrolytic degreasing may be performed by using the metal substrate as an anode, immersing it in an acid aqueous solution such as sulfuric acid, and passing a current to generate gas on the surface of the metal substrate.

상기 양극 전해 탈지 단계에서 사용되는 산 수용액은 50 내지 90 중량%, 바람직하게는 60 내지 80 중량%, 더욱 바람직하게는 65 내지 75 중량%의 농도를 가질 수 있다. 산 수용액의 농도가 이보다 높은 경우에는 공정의 위험성이 높아짐과 동시에 경제성이 떨어질 수 있으며, 이보다 낮은 경우에는 금속 기재 표면에서의 기체 발생이 충분하지 않아 탈지 효과가 미미할 수 있다.The acid aqueous solution used in the anodic electrolytic degreasing step may have a concentration of 50 to 90% by weight, preferably 60 to 80% by weight, more preferably 65 to 75% by weight. If the concentration of the acid aqueous solution is higher than this, the risk of the process may be increased and economic feasibility may be deteriorated. If the concentration of the acid aqueous solution is lower than this, the degreasing effect may be insignificant due to insufficient gas generation on the surface of the metal substrate.

상기 양극 전해 탈지 단계에서의 전압 및 전류 밀도는 각기 6 내지 12V 및 10 내지 200mA/cm2일 수 있으며, 통상의 기술자는 목적하는 전해 탈지의 정도에 따라 상기 전압 및 전류 밀도를 상술한 범위 내에서 적절하게 조절할 수 있다.The voltage and current density in the anodic electrolytic degreasing step may be 6 to 12V and 10 to 200mA/cm 2 , respectively, and a person of ordinary skill in the art sets the voltage and current density within the above-described range according to the degree of electrolytic degreasing. Can be adjusted accordingly.

스트라이크 도금 단계(S2-2)Strike plating step (S2-2)

본 발명의 역전류 보호체 제조방법은 에칭 처리된 금속 기재를 기재와 동일한 종류의 금속으로 스트라이크 도금하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method for manufacturing a reverse current protector of the present invention may further include strike plating the etched metal substrate with the same type of metal as the substrate.

상기 스트라이크 도금은 이후 수행되는 도금의 밀착성 및 피복력을 개선하기 위해 수행될 수 있으며, 욕조성을 사용하여 짧은 시간 내에서 도금을 수행하는 방법을 지칭한다. 스트라이크 도금에 사용되는 욕은 염 농도에 비해 금속 이온의 농도를 낮게 설정함으로써, 음분극이 크고 균일전착성이 우수할 수 있다. 스트라이크 도금을 통해 금속 기재 표면에 잔존할 수 있는 산화물 피막을 환원을 통해 제거하면서, 도금하고자 하는 금속을 전착시킬 수 있다.The strike plating may be performed to improve adhesion and coating power of plating to be performed later, and refers to a method of performing plating within a short time by using a bath property. The bath used for strike plating may have a large negative polarization and excellent uniform electrodeposition by setting the concentration of metal ions lower than the salt concentration. The metal to be plated may be electrodeposited while removing the oxide film that may remain on the surface of the metal substrate through the strike plating through reduction.

상기 스트라이크 도금 단계는 물리적 에칭과 화학적 에칭 단계 이후 및 도금 단계 이전에, 만약 양극 전해 탈지 단계를 포함하는 경우라면 양극 전해 탈지 단계 이후에 수행되는 것으로, 도금 단계에서 역전류 보호층이 도금되기 이전에 동일한 종류의 금속을 포함하는 예비적 도금하는 단계이다. 상기 스트라이크 도금은 금속 표면에 산화물 피막이 쉽게 생성되는 경우에 특히 효과적이다.The strike plating step is performed after the physical etching and chemical etching steps and before the plating step, and if the anode electrolytic degreasing step is included, after the anode electrolytic degreasing step, and before the reverse current protection layer is plated in the plating step. This is a pre-plating step containing the same kind of metal. The strike plating is particularly effective when an oxide film is easily formed on a metal surface.

본 발명의 스트라이크 도금 단계에서 이후 형성될 금속층과 동일한 종류의 금속을 포함하는 층을 미리 형성함으로써, 이후 형성될 역전류 보호층과 금속 기재층의 밀착력을 더욱 증가시킴으로써 제조되는 역전류 보호체의 내구성을 향상시킬 수 있다.In the strike plating step of the present invention, by forming a layer containing the same type of metal as the metal layer to be formed later, the durability of the reverse current protector manufactured by further increasing the adhesion between the reverse current protection layer to be formed and the metal base layer Can improve.

구체적으로, 상기 스트라이크 도금은 금속 전구체 및 염산을 포함한 수용액에서 수행될 수 있다. 상기 금속 전구체에 포함되는 금속은 기재층의 금속과 동일한 종류이며, 스트라이크 도금을 동일한 종류의 금속으로 수행할 경우, 역전류 보호층과 금속 기재층의 밀착력을 증가시키는 효과가 극대화될 수 있다.Specifically, the strike plating may be performed in an aqueous solution containing a metal precursor and hydrochloric acid. The metal included in the metal precursor is of the same type as the metal of the base layer, and when strike plating is performed with the same type of metal, the effect of increasing the adhesion between the reverse current protection layer and the metal base layer can be maximized.

상기 스트라이크 도금은 통상의 기술자에게 알려진 조건 하에서 수행되는 것일 수 있으며, 통상의 기술자는 적절한 범위 내에서 도금 조건, 예컨대 전류 밀도 및 도금의 시간을 조절하여 원하는 정도의 스트라이크 도금층을 도금할 수 있다. The strike plating may be performed under conditions known to a person skilled in the art, and a person skilled in the art may plate a desired degree of strike plating layer by adjusting plating conditions, such as current density and plating time, within an appropriate range.

역전류 보호체Reverse current protector

본 발명은 상술한 제조방법으로 제조된 역전류 보호체를 제공한다. The present invention provides a reverse current protector manufactured by the above-described manufacturing method.

상술한 제조방법을 통해 제조된 역전류 보호체는 금속 기재와 도금층, 즉 역전류 보호층을 포함하며, 특히 상기 역전류 보호층은 다공질로써 역전류 발생 조건에서의 산화환원 반응에 원활하게 참여할 수 있고, 이에 따라 많은 역전류 또는 장시간에 걸친 역전류 조건에서도 전극을 보호할 수 있다.The reverse current protective body manufactured through the above-described manufacturing method includes a metal substrate and a plating layer, that is, a reverse current protective layer.In particular, the reverse current protective layer is porous and can smoothly participate in the redox reaction under the conditions of generating a reverse current. Thus, it is possible to protect the electrode even under a large reverse current or a reverse current condition over a long period of time.

전해 셀Electrolytic cell

본 발명은 상기의 역전류 보호체를 포함하는 전해 셀을 제공한다. 본 발명이 제공하는 전해 셀은 음극실, 양극실 및 멤브레인을 포함할 수 있으며, 상기 음극실은 음극, 매트리스, 집전체, 역전류 보호체 및 전해질을 포함할 수 있고, 상기 양극실은 양극 및 전해질을 포함할 수 있다.The present invention provides an electrolytic cell including the reverse current protector. The electrolytic cell provided by the present invention may include a cathode chamber, an anode chamber, and a membrane, and the cathode chamber may include a cathode, a mattress, a current collector, a reverse current protector, and an electrolyte, and the anode chamber includes a cathode and an electrolyte. Can include.

본 발명이 제공하는 전해 셀에서 음극실과 양극실은 멤브레인으로 분리되어 있으며, 음극실에 포함되는 음극과 양극실에 포함되는 양극은 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 음극실에 포함되어 있는 역전류 보호체, 음극 및 집전체 역시 전기적으로 연결되어 있다. 상술한 매트리스는 음극과 집전체 사이에 배치될 수 있으며, 상기의 양극실과 음극실은 전해질을 포함할 수 있다. 본 발명의 역전류 보호체는 상술한 매트리스나 집전체와는 상이한 독립한 것일 수 있고, 매트리스와 집전체의 일부일 수도 있다. 통상의 기술자는 본 발명의 목적 범위 내에서 일반적인 전해 셀의 구조 및 당해 분야에 알려진 기술 상식을 참고하여 본 발명이 제공하는 전해 셀의 구조, 특히 역전류 보호체의 위치나 연결 관계를 적절하게 변경하여 사용할 수 있다.In the electrolytic cell provided by the present invention, the cathode chamber and the anode chamber are separated by a membrane, and the cathode included in the cathode chamber and the anode included in the anode chamber are electrically connected. In addition, the reverse current protector, the negative electrode, and the current collector included in the negative electrode chamber are also electrically connected. The above-described mattress may be disposed between the negative electrode and the current collector, and the positive electrode chamber and the negative electrode chamber may contain an electrolyte. The reverse current protector of the present invention may be independent from the above-described mattress or current collector, or may be a part of the mattress and the current collector. A person skilled in the art will appropriately change the structure of the electrolytic cell provided by the present invention, particularly the position or connection relationship of the reverse current protector, by referring to the structure of a general electrolytic cell and common technical knowledge known in the art within the scope of the purpose of the present invention. Can be used.

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. The embodiments according to the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely describe the present invention to those of ordinary skill in the art.

실시예 1Example 1

니켈 메쉬 기재(제조사: 일동금망사, 40 mesh, 와이어 지름: 200㎛)를 준비하고, 상기 기재를 1cm2의 정사각형으로 재단한 후 샌드 블라스팅 처리하였다. 그 후 90℃에서 50중량%의 황산 수용액을 이용하여 3분간 에칭하고, 증류수로 세척하여 100℃의 오븐에 넣고 건조시켰다. 마지막으로, 금속 전구체로 NiCl2·6H2O(23.7g/L), 전해질로 NH4Cl(106.7g/L)가 혼합된 수용액 0.4L에 상기 금속 기재를 침지한 후 -1.8A/cm2의 전류밀도로 1분간 도금하여 최종적인 역전류 보호체를 수득하였다.A nickel mesh substrate (manufacturer: Ildong gold mesh, 40 mesh, wire diameter: 200 μm) was prepared, and the substrate was cut into a 1 cm 2 square, followed by sandblasting treatment. Then, it was etched at 90° C. for 3 minutes using a 50% by weight aqueous sulfuric acid solution, washed with distilled water, and placed in an oven at 100° C. and dried. Finally, after immersing the metal substrate in 0.4 L of an aqueous solution in which NiCl 2 ·6H 2 O (23.7 g/L) as a metal precursor and NH 4 Cl (106.7 g/L) as an electrolyte are mixed, -1.8 A/cm 2 Plating was performed at a current density of 1 minute to obtain a final reverse current protector.

실시예 2Example 2

실시예 1에서 도금의 전류밀도를 1.0A/cm2로 하였다는 점을 제외하고는 동일하게 실시하여 역전류 보호체를 수득하였다.A reverse current protector was obtained in the same manner as in Example 1 except that the current density of plating was set to 1.0A/cm 2 .

실시예 3Example 3

실시예 1에서 도금의 전류밀도를 2.5A/cm2로 하였다는 점을 제외하고는 동일하게 실시하여 역전류 보호체를 수득하였다.A reverse current protector was obtained in the same manner as in Example 1 except that the current density of plating was 2.5A/cm 2 .

실시예 4Example 4

실시예 1에서 도금 시간을 2분으로 하였다는 점을 제외하고는 동일하게 실시하여 역전류 보호체를 수득하였다.A reverse current protector was obtained in the same manner as in Example 1, except that the plating time was 2 minutes.

실시예 5Example 5

실시예 1에서 도금 시간을 3분으로 하였다는 점을 제외하고는 동일하게 실시하여 역전류 보호체를 수득하였다.A reverse current protector was obtained in the same manner as in Example 1 except that the plating time was set to 3 minutes.

실시예 6Example 6

실시예 1에서 NiCl2의 농도를 11.8g/L로 하였다는 점을 제외하고는 동일하게 실시하여 역전류 보호체를 수득하였다.In Example 1, except that the concentration of NiCl 2 was 11.8 g/L, the same was carried out to obtain a reverse current protector.

실시예 7Example 7

실시예 1에서 NiCl2의 농도를 35.4g/L로 하였다는 점을 제외하고는 동일하게 실시하여 역전류 보호체를 수득하였다.In Example 1, except that the concentration of NiCl 2 was 35.4 g/L, it was carried out in the same manner to obtain a reverse current protector.

실시예 8 Example 8

실시예 1에서 NiCl2 대신 CoCl2를 동일 농도로 사용하였다는 점을 제외하고는 동일하게 실시하여 역전류 보호체를 수득하였다.In Example 1, a reverse current protector was obtained by performing the same procedure except that CoCl 2 was used at the same concentration instead of NiCl 2 .

실시예 9 Example 9

실시예 1에서 NiCl2 대신 CoCl2를 동일 농도로 사용하고, 도금 시간을 2분으로 하였다는 점을 제외하고는 동일하게 실시하여 역전류 보호체를 수득하였다.In Example 1, CoCl 2 was used instead of NiCl 2 at the same concentration, except that the plating time was 2 minutes, and a reverse current protector was obtained.

비교예 1Comparative Example 1

실시예 1에서 화학적 에칭 및 물리적 에칭 없이 바로 니켈 도금하였다는 점을 제외하고는 동일하게 실시하여 역전류 보호체를 수득하였다.A reverse current protector was obtained in the same manner as in Example 1, except that nickel plating was performed immediately without chemical etching and physical etching.

비교예 2Comparative Example 2

실시예 1에서 화학적 에칭 및 물리적 에칭만 처리하고, 도금하지 않았다는 점을 제외하고는 동일하게 실시하여 역전류 보호체를 수득하였다.In Example 1, except that only chemical etching and physical etching were treated, and plating was not performed, a reverse current protector was obtained.

비교예 3Comparative Example 3

화학적 에칭, 물리적 에칭 및 도금 모두를 하지 않고, 니켈 금속 기재 그 자체를 역전류 보호체로 하였다.All of the chemical etching, physical etching, and plating were not performed, and the nickel metal substrate itself was used as a reverse current protector.

상술한 실시예 및 비교예의 제조방법 중 차이점을 가지는 부분을 요약하여 하기 표 1로 정리하였다.The parts having differences among the manufacturing methods of the above-described Examples and Comparative Examples are summarized and summarized in Table 1 below.

번호number 에칭 여부Whether to be etched 도금Plated 물리적
에칭
physical
etching
화학적
에칭
Chemical
etching
도금 여부Plating or not 도금 금속Plated metal 전류 밀도
(A/cm2)
Current density
(A/cm 2 )
시간
(분)
time
(minute)
금속 전구체 농도
(g/L)
Metal precursor concentration
(g/L)
실시예 1Example 1 OO OO OO NiNi 1.81.8 1One 23.723.7 실시예 2Example 2 OO OO OO NiNi 1.01.0 1One 23.723.7 실시예 3Example 3 OO OO OO NiNi 2.52.5 1One 23.723.7 실시예 4Example 4 OO OO OO NiNi 1.81.8 22 23.723.7 실시예 5Example 5 OO OO OO NiNi 1.81.8 33 23.723.7 실시예 6Example 6 OO OO OO NiNi 1.81.8 1One 11.811.8 실시예 7Example 7 OO OO OO NiNi 1.81.8 1One 35.435.4 실시예 8Example 8 OO OO OO CoCo 1.81.8 1One 23.723.7 실시예 9Example 9 OO OO OO CoCo 1.81.8 22 23.723.7 비교예 1Comparative Example 1 XX XX OO NiNi 1.81.8 1One 23.723.7 비교예 2Comparative Example 2 OO OO XX -- -- -- -- 비교예 3Comparative Example 3 XX XX XX -- -- -- --

실험예 1. 역전류 발생 조건에서의 전위 유지 시간 측정Experimental Example 1. Measurement of potential holding time under reverse current generation conditions

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 역전류 보호체에 대해 역전류 발생 상황을 모사한 실험을 수행하였다. 제조한 역전류 보호체를 작동 전극, 백금 도선을 상대 전극, Hg/HgO 전극을 기준 전극으로 하는 3전극 시스템을 구축한 후, 작동 전극 및 상대 전극이 장착된 챔버에는 32 중량%의 수산화나트륨 수용액을 전해액으로 투입하고, 온도를 90℃로 설정하였다. 상기 챔버와는 별도로 기준 전극이 장착된 초자를 준비하고, 여기에도 32 중량%의 수산화나트륨 수용액을 투입 한 후 이 초자와 상기 챔버를 염다리로 연결하였다. 이후 작동 전극에서 환원 반응이 일어날 수 있게 0.62 A/cm2 의 전류 밀도로 1시간 동안 전류를 흘려준 후, 전류의 방향을 바꾸어 작동 전극의 전위가 산화 반응이 일어나면서 상승할 수 있도록 5 mA/cm2의 전류 밀도로 전류를 가하였다. 이 과정에서 일반적으로 음극의 활성 물질로 사용되는 루테늄의 용출이 시작되는 -0.1V(기준 전극 대비)까지 도달하는 시간 및 해당 시간 동안 역전류 보호체에 누적된 단위 면적당 전하량, 즉 흡수된 역전류의 전하량을 측정하였으며, 이를 하기 표 2로 정리하였다.An experiment simulating the occurrence of reverse current was performed for the reverse current protector prepared in the above Examples and Comparative Examples. After constructing a three-electrode system using the manufactured reverse current protector as a working electrode, a platinum conductor as a counter electrode, and an Hg/HgO electrode as a reference electrode, a 32% by weight aqueous sodium hydroxide solution was placed in the chamber equipped with the working electrode and the counter electrode. Was introduced into an electrolytic solution, and the temperature was set to 90°C. Separately from the chamber, a glass with a reference electrode was prepared, and a 32% by weight aqueous sodium hydroxide solution was added thereto, and the glass and the chamber were connected with a salt bridge. After that, after passing a current for 1 hour at a current density of 0.62 A/cm 2 so that a reduction reaction can occur at the working electrode, the direction of the current is changed so that the potential of the working electrode rises while the oxidation reaction occurs. Current was applied with a current density of cm 2 . In this process, the time to reach -0.1V (compared to the reference electrode) when the elution of ruthenium, which is generally used as the active material of the negative electrode, starts and the amount of charge per unit area accumulated in the reverse current protector during that time, that is, the absorbed reverse current The amount of charge was measured, and it is summarized in Table 2 below.

도달 시간(분)Reach time (minutes) 누적 전하량(C/m2)Cumulative electric charge (C/m 2 ) 실시예 1Example 1 9.79.7 2910029100 실시예 2Example 2 3.93.9 1170011700 실시예 3Example 3 11.411.4 3420034200 실시예 4Example 4 20.420.4 6110061100 실시예 5Example 5 21.821.8 6525065250 실시예 6Example 6 5.15.1 1525015250 실시예 7Example 7 17.317.3 5195051950 실시예 8Example 8 109.1109.1 327250327250 실시예 9Example 9 200.4200.4 601150601150 비교예 1Comparative Example 1 6.66.6 1965019650 비교예 2Comparative Example 2 2.22.2 67006700 비교예 3Comparative Example 3 0.90.9 25502550

상기 실험을 통해 측정된 도달 시간 및 전하량은 역전류 발생 조건에서의 흡수할 수 있는 역전류의 양을 가늠할 수 있는 지표로, 상기 시간 및 전하량이 길고 클수록 더 긴 시간 동안 많은 전하량으로부터 음극을 보호할 수 있다는 것이므로, 이는 즉 역전류 보호 성능이 뛰어남을 나타낸다The arrival time and the amount of charge measured through the above experiment are indexes that can estimate the amount of reverse current that can be absorbed under the condition of generating the reverse current.The longer and larger the time and charge, the longer the cathode will be protected from a large amount of charge. Because it can be used, this means that the reverse current protection performance is excellent.

화학적 에칭 및 물리적 에칭에서만 차이를 갖는 실시예 1 및 비교예 1을 비교하였을 때, 화학적 에칭 및 물리적 에칭 단계를 거친 실시예 1의 역전류 보호체가 이를 거치지 않은 비교예 1의 역전류 보호체에 비해 약 1.5배의 역전류 보호 성능을 갖는다는 점을 확인하였다. 또한, 실시예 범위 내에서 도금액의 금속 농도와 도금 시간이 길어질수록 제조되는 역전류 보호체의 성능이 우수해짐을 확인하였으며, 도금층을 도입하지 않은 비교예 2 및 3의 경우, 비록 금속 기재가 니켈 소재임에도 불구하고, 역전류 보호 성능이 극히 미미하다는 점을 확인하였다. 또한, 도금층으로 코발트 금속을 사용한 경우, 즉 실시예 8 및 9는 니켈 금속에 비하여 우수한 역전류 보호 성능을 보인다는 점을 확인하였다. 다만, 코발트 금속을 도금층으로 사용한 경우에는 상기 실험 후에 표면이 분리되어 가루가 떨어지는 현상이 발생되었으며, 이로부터 기재층과 도금층에 동일한 종류의 금속을 사용한 경우에 비해 내구성이 떨어진다는 점을 확인하였다.When comparing Example 1 and Comparative Example 1, which differ only in chemical etching and physical etching, the reverse current protector of Example 1 subjected to the chemical etching and physical etching steps was compared to the reverse current protector of Comparative Example 1 without the chemical etching and physical etching steps. It was confirmed that it has about 1.5 times the reverse current protection performance. In addition, it was confirmed that the performance of the manufactured reverse current protector improved as the metal concentration and plating time of the plating solution increased within the range of the examples. In the case of Comparative Examples 2 and 3 without introducing a plating layer, although the metal substrate was nickel Despite being a material, it was confirmed that the reverse current protection performance was extremely insignificant. In addition, it was confirmed that when cobalt metal was used as the plating layer, that is, Examples 8 and 9 showed superior reverse current protection performance compared to nickel metal. However, when the cobalt metal was used as the plating layer, the surface was separated after the experiment and the powder fell off, and from this, it was confirmed that durability is lower than when the same type of metal is used for the base layer and the plating layer.

상기의 실험 결과를 종합하여 볼 때, 본 발명의 실시예에 따른 역전류 보호체는 역전류가 발생할 수 있는 전해 셀에 적용되었을 때 그 성능이 특히 뛰어나다는 점을 확인할 수 있었다. When the above experimental results are summarized, it can be seen that the reverse current protector according to the embodiment of the present invention has particularly excellent performance when applied to an electrolytic cell capable of generating a reverse current.

실험예 2. 역전류 보호체의 표면 관찰Experimental Example 2. Surface observation of reverse current protector

제조된 역전류 보호체 중 도금층의 형상을 확인하기 위하여, 에칭 이후에 도금층을 도입한 실시예 1과, 도금층을 도입하지 않은 비교예 2의 역전류 보호체 표면을 전자 주사 현미경(SEM)을 통해 관찰하였으며, 실시예 1의 표면을 도 1(x200) 및 2(x5K)로, 비교예 2의 표면을 도 3(x200) 및 4(x5K)로 나타내었다.In order to confirm the shape of the plating layer among the manufactured reverse current protectors, the surfaces of the reverse current protectors of Example 1 in which the plating layer was introduced and Comparative Example 2 without the plating layer were introduced through an electron scanning microscope (SEM). It was observed, and the surfaces of Example 1 are shown in FIGS. 1 (x200) and 2 (x5K), and the surfaces of Comparative Example 2 are shown in FIGS. 3 (x200) and 4 (x5K).

도 1 및 2에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 제조방법을 거쳐 제조된 역전류 보호체의 경우 그 표면이 다공질이어서 역전류 발생 조건에서 원활하게 산화 환원 반응에 참여할 수 있는 반면, 도 3 및 도 4에서 확인할 수 있듯이 비교예 2의 제조방법을 거쳐 제조된 역전류 보호체는 표면이 매끈한 형태를 가져 상대적으로 역전류 발생 조건에서 원활하게 산화 환원 반응할 수 없고, 이에 따라 역전류 보호 성능이 떨어짐을 확인하였다.As can be seen in FIGS. 1 and 2, in the case of the reverse current protector manufactured through the manufacturing method of the present invention, the surface is porous, so that it can smoothly participate in the redox reaction under the condition of generating the reverse current, while FIGS. 3 and 4 As can be seen, the reverse current protector manufactured through the manufacturing method of Comparative Example 2 has a smooth surface, so that it cannot react smoothly under the conditions of generating a relatively reverse current, and thus the reverse current protection performance is degraded. Confirmed.

Claims (9)

금속 기재를 물리적 에칭하는 단계(S1);
물리적 에칭 처리된 금속 기재를 화학적 에칭하는 단계(S2); 및
Co, Cu, In, Fe, Ni, W. Zn, Te, Sn 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되는 금속 전구체 및 전해질을 포함하는 도금액에 금속 기재를 침지하여 도금하는 단계(S3);를 포함하는 역전류 보호체의 제조방법.
Physically etching the metal substrate (S1);
Chemically etching the physically etched metal substrate (S2); And
Reversing including: Co, Cu, In, Fe, Ni, W. Zn, Te, Sn, and Ti by immersing a metal substrate in a plating solution containing a metal precursor and an electrolyte selected from the group consisting of Ti (S3); Method of manufacturing a class protection body.
제1항에 있어서, 상기 금속 전구체는 금속의 염화물, 질산화물 또는 탄산화물인 것인 역전류 보호체의 제조방법.The method of claim 1, wherein the metal precursor is a metal chloride, nitrate or carbonate. 제1항에 있어서, 상기 전해질은 암모늄염을 포함하는 것인 역전류 보호체의 제조방법.The method of claim 1, wherein the electrolyte contains an ammonium salt. 제1항에 있어서,
물리적 에칭 처리된 금속 기재를 양극 전해 탈지하는 단계(S2-1) 또는 기재와 동일한 종류의 금속으로 스트라이크 도금하는 단계(S2-2)를 더 포함하는 역전류 보호체의 제조방법.
The method of claim 1,
A method of manufacturing a reverse current protector further comprising the step of anodic electrolytic degreasing of the physically etched metal substrate (S2-1) or strike plating with the same type of metal as the substrate (S2-2).
제1항에 있어서,
물리적 에칭 처리된 금속 기재를 양극 전해 탈지하는 단계(S2-1) 및 기재와 동일한 종류의 금속으로 스트라이크 도금하는 단계(S2-2)를 더 포함하는 역전류 보호체의 제조방법.
The method of claim 1,
A method of manufacturing a reverse current protector further comprising anodic electrolytic degreasing of the physically etched metal substrate (S2-1) and strike plating with the same type of metal as the substrate (S2-2).
제5항에 있어서,
상기 스트라이크 도금은 금속 전구체 및 염산을 포함한 수용액에서 수행되는 것인 역전류 보호체의 제조방법.
The method of claim 5,
The strike plating is a method of manufacturing a reverse current protector to be performed in an aqueous solution containing a metal precursor and hydrochloric acid.
제1항에 있어서,
상기 S3 단계에서의 도금은 0.1 내지 5 A/cm2의 전류 밀도에서 수행되는 것인 역전류 보호체의 제조방법.
The method of claim 1,
The plating in step S3 is a method of manufacturing a reverse current protector that is performed at a current density of 0.1 to 5 A/cm 2 .
제1항에 있어서,
상기 S3 단계에서의 도금은 0.1 내지 5분간 수행되는 것인 역전류 보호체의 제조방법.
The method of claim 1,
The method of manufacturing a reverse current protector in which the plating in step S3 is performed for 0.1 to 5 minutes.
제1항에 있어서,
상기 도금액의 금속 양이온 농도는 5 내지 100g/L인 것인 역전류 보호체의 제조방법.
The method of claim 1,
The method of manufacturing a reverse current protector in which the concentration of metal cations in the plating solution is 5 to 100 g/L.
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