KR860000736B1 - Electrode material - Google Patents

Electrode material Download PDF

Info

Publication number
KR860000736B1
KR860000736B1 KR8205783A KR820005783A KR860000736B1 KR 860000736 B1 KR860000736 B1 KR 860000736B1 KR 8205783 A KR8205783 A KR 8205783A KR 820005783 A KR820005783 A KR 820005783A KR 860000736 B1 KR860000736 B1 KR 860000736B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
catalyst
binder
substrate
electrode material
mixture
Prior art date
Application number
KR8205783A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR840002914A (en
Inventor
아더 맥킨타이어 제임스
플로이드 필립스 로버트
Original Assignee
리처드 고든 워터맨
더 다우 케미칼 캄파니
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 리처드 고든 워터맨, 더 다우 케미칼 캄파니 filed Critical 리처드 고든 워터맨
Publication of KR840002914A publication Critical patent/KR840002914A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR860000736B1 publication Critical patent/KR860000736B1/en

Links

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
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/052Electrodes comprising one or more electrocatalytic coatings on a substrate
    • C25B11/053Electrodes comprising one or more electrocatalytic coatings on a substrate characterised by multilayer electrocatalytic coatings
    • 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
    • C25B1/34Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis
    • C25B1/46Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis in diaphragm cells
    • 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
    • C25B11/042Electrodes formed of a single material
    • C25B11/043Carbon, e.g. diamond or graphene
    • 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
    • C25B11/091Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds
    • C25B11/095Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds at least one of the compounds being organic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/40Cells or assemblies of cells comprising electrodes made of particles; Assemblies of constructional parts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/70Assemblies comprising two or more cells

Abstract

An electrode material consists of particles of diam. 0.3 - 25 mm which are either coated partially or totally with a mixt. of hydrophobic binding agent and electroconductive catalyst, or bound with frozen liquid mixt. of the prescribed materials. An electrolytic bath comprises anode and cathode with their own compartments, aq. electrolytic soln. supply, elecric device, and product withdrawing device. At least one of the electrodes are of the prescribed electrode material.

Description

전극 조성물 및 그의 제조방법Electrode composition and preparation method thereof

본 발명은 개선된 전극 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an improved electrode composition and a method of making the same.

염소와 알카리금속 수산화물(예 : 수산화나트륨과 수산화칼륨)은 전해조내에서 상응하는 알카리금속 염화물염수의 전기분해에 의해 상업적으로 제조된다. 양극이 이온 투과성 격막에 의해 음극으로부터 분리되는 이러한 형태의 전해조에 있어서 양극에서는 다음과 같은 반응 : 2Cl-→Cl2+2e-에 의해 염소가 발생되며, 음극에서는 수소가 음극 표면상에 흡착되며, 수소분자가 음극으로부터 탈착되괴는 실질적인 다단계반응 2H2O+2e-→H2+2OH-에 의해 수산기가 생성된다.Chlorine and alkali metal hydroxides (eg sodium hydroxide and potassium hydroxide) are produced commercially by electrolysis of the corresponding alkali metal chloride saline in the electrolytic cell. In in this type of electrolytic cell the anode which the anode is separated from the cathode by an ion permeable diaphragm the following reaction: 2Cl - → Cl 2 + 2e - and the chlorine is produced by, in the negative electrode and the hydrogen is absorbed on the negative electrode surface, the hydroxyl group is generated by the hydrogen-molecules are desorbed from the negative electrode goeneun practical multistage reaction 2H 2 O + 2e - → H 2 + 2OH.

총 수소반응은 일련의 가정된 흡착 및 탈착반응으로서 알카리 용액중에서 약 0.8볼트를 소비하며, 산소환원 방응이 이론적으로 0.4볼트를 생성시키므로, 염소조에서 음극이 수소를 방출시키는 대신에 산소로 감극될 경우에는 약 1.2볼트의 절약이 가능해진다. 감극제로서 산소를 사용하기 위하여 이미 개발된음극들은 예를들면 폴리테트라플루오로에틸렌으로 내습 처리되며 와이어 스크린 집전장치상에 가압시킨 촉매화층과 결합된 미소 다공성의 플라스틱 분리기의 얇은 샌드위치 구조를 특징으로 한다. 선행기술의 감극화된 음극에서는 산소를 미소 다공성 받침을 통하여 촉매 대에 주입시킨다. 이들 음극은 그들 기능을 발휘하게 되나, 각층의 분리나 또는 박리 및 미소 다공성층의 범람 등 여러가지의 결점을 지니고 있다.The total hydrogen reaction is a series of hypothesized adsorption and desorption reactions that consumes about 0.8 volts in an alkaline solution and the oxygen reduction reaction theoretically produces 0.4 volts, so that the cathode in the chlorine bath is desorbed with oxygen instead of releasing hydrogen. In this case a saving of about 1.2 volts is possible. Cathodes already developed for the use of oxygen as depolarizers are characterized by a thin sandwich structure of a microporous plastic separator combined with a catalyzed layer pressurized on a wire screen current collector, for example, treated with polytetrafluoroethylene. do. In the prior art depolarized cathode, oxygen is injected into the catalyst stage through a microporous support. These cathodes exhibit their functions but have various drawbacks such as separation or separation of each layer and flooding of the microporous layer.

본 발명은 결합제 및 전기화학적으로 활성있는 전기전도성 촉매의 혼합물로 적어도 부분적으로 피복된 기질로 이루어지며, 전극 조성물이 0.3mm내지 2.5cm의 평균직경을 갖는 피복 입자임을 특징으로하는 전극조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode composition comprising a substrate at least partially coated with a mixture of a binder and an electrochemically active electroconductive catalyst, wherein the electrode composition is coated particles having an average diameter of 0.3 mm to 2.5 cm. .

본 발명은 또한 전기화학적으로 활성있는 전기 전도성 촉매와 결합제와의 유체 혼합물을 형성시키고, 유체혼합물을 응고시켜 촉매를 기질에 결합시키고 전극 조성물을 0.3mm내지 2.5cm의 평균직경을 갖는 입자로 성형시킴을 특징으로하여, 전극 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention also forms a fluid mixture of an electrochemically active electrically conductive catalyst and a binder, solidifies the fluid mixture to bind the catalyst to the substrate and to form the electrode composition into particles having an average diameter of 0.3 mm to 2.5 cm. It is characterized by a method of producing an electrode composition.

본 발명은 또한 전해조에 수성 전해액을 공급하고, 양극과 음극(여기에서 이들 전극중 적어도 하나는 소수성물질과 하나이상의 촉매와의 전기전도성 혼합물로 적어도 부분적으로 피복된 기질로 이루어진 전극 조성물로 구성되며, 전극 조성물은 각각 0.3mm내지 2.5cm의 평균직경을 갖는 다수의 피복 입자로 이루어진다) 사이에 전류를 통과시키고, 전기분해 생성물을 회수함을 특징으로하여, 양극을 갖는 약그액전해실 및 음극을 갖는 음극액 전해실을 포함하는 전해조중에서 수성전해액을 전기분해시키는 방법에 관한 것이다.The invention also comprises an electrode composition comprising feeding an aqueous electrolyte into an electrolytic cell and comprising an anode and a cathode, wherein at least one of these electrodes is at least partially coated with an electrically conductive mixture of a hydrophobic material and one or more catalysts, The electrode composition consists of a plurality of coated particles each having an average diameter of 0.3 mm to 2.5 cm), and the electrolytic product is recovered, so that the weak liquid electrolyte chamber having the positive electrode and the negative electrode A method for electrolyzing an aqueous electrolyte solution in an electrolytic cell comprising a catholyte electrolyte chamber.

본 발명은 또한 양극을 갖는 양극액 전해실, 음극을 갖는음극액전해실, 전해조에 수성 전해액을 공급하는 장치, 양극과 음극 (여기에서 이들 양극과 음극중 적어도 하나는 소수성 물질과 적어도 하나의 촉매와의 전기전도성 혼합물로 부분적으로 피복된 기질로 이루어진 전극조성물로 구성되며, 전극 조성물은 각각 0.3mm내지 2.5cm의 평균직경을 갖는 다수의 피복입자로 이루어진다)사이에 전류를 통과시키는 장치 및 전해조로부터 전기분해 생성물을 회수하는 장치를 포함하는 전해조에 관한 것이다.The invention also relates to an anolyte electrolytic chamber with a positive electrode, a catholyte electrolytic chamber with a negative electrode, an apparatus for supplying an aqueous electrolyte solution to an electrolyzer, a positive electrode and a negative electrode (where at least one of these positive and negative electrodes is a hydrophobic material and at least one catalyst) Consisting of an electrode composition consisting of a substrate partially coated with an electroconductive mixture of and an electrode composition comprising a plurality of coated particles each having an average diameter of 0.3 mm to 2.5 cm). An electrolytic cell comprising a device for recovering an electrolysis product.

본 발명의 전해조는 양극과 음극 사이에 위치하는 이온 투과성 격막을 임의로 함유할 수 있고, 필요에 따라, 전극에의 기체공급용 장치를 함유할 수도 있다. 이들 입자들의 층은 기체 전극으로 유용함이 발견되었으며 이 전극은 양극 또는 음극으로서 사용될 수 있다.The electrolytic cell of the present invention may optionally contain an ion permeable diaphragm located between the anode and the cathode, and, if necessary, may contain a device for supplying a gas to the electrode. Layers of these particles have been found to be useful as gas electrodes and they can be used as anodes or cathodes.

피복시킬 기질은 그의 모양을 유지할수 있는 물질이어야만 한다. 전술한 입자들을 편리하게제 조하기위하여는 기질이 350내지 375℃의 온도로 1시간동안 가열할 경우 변형이 거의 일어나지 않는 물질인 것이 바람직하다.The substrate to be coated must be a material that can retain its shape. In order to conveniently prepare the above-mentioned particles, it is preferable that the substrate hardly deforms when the substrate is heated at a temperature of 350 to 375 ° C. for 1 hour.

기질은 소결불질, 고상물질 또는 소형 입자들의 결합된 응집물일 수 있다. 적절한 구성 물질에는 스틸, 철, 흑연, 닉켈, 백금, 구리 및 은이 포함되지만 이로서 제한되는 것은 아니다. 이중에서도 흑연은 그의 유용성 및 저원가로 인하여 특히 바람직하다. 기질은 피복물과 그 조성이 동일하거나 또는 상이 할수있다.The substrate may be a sintered fluorine, a solid material or a bound aggregate of small particles. Suitable construction materials include, but are not limited to, steel, iron, graphite, nickel, platinum, copper and silver. Of these, graphite is particularly preferred because of its usefulness and low cost. The substrate may be the same or different in composition from the coating.

기질은 전기 전도성 또는 전기 비전도성일 수 있다. 전기 전도성 기질은 입자들을 통한 전기 에너지의 유동성에 대한 저항이 보다 작기 때문에 바람직하다. 비전도성 기질은 적어도 부분적으로 전기 전도성 피복물로 피복시키면 전류의 유동경로가 생기기 때문에 또한 사용할 수가 있다. 그러나 비전도성 기질은 전하가 입자를 통과하기 보다는 비전도성 기질의 피복물을 통하여 입자주위를 유동하여야만 되기 때문에 보다 큰 저항을 나타낸다.The substrate may be electrically conductive or non-conductive. An electrically conductive substrate is preferred because of its smaller resistance to the flow of electrical energy through the particles. Non-conductive substrates can also be used because at least in part the coating with an electrically conductive coating creates a flow path for current. However, nonconductive substrates exhibit greater resistance because charge must flow around the particles through the coating of the nonconductive substrate rather than through the particles.

입자의 평균 직경은 0.3mm내지 2.5cm이다. 전극 조성물로서 사용될 경우에는 일반적으로 2.5cm미만의 입자들을 사용하는 것이 바람직하다. 이것은 표면적을 극대화하며, 입자들층에 높은 다공성을 제고한다. 입자들을 전극 조성물로 사용할 경우 0.7mm내지 4mm크기의 입자가 특히 바람직하다. 0.3mm미만의 입자들은 틈을 충전시키는 경향이 있으며 입자층을 통하여 유체가 유동하는데 대하여 높은 저항을 제공한다. 입자들을 전극 조성물로 사용할 경우 0.7mm내지 4mm크기의 입자가 특히 바람직하다. 0.3mm미만의 입자들은 틈을 충전시키는 경향이 있으며 입자층을 통하여 유체가 유동하는데 대하여 높은 저항을 제공한다. 입도가 2.5cm보다 큰 기질은 전기화학 반응이 일어날 수 있는 표면적이 극소화되기 때문에 바람직 하지 못하다.The average diameter of the particles is 0.3 mm to 2.5 cm. When used as an electrode composition, it is generally preferred to use particles smaller than 2.5 cm. This maximizes the surface area and increases the high porosity in the layer of particles. Particularly preferred are particles of 0.7 mm to 4 mm in size when the particles are used as the electrode composition. Particles less than 0.3 mm tend to fill gaps and provide high resistance to fluid flow through the particle layer. Particularly preferred are particles of 0.7 mm to 4 mm in size when the particles are used as the electrode composition. Particles less than 0.3 mm tend to fill gaps and provide high resistance to fluid flow through the particle layer. Substrates with particle sizes greater than 2.5 cm are undesirable because they minimize the surface area at which electrochemical reactions can occur.

입자들은 어떠한 형태의 것도 사용할 수 있으며, 불규칙한 형태의 입자들도 편리하게 사용할 수 있으나, 구형입자들이 최적의 공극율 및 표면적을 갖는 층을 형성하기 때문에 바람직하다. 불규칙한 형태의 입자들은틈을 충전시켜 층의 공극률을 극소화시키는 경향이 있다.The particles may be used in any form, and irregularly shaped particles may be conveniently used, but spherical particles are preferred because they form a layer having an optimum porosity and surface area. Irregularly shaped particles tend to fill gaps to minimize the porosity of the layer.

기질은 입자가 사용되는 본 발명 방법의 전해액 또는 전해 생성물에 대하여 화학적으로 불활성일 필요는 없다. 그러나 기질은 전체적으로 피복시킬 필요가 없도록 기질은 화학적으로 불활성인 것이바람직하다. 기질이 화학적으로 불활성이 아닐 경우에는 기질에 적용되는 피복물은 기질과 전해액 또는 전해 생성물 사이에 반응이 일어나는 것을 방지해주는 완전한 피복물이어야 한다.The substrate need not be chemically inert with respect to the electrolyte or electrolytic product of the process of the invention in which the particles are used. However, it is desirable that the substrate be chemically inert so that the substrate does not need to be entirely coated. If the substrate is not chemically inert, the coating applied to the substrate should be a complete coating that prevents a reaction between the substrate and the electrolyte or electrolytic product.

기질상의 피복물은 결합제와 전기 화학적으로 활성있는 전기 전도성 촉매와의 혼합물이다. 결합체는 용융, 분산 또는 용해에 의해 유체 형태에 주입될 수 있는 물질이어야 한다. 결합제는 전해조내에서 사용될 경우 접촉되는 전해액 또는 생성물에 대하여 화학적으로 안정해야만 된다. 결합제는 사용할 전해조의 조작 온도에 안정해야만 된다. 결합제는 자신과 혼합되는 촉매가 전기적 전도성을 갖기 때문에 결합제 그자체는 반드시 전기적으로 전도성일 필요는 없다. 피복물은 기질의 구성물질에 따라 다공성 피복물 또는 비다공성 피복물일 수 있다. 기질이 전해액에 대하여 화학적으로 불활성일 경우에는 피복물은 다공성 피복물일 수 있다. 그러나, 기질이 전해액에 대하여 화학적으로 불활성이 아닐 경우에는, 피복물은 기질과 전해액 또는 전해 생성물 사이의 반응을 방지해 주기 위해서는 비다공성이어야 한다.The coating on the substrate is a mixture of a binder and an electrochemically active electrically conductive catalyst. The binder must be a substance that can be injected into the fluid form by melting, dispersion or dissolution. The binder must be chemically stable to the electrolyte or product to be contacted when used in the electrolyzer. The binder must be stable to the operating temperature of the electrolyzer to be used. The binder itself does not necessarily need to be electrically conductive because the catalyst mixed with it is electrically conductive. The coating may be a porous coating or a nonporous coating, depending on the composition of the substrate. The coating may be a porous coating when the substrate is chemically inert with respect to the electrolyte. However, if the substrate is not chemically inert to the electrolyte, the coating must be nonporous to prevent reaction between the substrate and the electrolyte or the electrolytic product.

결합제는 소수성 물질인 것이 바람직하다. 소수성 결합제는 전극 조성물로서 사용하면 소수성 결합제에 의해 입자 표면상에 기포를 생성시킬 수 있으며 기체와 액체 사이에 최대의 저비촉이 일어나게 한다. 결합제가 소수성이 아닐 경우에는 입자들의 표면을 습윤시킬 수 있으며 기포가 전연 생성되지 않을 수 있다.The binder is preferably a hydrophobic material. The hydrophobic binder, when used as an electrode composition, can create bubbles on the particle surface by the hydrophobic binder, resulting in a maximum low moisture between the gas and the liquid. If the binder is not hydrophobic, the surface of the particles may be wet and no bubbles may be generated at all.

결합제로서는 각종의 소수성 물질을 사용할 수가 있다. 소수성 물질로서는 폴리풀루오로 탄화수소(예 : 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리트리플루오로에틸렌, 폴리비닐플루오라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드 및 테트라플루오로 에틸렌, 트리플루오로에틸렌, 클로로트리플루오로에틸렌, 비닐리덴플루오라이드와 비닐플루오라이드를 함유하는 인터폴리머와 터어폴리머를 포함하는 공중합체)가 있으며, 이중에서도 폴리테트라플루오로에틸렌이 특히 바람직하다.Various hydrophobic substances can be used as the binder. Hydrophobic materials include polyfluorofluoro hydrocarbons such as polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, polytrifluoroethylene, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride and tetrafluoro ethylene, trifluoroethylene , Interpolymers and terpolymers containing chlorotrifluoroethylene, vinylidene fluoride and vinyl fluoride), among which polytetrafluoroethylene is particularly preferred.

피복물중의 입자들은 또한 전기 화학적으로 활성있는 전기 전도성 촉매도 함유한다. 촉매의 선택은 전극 조성물 제조방법의 형태에 따라 달라진다. 이들 방법의 예로는 산소의 환원법 및 수소의 산화법을 들 수 있다. 산소의 화원법의 경우 바람직한 촉매에는 카아본 블랙, 백금, 은 및 활성탄과 같은 물질이 포함된다. 카아본-블랙은 그의 뛰어난 물리적 특성 및 그의 유용성 때문에 특히 바람직하다. 촉매 1g당 100내지 1000㎡의 표면적을 갖는 카아본 블랙이 바람직하다. 촉매 1g당 150내지 500㎡의 표면적을 갖는 카아본-블랙은 특히 바람직하다.The particles in the coating also contain an electrochemically active electrically conductive catalyst. The choice of catalyst depends on the type of method for preparing the electrode composition. Examples of these methods include oxygen reduction and hydrogen oxidation. Preferred catalysts for the oxygenation of oxygen include materials such as carbon black, platinum, silver and activated carbon. Carbon-black is particularly preferred because of its excellent physical properties and its usefulness. Carbon black having a surface area of 100 to 1000 m 2 per gram of catalyst is preferred. Carbon-black having a surface area of 150 to 500 m 2 per gram of catalyst is particularly preferred.

기질은 결합제 촉매 혼합물로 부분적으로 또는 전체적으로 피복될 수 있다. 입자의 거의 전표면을 피복시키는 것이 바람직하다. 피복물은 어떠한 편리한 두께도 가능할 수 있다. 약 1mm의 두께가 특히 바람직하다. 이 피복물은 입자의 거의 전 표면을 피복시키기에 충분한 피복물을 제공하지만, 입자를 피복하는데 필요한 촉매-결합제 혼합물을 보존해줄 정도로 충분히 얇다. 두께를 5내지 6밀의 과잉으로 하면 촉매의 상당부위가 추가 촉매와 결합제에 의해 피복되기 때문에 반응에 이용할 수 없게 된다는 점에서 비경제적이다.The substrate may be partially or wholly covered with the binder catalyst mixture. It is desirable to cover almost the entire surface of the particles. The coating may be of any convenient thickness. Particularly preferred is a thickness of about 1 mm. This coating provides sufficient coating to cover almost the entire surface of the particles, but is thin enough to preserve the catalyst-binder mixture needed to coat the particles. If the thickness is in excess of 5 to 6 mils, it is uneconomical in that a substantial portion of the catalyst is covered by the additional catalyst and the binder and thus cannot be used for the reaction.

피복물은 과산화물 분해 촉매를 함유할수 있다. 이에 비추어보아 과산화물 분해 촉매는 입자의 내부표면뿐만 아니라 외부 표면상의 양면에 피복시킬 수 있다. 비노출 촉매는 비유효하게 되어 촉매가 전연소모되지 않기 때문에 기질의 외부 표면상에 과산화물 분해촉매가 피복된 입자가 바람직하다.The coating may contain a peroxide decomposition catalyst. In view of this, the peroxide decomposition catalyst can be coated on both surfaces on the outer surface as well as on the inner surface of the particles. Particles coated with a peroxide decomposition catalyst on the outer surface of the substrate are preferred because the unexposed catalyst becomes ineffective and the catalyst is not preburned.

과산화물 분해촉매는 본 분야에 공지되어 있으며, 대표적인 것으로서는 수소 흡착특성을 갖는 전이금속이 있다. 바람직한 과산화물 분해촉매에는 구리, 은, 백금, 금 및 이들의 혼합물 또는 화합물이 포함된다. 은, 백금 및 카아본 블랙과 혼합시킨 이들의 혼합물 또는 화합물이 특히 바람직하다.Peroxide decomposition catalysts are known in the art, and representative ones are transition metals having hydrogen adsorption properties. Preferred peroxide decomposition catalysts include copper, silver, platinum, gold and mixtures or compounds thereof. Particular preference is given to mixtures or compounds thereof in admixture with silver, platinum and carbon black.

또 하나의 특히 바람직한 유형의 공지된 과산화물 분해촉매로서는 (1) 알카리금속, 알카리토금속 및 제 II B족금속과(2) 전이금속과의 화합물류가 있는데, 이를 화합물들은 또한 전기 촉매적 특성 또는 표면촉매적 특성을 특징으로 한다. 이중에서도 회(灰) 티탄석(石)이 특히 바람직하다.Another particularly preferred type of known peroxide decomposition catalysts is (1) alkali metals, alkaline earth metals and group II B metals and (2) transition metal compounds, which also have electrocatalytic properties or surface It is characterized by catalytic properties. Of these, ash titanium stone is particularly preferred.

본 발명의 범위에는 전극 조성물로서 사용하기에 적합한 피복입자들의 제조방법도 포함된다. 피복입자들은 입자상의 기질, 전기 화학적으로 활성있는 전기 전도성 촉매 및 결합제와의 유체혼합물을 형성시킴으로서 제조한다. 유체혼합물을 응고시키면 촉매가 기질에 결합된다. 이와같이 해서 결합제 및 촉매로 적어도 부분적으로 피복된 기질을 갖는 입자가 형성된다.The scope of the present invention also includes a method for preparing coated particles suitable for use as electrode composition. Coated particles are prepared by forming a fluid mixture with a particulate substrate, an electrochemically active electrically conductive catalyst and a binder. Solidifying the fluid mixture binds the catalyst to the substrate. In this way, particles having a substrate at least partially coated with a binder and a catalyst are formed.

미립상의 기질을 촉매 및 결합제와 혼합시키면 먼저 유체혼합물이 형성된다. 이 혼합물은 여러가지 방법들중 하나의 방법으로 유동화시킬 수 있다. 결합제 그 자체는 결합제의 연화점 또는 용융점의 온도로 가열될 수 있다. 결합제는 촉매 및 기질과 혼합시키기전에 또는 촉매 및 기질과의 혼합시에 연화 또는 용융시킬 수가 있다. 결합제로서 적합한 각종 물질의 연화점 또는 용융점은 본 분야의 전문가에게 잘 알려져 있다. 이들 연화점 또는 용융점에 대해서는 수많은 참조문헌 또는 화학 핸드북에 기재되어 있다.When the particulate substrate is mixed with the catalyst and binder, a fluid mixture is first formed. This mixture can be fluidized in one of several ways. The binder itself may be heated to the temperature of the softening or melting point of the binder. The binder may soften or melt prior to mixing with the catalyst and substrate or upon mixing with the catalyst and substrate. Softening or melting points of various materials suitable as binders are well known to those skilled in the art. These softening or melting points are described in numerous references or chemical handbooks.

유체 혼합물을 형성시키는 제2의 방법은 액체 매질중에 결합제, 촉매 및 기질을 분산시키는 방법이다. 액상 매질로서는 혼합물을 구성하는 전술한 3개 성분과 비반응성인 각종의 액상 매질들을 사용할 수가 있다. 액상 매질로서는 혼합물의 어떤 성분에 대한 용매가 아닌 물 또는 기타의 액상 매질이 특히 바람직하다. 액상 매질로서는 혼합물의 어떤 성분에 대한 용매가 아닌 물 또는 기타의 액상 매질이 특히 바람직하다. 혼합성분들을 혼합시킨 후에 분산액을 형성시키거나 혼합성분들중의 어느 하나를 다른 성분들과 혼합시키기 전에 액체중에 분산시킬 수 있다. 그러나 액상 매질중에 성분들을 충분히 분산시키는 것이 중요하다.A second method of forming the fluid mixture is to disperse the binder, catalyst and substrate in the liquid medium. As the liquid medium, various liquid media which are non-reactive with the aforementioned three components constituting the mixture can be used. As the liquid medium, water or other liquid medium which is not a solvent for any component of the mixture is particularly preferred. As the liquid medium, water or other liquid medium which is not a solvent for any component of the mixture is particularly preferred. After mixing the mixed components, a dispersion may be formed or dispersed in the liquid before any one of the mixed components is mixed with the other components. However, it is important to sufficiently disperse the components in the liquid medium.

액상 혼합물을 형성시키는 제3의 방법은 결합제를 용매중에 용해시키는 방법이다. 다음에 용해시킨 결합제를 촉매 및 기질과 함께 혼합시킬 수 있다. 용매는 기질도 촉매도 용해시키는 능력이 없어야만 된다. 결합제는 성분들을 혼합시키기 전 또는 후에 용해시킬 수 있다.A third method of forming the liquid mixture is a method of dissolving the binder in a solvent. The binder dissolved can then be mixed with the catalyst and the substrate. The solvent must be incapable of dissolving neither the substrate nor the catalyst. The binder can be dissolved before or after mixing the components.

유체 혼합물을 형성시킨 후에는 유체 혼합물을 응고시켜 촉매를 기질에 결합시킨다. 이 혼합물은 여러가지의 방법들중 하나의 방법에 의하여 응고될 수 있다. 응고방법은 유체 혼합물을 형성시키기 위하여 최초로 사용되는 방법에 따라 약간 달라진다. 결합제를 용융시키거나 연화시켜 유체 혼합물을 형성시키는 경우에는 혼합물을 단지 냉각시켜 결합제를 응고시킬 수 있다. 하나이상의 성분을 액상 매질중에 분산시켜 액체 혼합물을 단지 냉각시켜 결합제를 응고시킬 수 있다. 하나이상의 성분을 액상 매질중에 분산시켜 유체 혼합물을 형성시키는 경우에는 혼합물로분터 액상 매질을 제거시킴으로써 응고를 일으킬 수가 있다. 액상 매질은 혼합물을 가열시켜 액상 매질을 증발시키거나 혼합물을 진공하에 유지하여 액상 매질을 증발시킴으로써 제거할 수가 있다.결합제를 용매중에 용해시켜 액상 혼합물을 형성시키는 경우에는 용매를 제거시킴으로써 응고시킬 수가 있다. 결합제를 용매중에 용해시켜 액상 혼합물을 형성시키는 경우에는 용매를 제거시킴으로써 제거할 수가 있다. 결합제를 용매중에 용해시켜 액상 혼합물을 형성시키는 경우에는 용매를 제거시킴으로써 응고시킬 수가 있다. 용매는 가열증발시키거나, 또는 진공제거시키거나, 또는 용매를 다른 성분과 반응시킴으로써 제거할 수가 있다.After forming the fluid mixture, the fluid mixture is solidified to bind the catalyst to the substrate. This mixture can be solidified by one of several methods. The method of coagulation depends slightly on the method initially used to form the fluid mixture. If the binder is melted or softened to form a fluid mixture, the mixture may only be cooled to solidify the binder. One or more components may be dispersed in the liquid medium to only cool the liquid mixture to coagulate the binder. When one or more components are dispersed in a liquid medium to form a fluid mixture, coagulation can be caused by removing the liquid medium from the mixture. The liquid medium can be removed by heating the mixture to evaporate the liquid medium or by keeping the mixture under vacuum to evaporate the liquid medium. If the binder is dissolved in a solvent to form a liquid mixture, it can be solidified by removing the solvent. . When the binder is dissolved in a solvent to form a liquid mixture, it can be removed by removing the solvent. When the binder is dissolved in a solvent to form a liquid mixture, it can be coagulated by removing the solvent. The solvent may be removed by heating evaporation or vacuum removal or by reacting the solvent with other components.

필요에 따라 응고시에 피복입자들이 서로 접착되어 하나의 단일 덩어리를 형성하지 않도록 혼합물을 처리할 수 있다. 응고 조작시 입자들이 서로 접착되지 않도록 하는 편리한 방법으로서는 교반법이 있다. 교반횟수와 정도는 최소로하여, 응고시에 조성물을 단지 교반시키거나 또는 로울링시킴으로써 그 목적을 달성할 수가 있다. 응고시 교반을 해주면 기질상의 피복물의 균일성이 향상된다.If necessary, the mixture may be treated to prevent the coated particles from adhering to each other upon solidification to form a single mass. A convenient method for preventing the particles from adhering to each other during the coagulation operation is a stirring method. The number of stirring times and degree is minimized, and the objective can be achieved by only stirring or rolling a composition at the time of solidification. Stirring during solidification improves the uniformity of the coating on the substrate.

필요에 따라 응고후에 피복입자들을 결합제의 연화점 극처온도나 또는 그 이상의 온도로 가열하여 기질에 때한 결합제의 결합력을 증대시킬 수가 있다. 이 온도로 가열하면 결합제가 연화되고 촉매와 더욱 더 혼합되어 기질에 대한 결합력이 보다 양호해진다.If desired, the coated particles may be heated to a temperature above or above the softening point of the binder after solidification to increase the binding strength of the binder to the substrate. Heating to this temperature softens the binder and mixes more and more with the catalyst, resulting in better binding to the substrate.

필요에 따라 입자의 피복 조작을 수회 반복할 수 있다. 이 방법에 있어서 조작 반복 회수에 따라 피복물의 양 및 두께를 조절할 수 있다. 이 피복물의 두께는 본 발명에 중요한 것은 아니다.If necessary, the coating operation of the particles can be repeated several times. In this method, the amount and thickness of the coating can be adjusted according to the number of repeated operations. The thickness of this coating is not critical to the invention.

필요에 따라 유체 혼합물에 계면활성제를 첨가하여 결합제에 의한 기질 및 촉매의 습윤성을 증대시킬수 있다. 계면활성제를 첨가시키면 혼합물의 접촉이 보다 양호해지고, 분포도 보다 균일해진다. 또 계면 활성제는 결합이 일어난 후 입자로부터 제거 가능한 형태의 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다. 이와같은 계면활성제는 전극 조성물로 사용할 때 피복된 입자가 바람직하게는 전해액에 의해 습윤되지 않기 때문에 바람직하다. 전술한 바와 같이 입자의 표면상에 기포가 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 점에서 계면활성제가 존재하면 전해액에 의한 입자의 습윤성이 증대되기 때문에 기포의 형성이 최소화 될 수 있다. 따라서 바람직한 계면활성제는 열분해되어 탄소 잔사만이 남을 수 있는 비이온성 계면활성제이다. 이와 같은 계면활성제는 본 분야에 공지되어 있으며 보다 상세하게 설명할 필요성은 없다.If desired, surfactants may be added to the fluid mixture to increase the wettability of the substrate and catalyst by the binder. The addition of surfactants results in better contact of the mixture and more even distribution. In addition, it is preferable to use a surfactant in a form that can be removed from the particles after the bonding has occurred. Such surfactants are preferred since the coated particles are preferably not wetted by the electrolytic solution when used in the electrode composition. As described above, bubbles are preferably formed on the surface of the particles. In this regard, since the presence of the surfactant increases the wettability of the particles by the electrolyte solution, the formation of bubbles can be minimized. Preferred surfactants are therefore nonionic surfactants which can be pyrolyzed to leave only carbon residues. Such surfactants are known in the art and need not be described in more detail.

필요에 따라 입자들은 결합시킨 후에 세척을 행하여 기질에 결합되지 않은 촉매를 제거할 수가 있다. 물 및 피복물의 어떤 성분용 용매가 아닌 다른 액체가 접합하며, 편의상 물이 특히 바람직하다.If desired, the particles can be combined and then washed to remove catalyst that is not bound to the substrate. Water and liquids other than solvents for any component of the coating are bonded, water is particularly preferred for convenience.

기질에 대한 촉매와 결합제의 중량 비율이나 용적 비율은 기질상에 필요한 피복정도는 따라 달라진다. 소량의 피복물이 바람직한 경우에는, 소량의 촉매 및 결합제만을 기질과 혼합시켜 유체 혼합물이 형성되도록 해야한다. 이와 반대로, 두껍게 피복시키고자 할 경우에는 촉매와 결합제의 양을 증가시켜 주어야 한다.The weight ratio or volume ratio of catalyst and binder to substrate depends on the degree of coating required on the substrate. If a small amount of coating is desired, only a small amount of catalyst and binder should be mixed with the substrate to form a fluid mixture. In contrast, thick coatings require an increase in the amount of catalyst and binder.

결합제의 양에 대한 촉매의 양의 비율은 광범위하게 변화시킬 수 있다. 예를들면 촉매로서 카아본 블랙을 사용하고, 결합제로서 폴리테트라플루오로에틸렌을 사용할 경우에는, 4 : 1 내지 1 : 4의 중량 비율을 사용할 수 있다. 카아본 블랙대 PTFE의 비율은 1 : 1.5 내지 1.5 : 1 중량 비율이 바람직하고, 기타 촉매 및 결합제도 상기와 동일한 비율의 범위내에서 사용되어야 한다.The ratio of the amount of catalyst to the amount of binder can vary widely. For example, when carbon black is used as a catalyst and polytetrafluoroethylene is used as the binder, a weight ratio of 4: 1 to 1: 4 can be used. The ratio of carbon black to PTFE is preferably 1: 1.5 to 1.5: 1 by weight, and other catalysts and binders should be used within the same ratio.

촉매로서 은, 백금 또는 기타 금속과 같은 금속 분말을 사용할 경우에는, 비율을 중량대신 용적 단위로 표시하는 것이 편리하다. 금속 분말대 결합제는 4 : 1 내지 1 : 4 용적 범위로 할 수 있으며, 바람직하게는 1 : 1.5 내지 1.5 : 1 용적 비율이어야 한다.When metal powders such as silver, platinum or other metals are used as the catalyst, it is convenient to express the ratio in volume units instead of weight. The metal powder to binder can be in the range of from 4: 1 to 1: 4 volumes, preferably in a 1: 1.5 to 1.5: 1 volume ratio.

필요에 따라, 유체 혼합물에 여러가지 형태의 촉매들을 추가로 가할 수 있다. 본 발명의 바람직한 형태의 하나에는 과산화물 분해 촉매를 카아본 블랙 촉매와 함께 가하는 방법이 포함된다. 이들 2가지 형태의 촉매를 사용할 때는 과산화물 분해 촉매는 총 촉매에 대해서 1 내지 35 중량% 범위로 사용해야하며, 카아본 블랙 촉매는 총 촉매에 대해서 65 내지 99 중량% 범위로 사용하여야 한다. 바람직하게는, 과산화물 분해촉매는 총 촉매에 대하여 3 내지 10중량%의 범위로 사용하고, 카아본 블랙 촉매는 총 촉매에 대하여 90 내지 97중량%의 범위로 사용하여야 한다. 이 촉매 혼합물은 촉매 대 결합제 비율에 관한 전술한 비율 범위로 사용되어야 한다.If desired, various types of catalysts can be added to the fluid mixture. One preferred form of the invention includes a method of adding a peroxide decomposition catalyst with a carbon black catalyst. When using these two types of catalyst the peroxide cracking catalyst should be used in the range of 1 to 35% by weight relative to the total catalyst and the carbon black catalyst should be used in the range of 65 to 99% by weight relative to the total catalyst. Preferably, the peroxide decomposition catalyst should be used in the range of 3 to 10% by weight based on the total catalyst, and the carbon black catalyst should be used in the range of 90 to 97% by weight relative to the total catalyst. This catalyst mixture should be used in the above ratio ranges in terms of catalyst to binder ratio.

일반적으로 유체 혼합물의 형성에 사용되는 과산화물 분해 촉매는 촉매 전구물질이다. 환언하면 유체혼합물에 사용되는 물질은 촉매의 화합물이며, 촉매 그 자체로 되기 위해서는 열이나 화학적으로 분해되어야만 한다. 이러한 열적 또는 화학적 분해는 피복입자를 형성시키는 과정의 어느 단계에서도 달성할 수 가 있다.이 전구 물질은 결합제 및 기질과 혼합되기 전에 열적으로 또는 화학적으로 분해되는 것이 바람직하다. 이것은 촉매 전구 물질의 열적 또는 화학적 분해를 보다 잘 조절해 주는 것 외에도 카아본 블랙과 가산화물 분해 촉매 사이의 접촉을 최대로 해준다. 이 2개의 촉매를 혼합시킨 다음 기질 및 결합제와 혼합시키기 전에 분해시키면 카아본 블랙과 과산화물 분해 촉매 사이에 최대의 접촉이 얻어진다.Generally, peroxide decomposition catalysts used in the formation of fluid mixtures are catalyst precursors. In other words, the material used in the fluid mixture is a compound of the catalyst and must be thermally or chemically decomposed to become the catalyst itself. Such thermal or chemical degradation can be achieved at any stage of the process of forming the coated particles. The precursor is preferably thermally or chemically degraded before mixing with the binder and the substrate. In addition to better control of thermal or chemical decomposition of the catalyst precursor, this maximizes the contact between carbon black and the oxidation decomposition catalyst. The two catalysts are mixed and then decomposed before mixing with the substrate and binder to obtain maximum contact between the carbon black and the peroxide decomposition catalyst.

전술한 피복입자들은 전기 전도성 및 촉매 활성이 있기 때문에 전극 물질로서 사용하기에 적합하다. 이들 피복 입자들은 충전층 전극으로 편리하게 사용할 수가 있다. 이러한 식으로 이를 입자들은 층으로 형성시킨 다음 전해조 내에서 약간의 편리한 방법으로 지지시킨다. 이들 입자들은 전해조와 조합된 전원과 전기적으로 연결된다. 필요에 따라 집전장치를 사용할 수 있으며, 집전장치는 촉매화 입자들을 둘러싸고 있으며 이들을 함유하는 철망백, 철망용기 등일수 있다.The coated particles described above are suitable for use as electrode materials because of their electrical conductivity and catalytic activity. These coated particles can be conveniently used as a packed layer electrode. In this way, the particles are layered and supported in some convenient way in the electrolyzer. These particles are electrically connected to a power source combined with an electrolyzer. If necessary, a current collector may be used, and the current collector may surround the catalyzed particles and may be a wire mesh bag, a wire mesh container, or the like containing the catalyst particles.

과산화물 분해 촉매가 피복 입자들중에 함유될 경우에는 이들 입자를 전해조내에 사용하여 수산화물을 생성시킬 수 있다. 과산화물 분해 촉매가 피복입자들중에 함유되지 아니할 경우에는 이들 입자를 전해조내에 사용하여 과산화물을 생성시킬 수 있다.When peroxide decomposition catalysts are contained in the coated particles, these particles can be used in the electrolytic cell to produce hydroxides. If the peroxide decomposition catalyst is not contained among the coated particles, these particles can be used in the electrolytic cell to produce peroxides.

전술한 입자들을 사용하는 본 발매 방법의 바람직한 형태에 따르면, 양극을 함유하는 양극액 전해실과 음극을 함유하는 음극액 전해실 및 필요에 따라 이들 사이에 이온 투과성 격막을 갖는 전해조에 수성 알카리금속 할로겐화물 염수를 공급한다. 전형적으로 양극은 발브금속, 예를들면 적절한 전기적 촉매표면을 갖고 있는 티탄, 탄탈, 텅스텐, 컬럼븀 등이다. 적절한 양극의 전기적 촉매표면은 본 분야에 잘 알려져 있으며, 전이금속·전이금속의 산화물·전이금속의 화합물, 특히 백금족 금속·백금족 금속의 산화물 및 백금족 금속의 화합물 등이다. 이중에서도 백금족 금속의 산화물과 발브 금속, 즉 티탄, 텅스텐, 컬럼븀 등의 산화물과의 화합물들이 특히 바람직하다. 이온투과성 격막은 전해액 투과성 격막, 예를들면 침착된 석면 격막, 예비성형한 석면 격막, 또는 미소 다공성 합성 격막일 수 있다. 또한, 이온투과성 격막은 양이온 선택성 이온 투과성막으로서 이온 투과성이면서 전해액 불투과성일 수 있다. 전형적으로 양이온 선택성 이온 투과성막은 매어달린 산 그룹을 갖는 풀루오로 탄화수소 중합체이다. 전형적인 메어달린 산 그룹으로는 선폰산그룹, 카복실산그룹, 포스폰산그룹, 인산그룹, 이들의 전구체 및 이들의 반응 생성물이 있다.According to a preferred form of the present release method using the aforementioned particles, an aqueous alkali metal halide in an anolyte electrolytic chamber containing an anode and a catholyte electrolytic chamber containing a negative electrode and, if necessary, an electrolytic cell having an ion permeable diaphragm therebetween. Feed the brine. Typically the anode is a valve metal, for example titanium, tantalum, tungsten, cadmium, etc. having an appropriate electrocatalyst surface. Suitable anode electrocatalyst surfaces are well known in the art and are compounds of transition metals, oxides of transition metals, transition metals, in particular compounds of platinum group metals, platinum group metals and compounds of platinum group metals. Of these, compounds of an oxide of the platinum group metal and a valve metal, that is, an oxide such as titanium, tungsten, and cadmium are particularly preferable. The ion permeable diaphragm can be an electrolyte permeable diaphragm, such as a deposited asbestos diaphragm, a preformed asbestos diaphragm, or a microporous synthetic diaphragm. In addition, the ion permeable diaphragm may be ion permeable and electrolyte impermeable as a cation selective ion permeable membrane. Typically cation selective ion permeable membranes are pullouro hydrocarbon polymers with hanging acid groups. Typical merdaline acid groups include sunonic acid groups, carboxylic acid groups, phosphonic acid groups, phosphoric acid groups, their precursors and their reaction products.

양극액은 전형적으로 1ℓ당 염화나트륨 120 내지 250g 또는 1ℓ당 염화칼륨 180 내지 370g을 함유하는 수성 염수이며, 전형적으로 pH는 1.5 내지 5.5이다. 염수 공급액은 전형적으로 1ℓ당 염화나트륨 300 내지 325g 또는 1ℓ당 염화칼륨 450 내지 500g을 함유하는 포화 또는 거의 호화된 염수이다. 전해조로부터 회수되는 음극전해액은 전해액 투과성 장벽을 사용하는 경우에 수산화나트륨 약 10 내지 12중량 %의 염화나트륨 15 내지 25중량 %, 또는 수산화칼륨 약 15 내지 20중량 %와 염화칼륨 약 20 내지 30중량 %를 함유하는 음극액일 수 있다. 또한 음극액 생성물은 이온투과성 격막이 양극과 음극 사이에 삽입된 양이온 선택적 이온투과막일 경우에는 수산화나트륨 10 내지 45중량 % 또는 수산화칼륨 15 내지 65중량 %를 함유할 수도 있다.The anolyte is typically an aqueous brine containing 120-250 g of sodium chloride per liter or 180-370 g of potassium chloride per liter, typically having a pH of 1.5-5.5. Brine feeds are typically saturated or nearly brine saline containing 300-325 g of sodium chloride per liter or 450-500 g of potassium chloride per liter. The catholyte electrolyte recovered from the electrolytic cell contains about 10 to 12% by weight of sodium hydroxide 15 to 25% by weight of sodium hydroxide, or about 15 to 20% by weight of potassium hydroxide and about 20 to 30% by weight of potassium chloride when an electrolyte permeable barrier is used. It may be a catholyte. The catholyte product may also contain 10 to 45% by weight of sodium hydroxide or 15 to 65% by weight of potassium hydroxide when the ion permeable diaphragm is a cation selective ion permeable membrane inserted between the anode and the cathode.

전류가 음극실에서 양극실로 공급될때 산화제, 예를들어 산소, 공기 또는 산소-풍부한 공기를 음극실에 공급하여 기체상 수소 생성물이 거의 존재하지 않음을 특징으로 하여, 양극에서는 염소가, 음극에서는 알칼리금속 수산화물을 생성시키는 것이 바람직하다. 본 발명은 특히 본 명세서에 기술된 피복입자를 함유하는 바람직한 피복층 음극에 관한 것이다.When an electric current is supplied from the cathode chamber to the anode chamber, an oxidant, such as oxygen, air or oxygen-rich air, is supplied to the cathode chamber so that there is almost no gaseous hydrogen product, chlorine at the anode and alkali at the cathode. It is desirable to produce metal hydroxides. The present invention relates in particular to a preferred coating layer cathode containing the coating particles described herein.

본 발명의 추가 형태에 따르면 진한 염소화 알칼리금속 염화물 염수에 내성이 있는 물질로 구성된 양극실, 양극실내의 양극, 진한 알칼리금속 수산화물 용액에 내성이 있는 물질로 이루어진 음극실, 음극실내의 음극장치 및 양극과 음극장치 사이에 설치된 이온 투과성 격막을 포함하는 전해조가 제공된다. 본 발명에서 사용되는 전해조는 음극실내의 전해질에 산화제를 공급하는 장치 및 개개의 입자로 이루어진 음극장치를 포함하는 음극실을 가짐을 특징으로 한다.According to a further aspect of the present invention, an anode chamber composed of a material resistant to concentrated chlorinated alkali metal chloride saline, an anode in a cathode chamber, a cathode chamber made of a substance resistant to a concentrated alkali metal hydroxide solution, a cathode device and an anode in a cathode chamber An electrolytic cell is provided that includes an ion permeable diaphragm provided between an anode and a cathode device. The electrolytic cell used in the present invention is characterized by having a cathode chamber including a device for supplying an oxidant to the electrolyte in the cathode chamber and a cathode device composed of individual particles.

과산화물을 제조하기 위해 상술한 입자를 사용한 본 발명 방법의 또 하나의 바람직한 형태에서는 수산화물수용액을 상술한 전해조에 공급하되, 단 이온교환막은 사용하지 않는다. 양극액 공급물은 15 내지 100g/ℓ의 수산화나트륨을 함유하는 수용액이 대표적인 것이다. 전해조로부터 회수되는 음극액은 약 0.5내지 3중량%의 과산화수소 및 15내지 100g/ℓ수산화나트륨을 함유하는 음극액일 수 있다.In another preferred embodiment of the method of the invention using the above-mentioned particles to produce peroxides, the hydroxide aqueous solution is supplied to the electrolytic cell described above, except that no ion exchange membrane is used. The anolyte feed is typically an aqueous solution containing 15 to 100 g / l sodium hydroxide. The catholyte recovered from the electrolytic cell may be a catholyte containing from about 0.5 to 3% by weight of hydrogen peroxide and 15 to 100 g / l sodium hydroxide.

본 명세서에 기술된 바와 같이 전류가 음극실에서 양극실로 공급될때 산화제, 예를들어 산소, 공기또는 산소 다량 함유 공기를 음극실에 공급시켜, 기체상 수소 생성물이 거의 존재하지 않음을 특징으로 하여 양극에서는 산소와 물이, 음극에서는 알칼리금속 수산화물 및 과산화물이 생성되도록 한다. 본 발명은 특히 반응을 수행하는데 사용되는, 피복된 입자로 이루어진 음극장치에 관한 것이다.As described herein, when an electric current is supplied from the cathode chamber to the anode chamber, an oxidant such as oxygen, air or oxygen-containing oxygen is supplied to the cathode chamber, so that there is almost no gaseous hydrogen product. In the form of oxygen and water, and in the cathode, alkali metal hydroxides and peroxides. The present invention relates in particular to a cathode device consisting of coated particles, which is used to carry out the reaction.

본 발명의 추가의 형태에 따르면 진한 알칼리금속 수산화물 용액에 내성을 가진 물질로 구성된 양극실, 양극실내의 양극, 진한 알칼리 금속 수산화물 용액에 내성을 가진 물질로 이루어진 음극실, 음극실내의 음극장치 및 양극과 음극장치 사이에 설치된 이온 투과성 격막으로 이루어진 전해조가 제공된다. 본 발명에서 사용되는 전해조는 음극실내의 전해질에 산화제를 공급하는 장치 및 개개의 다공성 입자로 이루어진 음극장치를 포함하는 음극실을 가짐을 특징으로 한다.According to a further aspect of the present invention, an anode chamber composed of a material resistant to a thick alkali metal hydroxide solution, an anode in a cathode chamber, a cathode chamber made of a material resistant to a concentrated alkali metal hydroxide solution, a cathode device and a cathode in a cathode chamber An electrolytic cell composed of an ion permeable diaphragm provided between an anode and a cathode device is provided. The electrolytic cell used in the present invention is characterized by having a cathode chamber including a device for supplying an oxidant to the electrolyte in the cathode chamber and a cathode device composed of individual porous particles.

[실시예 1]Example 1

촉매적으로 활성있는 피복물을 제조하기 위하여 0.7g의 카아본 블랙을 용액 1ℓ당 10g의 아세트산은 농도를 갖는 아세트산은 수용액 20ml와 혼합시킨다. 다음에 계면활성제(TritonX-100, Rohm & Haas Co.제품) 1적을 첨가하여 카아본 블랙의 습윤성을 증대시킨다. 다음에 혼합물을 약 100℃에서 오븐 건조 시킨다. 그후 혼합물을 질소 대기하에 350℃에서 1시간 동안 가열하여 아세트산은을 열분해시킨다. 다음에 이 물질을 1 : 10의 수성 유제(Teflon30B, E. I. doupont de Nemours & Co 제품, 플루오로폴리머 1부당 물 10부) 3.5g과 혼합시킨다. 이와 같이해서 슬러리를 형성시키고, 이 슬러리에 -10내지 +20U. S. 메시 혹연입자들을 10g첨가시킨다. 혼합시킨후 이 물질을 약 100℃에서 건조시킨다. 그후 질소 대기하에 350℃에서 1시간동안 가열한다. 생성되는 입자들은 흑연입자들 표면상에 탄소-플로탄소-은피복물을 갖는 흑연입자들이다.To prepare a catalytically active coating, 0.7 g of carbon black was mixed with 20 ml of a silver acetic acid solution having a concentration of 10 g of silver acetic acid per liter of solution. Next, one drop of a surfactant ( Triton® X-100, manufactured by Rohm & Haas Co.) is added to increase the wettability of the carbon black. The mixture is then oven dried at about 100 ° C. The mixture is then heated at 350 ° C. for 1 hour under a nitrogen atmosphere to pyrolyze silver acetate. This material is then mixed with 3.5 g of a 1: 10 aqueous emulsion (Teflon ® 30B, manufactured by EI doupont de Nemours & Co, 10 parts water per part of fluoropolymer). In this way, a slurry was formed, in which -10 to +20 U. S. Add 10g mesh particles. After mixing, the material is dried at about 100 ° C. It is then heated at 350 ° C. for 1 hour under a nitrogen atmosphere. The resulting particles are graphite particles having a carbon-flocarbon-silver coating on the graphite particles surface.

[실시예 2]Example 2

전술한 바와 같이 전해조를 조립한다. 이 전해조는 다공성 석면 격막에 의해 분리되는 양극과 음극을 가진다. 음극은 실시예 1에서 제조되는 입자들의 충전층이고, 양극은 루테늄 산화물로 피복된 티탄이다.The electrolytic cell is assembled as described above. This electrolyzer has an anode and a cathode separated by a porous asbestos diaphragm. The negative electrode is a packed layer of particles prepared in Example 1, and the positive electrode is titanium coated with ruthenium oxide.

양극을 갖는 양극실내에 NaCl 1ℓ당 약 300g농도의 염화나트륨 염수 용액을 주입시키고, 산소가스를 음극을 구성하는 입자들의 틈사이로 도입시킨다. 약 2V의 전압과 약 1amp/in2의 전류밀도에서 전류를 양극과 음극사이에 통과시켜 염수 용액의 전기분해를 일으킨다. 양극에서 염소가스가 발생되고, 음극에서 수산화나트륨이 생성된다.A sodium chloride brine solution at a concentration of about 300 g per 1 liter of NaCl is injected into the anode chamber having the anode, and oxygen gas is introduced between the gaps of the particles constituting the cathode. At a voltage of about 2 V and a current density of about 1 amp / in 2 , a current is passed between the anode and the cathode, causing electrolysis of the brine solution. Chlorine gas is produced at the anode and sodium hydroxide is produced at the cathode.

Claims (22)

결합제와 전기 화학적으로 활성있는 전기 전도성 촉매와의 혼합물로 부분적으로 또는 전체적으로 피복시킨 기질로 이루어진, 0.3mm내지 2.5cm의 평균직경을 갖는 피복입자임을 특징으로하는 전극물질.An electrode material, characterized in that it is a coated particle having an average diameter of 0.3 mm to 2.5 cm, consisting of a substrate partially or wholly coated with a mixture of a binder and an electrochemically active electrically conductive catalyst. 제1항에 있어서, 기질이 소결물질, 고상물질 및 소입자들이 결합된 응집물중에서 선택됨을 특징으로 하는 전극물질.The electrode material of claim 1, wherein the substrate is selected from agglomerates in which the sintered material, the solid material and the small particles are bound. 제2항에 있어서, 기질이 스틸, 철, 닉켈, 백금, 구리 은 및 흑연중에서 선택됨을 특징으로 하는 전극물질.3. The electrode material of claim 2, wherein the substrate is selected from steel, iron, nickle, platinum, copper silver and graphite. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 피복물이 소수성 중합체 물질의 결합제 및 표면적이 100내지 1000㎠/g인 촉매로 이루어짐을 특징으로 하는 전극물질.4. Electrode material according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the coating consists of a binder of a hydrophobic polymer material and a catalyst having a surface area of 100 to 1000 cm 2 / g. 제4항에 있어서, 촉매가 카아본 블랙, 활성탄, 백금 및 은중에서 선택된 산소 반응 촉매임을 특징으로하는 전극물질.5. The electrode material of claim 4, wherein the catalyst is an oxygen reaction catalyst selected from carbon black, activated carbon, platinum and silver. 제5항에 있어서,촉매가 카아본 블랙이며, 이 촉매의 표면적이 150내지 500㎡/g임을 특징으로하는 전극물질.The electrode material of claim 5, wherein the catalyst is carbon black and the surface area of the catalyst is 150 to 500 m 2 / g. 제4항에 있어서, 촉매가 은, 백금 및 이들과 카아본블랙과 혼합물 및 화합물중에서 선택된 과산화물 분해용 촉매임을 특징으로 하는 전극물질.5. An electrode material according to claim 4, wherein the catalyst is a catalyst for decomposition of peroxides selected from silver, platinum and their and carbon black mixtures and compounds. 제1항에 있어서, 입자가 0.7mm내지 4mm의 평균직경을 가짐을 특징으로하는 전극물질.An electrode material according to claim 1, wherein the particles have an average diameter of 0.7 mm to 4 mm. 제1항에 있어서, 기질이 고상의 플루오로화 탄소결합제와 은, 카아본블랙, 백금 및 활성탄중에서 선택된 촉매와의 혼합물임을 특징으로 하는 전극물질.The electrode material according to claim 1, wherein the substrate is a mixture of a solid fluorinated carbon binder and a catalyst selected from silver, carbon black, platinum and activated carbon. 전기화학적으로 할성 있는 전기 전도성 촉매와 결합제와의 유체 혼합물을 형성시키고, 유체혼합물을 응고시켜 촉매를 기질에 결합시키고, 전극물질을 평균직경이 0.3mm내지 2.5mm인 입자로 성형시킴을 특징으로 하여, 전극물질을 제조하는 방법.Forming a fluid mixture of an electrochemically active electrically conductive catalyst and a binder, solidifying the fluid mixture to bind the catalyst to a substrate, and forming the electrode material into particles having an average diameter of 0.3 mm to 2.5 mm. , To prepare an electrode material. 제10항에 있어서, 결합제를 결합제의 연화점 이상의 온도로 가열시켜 유체혼합물을 형성시키고, 이 유체혼합물을 결합제의 연화점 이하의 온도로 냉각시켜 촉매를 기질에 결합시킴을 특징으로하는 방법.The method of claim 10, wherein the binder is heated to a temperature above the softening point of the binder to form a fluid mixture, and the fluid mixture is cooled to a temperature below the softening point of the binder to bind the catalyst to the substrate. 제10항에 있어서, 액체중에 촉매, 결합제 및 기질을분산시켜 유체 혼합물을 형성시키고, 이 유체혼합물을 가열하여 액체를 증발시킴으로써 촉매를 기질에 결합시킴을 특징으로하는 방법.The method of claim 10, wherein the catalyst, binder and substrate are dispersed in the liquid to form a fluid mixture, and the fluid mixture is heated to evaporate the liquid to bind the catalyst to the substrate. 제10항에 있어서, 용매중에 결합제를 용해시켜 유체혼합물을 형성시키고, 이 유체혼힙물을 가열하여 용매를 증발시킴으로써 촉매를 기질에 결합시킴을 특징으로하는 방법.The method of claim 10, wherein the binder is dissolved in a solvent to form a fluid mixture, and the fluid mixture is heated to evaporate the solvent to bind the catalyst to the substrate. 제10항에 있어서, 촉매가 카아본블랙이고, 결합제가 폴리테트라플루오로에틸렌이며, 카아본블랙대결합제의 중량비가 4 : 1내지 1 : 4임을 특징으로 하는 방법.The method of claim 10, wherein the catalyst is carbon black, the binder is polytetrafluoroethylene, and the weight ratio of carbon black to binder is 4: 1 to 1: 4. 제10항에 있어서, 계면활성제를 혼합물에 가함을 특징으로하는 방법.The method of claim 10 wherein a surfactant is added to the mixture. 제10항에 있어서, 과산화물 분해용 촉매인 제2의 촉매를 가하여, 혼합물중의 촉매의 총량이 1내지 35중량%의 과산화물 분해용 촉매 및 65내지 99중량%의 카아본블랙임을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 10, wherein the total amount of the catalyst in the mixture is 1 to 35% by weight of the peroxide decomposition catalyst and 65 to 99% by weight of carbon black by adding a second catalyst which is a peroxide decomposition catalyst. . 전해조에 수성 전해액을 공급하고, 양극과 음극사이에 전류를 통과시키고 (여기에서 이들 전극중하 나이상은 소수성물질과 하나이상의 촉매와의 전기전도성 혼합물로 부분적으로 또는 전체적으로 피복된 기질로 이루어진 전극물질로 구성되며, 상기 전극물질은 0.3mm내지 2.5cm의 평균직경을 갖는 다수의 충전입자로 이루어진다), 전기분해 생성물을 회수시킴을 특징으로하여, 양극을 갖는 양극액전해실 및 음극을 갖는 음극액전해실을 함유하는 전해조중에서 수성 전해액을 전기분해시키는 방법.Supplying an aqueous electrolyte solution to the electrolyzer, passing an electric current between the anode and the cathode (where these phases are the electrode material consisting of a substrate partially or wholly covered with an electroconductive mixture of a hydrophobic material and one or more catalysts). The electrode material is composed of a plurality of filler particles having an average diameter of 0.3mm to 2.5cm), recovering the electrolysis product, characterized in that the anode liquid electrolyte chamber having a positive electrode and the negative electrode liquid electrolyte having a negative electrode A method of electrolyzing an aqueous electrolyte solution in an electrolytic cell containing yarns. 제17항에 있어서, 양극과 음극사이에 이온 투과성 격막을 위치시킴을 특징으로하는 방법.18. The method of claim 17, wherein an ion permeable diaphragm is placed between the anode and the cathode. 제17항 또는 제18항에 있어서, 산소함유기체를 음극에 공급시킴을 특징으로하는 방법.19. The method according to claim 17 or 18, wherein an oxygen-containing gas is supplied to the cathode. 양극을 갖는 양극액전해실, 음극을 갖는 음극액전해실, 전해조에의 수성전해액공급용장치, 양극과 음극사이의 전류 통과용 장치 및 전해조로부터의 전기분해 생성물 회수용장치를 포함하며, 여기에서 상기 양극 및 음극중 하나이상이 소수성 물질과 하나이상의 촉매와의 전기전도성 혼합물로 부분적으로 또는 전체적으로 피복된 기질로 이루어진 전극물질로 구성되며, 상기 전극물질이 0.3mm내지 2.5cm의 평균직경을 갖는 다수의 충전입자로 이루어짐을 특징으로하는 전해조.An anolyte electrolyte chamber with a positive electrode, a catholyte electrolyte chamber with a negative electrode, an apparatus for supplying an aqueous electrolyte solution to an electrolyzer, a device for passing current between an anode and a cathode, and an apparatus for recovering electrolysis products from an electrolyzer, wherein At least one of the anode and the cathode consists of an electrode material consisting of a substrate partially or wholly coated with an electroconductive mixture of a hydrophobic material and one or more catalysts, the electrode material having a mean diameter of 0.3 mm to 2.5 cm An electrolytic cell, characterized in that consisting of charged particles. 제20항에 있어서, 기질이 흑연으로 이루어지고 촉매가 카아본블랙, 은 및 백금중에서 선택되며 소수성 결합제가 플리테트라플루오로에틸렌임을 특징으로하는 전해조.21. The electrolytic cell of claim 20, wherein the substrate is made of graphite, the catalyst is selected from carbon black, silver and platinum and the hydrophobic binder is pletetrafluoroethylene. 제20항에 있어서, 촉매가 카아본블랙과 과산화물 분해용 촉매와의 혼합물임을 특징으로하는 전해조.21. The electrolytic cell of claim 20, wherein the catalyst is a mixture of carbon black and a catalyst for decomposition of peroxides.
KR8205783A 1981-12-23 1982-12-23 Electrode material KR860000736B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US33359281A 1981-12-23 1981-12-23
US333592 1981-12-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR840002914A KR840002914A (en) 1984-07-21
KR860000736B1 true KR860000736B1 (en) 1986-06-14

Family

ID=23303443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR8205783A KR860000736B1 (en) 1981-12-23 1982-12-23 Electrode material

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPS5844751B2 (en)
KR (1) KR860000736B1 (en)
ZA (1) ZA828909B (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03104947U (en) * 1990-02-16 1991-10-30

Also Published As

Publication number Publication date
ZA828909B (en) 1984-07-25
JPS5844751B2 (en) 1983-10-05
JPS58123887A (en) 1983-07-23
KR840002914A (en) 1984-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4457953A (en) Electrode material
CA1179630A (en) Halide electrolysis in cell with catalytic electrode bonded to hydraulically permeable membrane
US4278525A (en) Oxygen cathode for alkali-halide electrolysis cell
US4481303A (en) Electrode material
US4224121A (en) Production of halogens by electrolysis of alkali metal halides in an electrolysis cell having catalytic electrodes bonded to the surface of a solid polymer electrolyte membrane
JP5178959B2 (en) Oxygen gas diffusion cathode, electrolytic cell using the same, chlorine gas production method, and sodium hydroxide production method
US4389297A (en) Permionic membrane electrolytic cell
US4299675A (en) Process for electrolyzing an alkali metal halide
US4276146A (en) Cell having catalytic electrodes bonded to a membrane separator
US4350608A (en) Oxygen cathode for alkali-halide electrolysis and method of making same
US5076898A (en) Novel electrodes and methods of preparing and using same
CA1195949A (en) Hydrogen chloride electrolysis in cell with polymeric membrane having catalytic electrodes bonbed thereto
US4969981A (en) Cell and method of operating a liquid-gas electrochemical cell
US4832805A (en) Multi-layer structure for electrode membrane-assembly and electrolysis process using same
US4872957A (en) Electrochemical cell having dual purpose electrode
JPH08283979A (en) Gas diffusing electrode and electrolytic method using the electrode
JPS61157691A (en) Electrochemical tank, production of gas reduced cathode and electrolysis
KR860000736B1 (en) Electrode material
EP0082514B1 (en) Electrode material
US9118082B2 (en) Oxygen-consuming electrode and process for the production thereof
JP2805458B2 (en) Manufacturing method of gas diffusion electrode
JP3373140B2 (en) Gas diffusion electrode
US4469808A (en) Permionic membrane electrolytic cell
CA1163768A (en) Electrode backing layer and method of preparing
US4382904A (en) Electrode backing layer and method of preparing