KR910002101B1 - Electrolytic metallic electrode and process - Google Patents

Electrolytic metallic electrode and process Download PDF

Info

Publication number
KR910002101B1
KR910002101B1 KR1019880016016A KR880016016A KR910002101B1 KR 910002101 B1 KR910002101 B1 KR 910002101B1 KR 1019880016016 A KR1019880016016 A KR 1019880016016A KR 880016016 A KR880016016 A KR 880016016A KR 910002101 B1 KR910002101 B1 KR 910002101B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrolytic cell
thin film
metal anode
film layer
electrode
Prior art date
Application number
KR1019880016016A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR900010056A (en
Inventor
문상봉
류적용
조문형
Original Assignee
한양화학 주식회사
박원배
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 한양화학 주식회사, 박원배 filed Critical 한양화학 주식회사
Priority to KR1019880016016A priority Critical patent/KR910002101B1/en
Publication of KR900010056A publication Critical patent/KR900010056A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR910002101B1 publication Critical patent/KR910002101B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • 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
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/10Oxidising
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/055Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material
    • C25B11/057Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material consisting of a single element or compound
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/075Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound
    • C25B11/077Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound the compound being a non-noble metal oxide
    • C25B11/0775Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound the compound being a non-noble metal oxide of the rutile type
    • 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
    • C25B11/093Electrodes 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 noble metal or noble metal oxide and at least one non-noble metal oxide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)

Abstract

The metal anode for a electrolytic cell is manufactured by treating titanium substrate with air or moisture-saturated nitrogen at 400-1200 deg.c for 10 secs.-30 mins. to form a thin active layer of TiOy(y=0.1-1.999) and an electrochemical catalytic layer of ruthenium, iridium, titanium or more than one of them. The thickness of active layer is more than 10 micron (preferably 10-100 micron). The anode has a good electric conductivity and durability.

Description

전해조용 금속양극 및 그 제조방법Electrolytic metal anode and its manufacturing method

제1도는 본 발명에 의한 전극표면구조 확대도(X 200)(800℃ 수증기산화 박막전극).1 is an enlarged view of the electrode surface structure (X 200) according to the present invention (800 ℃ steam oxide thin film electrode).

제2도는 종래의 전극표면구조 확대도(X 200).2 is an enlarged view of a conventional electrode surface structure (X 200).

본 발명은 수용액을 전기분해하는 전기화학 공정에 있어서, 양극에서 발생하는 가스의 과전압을 줄이고, 양호한 내구성을 지니는 비소모성 금속양극에 관한 것으로, 더욱 상세히는 염화나트륨 수용액을 전해하여 염소와 가성소다의 전해 생성물을 얻는 경우, 염소가스의 부반응으로 발생하게 되는 산소가스로 인하여 과전압이 높게 형성되는 바, 이러한 산소의 발생을 억제시켜 과전압을 낮게하고, 내구성을 충진시켜 전력비가 낮은 전해 생성물을 얻을 수 있는 금속양극에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-consumable metal anode having a good durability and reducing the overvoltage of gas generated at the anode in the electrochemical process of electrolyzing an aqueous solution. When the product is obtained, the overvoltage is formed due to the oxygen gas generated by the side reaction of the chlorine gas, so that the generation of oxygen can be suppressed to lower the overvoltage, and the durability can be filled to obtain an electrolytic product having a low power ratio. It is about the anode.

종래에 사용되는 비소모성 금속양극의 난점은 이 분야에 종사하는 사람들에게 충분히 인식하게 되어져 왔다. 저전류 밀도하에서 운전되는 격막법 공정에 사용되는 표준형 전극을, 고전류 밀도하에서 운전되는 불소이온 교환막이 이용되는 이온 교환막 전해 공정에 적용하는 것은 어렵다. 이러한 이유는 전해시 발생되는 산소가스에 의한 것으로, 고전류 운전에 따라 산소 발생량이 많아지고, 산소가스는 전기화학 촉매층을 통과하여 기재물질인 티타늄가 반응하여 티타늄 산화물을 형성한다. 이렇게 형성된 부도체막에서는 저항에 의한 열이 발생하여 온도가 증가하고, 시간이 경과함에 따라 점차로 부도체막이 증가되면서 전기촉매층은 박리된다. 이와 같이 고전류 운전시 표준형 전극은 짧은 내구성을 가지게 된다.The difficulty of non-consumable metal anodes used in the prior art has been fully recognized by those working in this field. It is difficult to apply a standard electrode used in a diaphragm process operated under a low current density to an ion exchange membrane electrolysis process in which a fluorine ion exchange membrane operated under a high current density is used. The reason for this is due to the oxygen gas generated during electrolysis, and the amount of oxygen generated increases with high current operation. The oxygen gas passes through the electrochemical catalyst layer and titanium, which is a base material, reacts to form titanium oxide. In the thus formed insulator film, heat is generated due to resistance, so that the temperature increases, and as the time passes, the insulator film gradually increases, and the electrocatalyst layer is peeled off. As such, the standard electrode has a short durability in high current operation.

따라서, 산소 발생을 억제시킴으로서 이러한 난점을 해결하기 위한 방법은 크게 두가지로 진행되어 왔다. 첫번째로는 산소과전압이 높고 염소 과전압이 낮은 전극 촉매 즉, 백금족 금속의 산화물을 기재위에 피복시켜 산소의 발생을 억제하는 것으로, 대표적인 전극촉매로는 이리듐, 파라듐, 루테늄, 로디윰, 니켈산화물등이다. 이들에 대한 전극의 제조방법은 미합중국 특허 제3,632,498호, 제3,711,385호 및 제3,678,724호에 잘 나타나고 있다.Therefore, there have been two methods for solving this difficulty by suppressing the generation of oxygen. Firstly, an electrode catalyst having a high oxygen overvoltage and a low chlorine overvoltage, that is, a platinum group metal oxide is coated on a substrate to suppress the generation of oxygen. Representative electrode catalysts include iridium, palladium, ruthenium, rhodium, nickel oxide, and the like. to be. Methods for manufacturing electrodes for these are well described in US Pat. Nos. 3,632,498, 3,711,385 and 3,678,724.

그러나, 이들은 고가의 백금족 화합물을 코팅하고 있어 제조원가가 상당히 높은 단점이 있다.However, they have a disadvantage in that the expensive platinum group compounds are coated and the manufacturing cost is quite high.

또한, 미합중국 특허 제3,711,382호는 결합제를 필요로 하는 전극에 대해 기재하고 있으며, 미합중국 특허 제3,528,857호는 연료전지내 다공성 산화전극의 접촉성 활성표면으로서 NiCo2O4가 제안되었으나, 이들은 Ni계 금속화합물을 사용함으로써 내구성에 상당한 문제점이 발생되었다.In addition, US Pat. No. 3,711,382 describes an electrode that requires a binder. US Pat. No. 3,528,857 proposes NiCo 2 O 4 as a contact active surface of a porous anode in a fuel cell, but these are Ni-based metals. The use of compounds has caused significant problems in durability.

다른 방법으로는 전기도금성 표면기재와 표면간에 중간층을 가지는 전극으로서, 이들에 대한 대표적인 특허로는 미합중국 특허 제3,711,397호로서 중간층이 존재하는 전극을 기술하고 있는바, 중간층은 루테늄, 로디윰 또는 파라듐의 산소함유 화합물로서 구성된다. 이 특허는 특히, 귀금속 산화물의 중간층이 없으면 전극이 작용하지 않는다는 것을 지적하고 있다.Another method is an electrode having an interlayer between an electroplating surface substrate and the surface, and a representative patent therefor describes an electrode having an interlayer as US Pat. No. 3,711,397. The interlayer is ruthenium, rhodium or par It is comprised as an oxygen containing compound of radium. The patent points out, in particular, that the electrode does not work without an intermediate layer of precious metal oxide.

그러나, 이 역시 백금족 화합물을 활성층으로 사용함에 따라 제조원가에 상당한 문제점이 있다.However, this also has significant problems in manufacturing cost as using the platinum group compound as the active layer.

미합중국 특허 제4,140,813호는 특히, 고전류 밀도의 수은법 전해조에 사용하기 위하여 TiO2-x 구조를 가지는 전극 제조에 대하여, 특히 플라즈마 분사방식의 제조방법에 대하여 언급하고 있다. 그러나, 이는 수은법 전해방식에 적합한 전극으로 이온교환막 공정에 사용하는 것은 전해조의 구조가 상이하게 달라 적용되기 어렵다.US Pat. No. 4,140,813 specifically refers to the fabrication of electrodes having a TiO 2 -x structure for use in high current density mercury-based electrolyzers, in particular to the method of plasma injection. However, this is an electrode suitable for the mercury-based electrolytic method, and it is difficult to use the ion exchange membrane process because the electrolyzer has a different structure.

그런데, 일반적으로 전해용 전극제조에서 요구되는 사항은 가격이 저렴하고 쉽게 적용할 수 있고, 화학적 및 전기화학적 침식에 저항성이 있으며, 장시간의 조작기간에 걸쳐 전도도의 손실이 없는 양극 피복재가 요망된다.However, in general, the requirements for the production of electrolytic electrodes are inexpensive, easy to apply, resistant to chemical and electrochemical erosion, and a cathode coating material having no loss of conductivity over a long period of operation is desired.

따라서 본 발명은 상기 특허들의 기존 문제점을 극복하고 상기 요망사항을 충족시키기 위해 다수의 실험과 연구를 거듭한 결과, 삼층구조 즉 기재, 기재활성층, 전극촉매층으로 구성된 전극이 상기 모든 조건들을 충족시킬 수 있고, 활성박막층을 형성시키는데에 종래의 플라즈마 분사방식이 원재료의 소모율이 큼으로 이 대신 공기산화 또는 수증기 산화법을 사용함으로써 놀랄만한 효과를 발휘할 수 있다는데에 착안하여 본 발명을 완성하게 된 것이다. .Therefore, the present invention has been conducted a number of experiments and studies in order to overcome the existing problems of the patents and to meet the requirements, the electrode consisting of a three-layer structure, the substrate, the substrate active layer, the electrocatalyst layer can meet all the above conditions In order to form an active thin film layer, the present invention has been completed by focusing on the fact that the conventional plasma spraying method has a high consumption rate of raw materials, and thus, an amazing effect can be obtained by using air oxidation or steam oxidation. .

본 발명의 목적은 상기 활성박막층을 기판상에 형성시켜 전해조용 금속양극의 제조방법을 제공하는데 있으며, 또한 본 발명의 또 다른 목적은 전해조용 금속양극을 제조하는데 있어서, 기판상에 제조된 활성박막층을 제공하는데 있으며, 본 발명의 또 다른 목적은 기판상에 상기 활성박막층을 형성시키고, 전기 화학촉매층을 형성시키는 전해조용 금속양극의 제조방법을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a method for producing an electrolytic cell metal anode by forming the active thin film layer on a substrate, and another object of the present invention is to prepare an active thin film layer prepared on a substrate. Another object of the present invention is to provide a method for producing an electrolytic cell metal anode which forms the active thin film layer on a substrate and forms an electrochemical catalyst layer.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 기재, 활성박막층 및 전기 화학촉매층으로 구성된 전해조용 금속양극을 제공하는데 있다.Further, another object of the present invention is to provide an electrolytic cell metal anode composed of a substrate, an active thin film layer and an electrochemical catalyst layer.

상기 목적을 달성하고자 본 발명은 적당한 기재로 티타늄을 사용하였으며, 티타늄 기판과 전기촉매층 사이에 활성티타늄 박막층을 형성시키는 방법으로서 공기산화 또는 수증기 산화법을 사용하였다.In order to achieve the above object, the present invention uses titanium as a suitable substrate, and an air oxidation or steam oxidation method is used as a method of forming an active titanium thin film layer between the titanium substrate and the electrocatalyst layer.

이하 본 발명을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

즉, 본 발명은 수용성 전해질을 함유하는 전해조에서 양극으로 사용되는 전극을 제조하는데 있어서, 티타늄 기재를 400∼1200℃에서 공기 또는 수분이 포화된 질소로 처리하여 y값이 적어도 0.1이상인 TiOy 활성박막층을 형성시키는 것을 특징으로 하는 전해조용 금속양극의 제조방법에 관한 것이다.That is, the present invention is to prepare an electrode used as an anode in an electrolytic cell containing a water-soluble electrolyte, the TiOy active thin film layer having a y value of at least 0.1 by treating a titanium substrate with air or moisture saturated nitrogen at 400 ~ 1200 ℃ It is related with the manufacturing method of the metal anode for electrolytic cell characterized by forming.

여기서 티타늄 활성층 TiOy에서 바람직한 y값은 0.1∼1.999인데, 이는 이를 벗어날 경우 전도도가 0에 가까워 전극의 기본조건을 만족시키지 못하며, 전도도 측면에서 더욱 바람직한 y값은 1.6∼1.999이며, 가장 바람직한 y값은 1.95∼1.999이다.Here, the preferred y value in the titanium active layer TiOy is 0.1 to 1.999. If this value is exceeded, the conductivity is close to 0, which does not satisfy the basic condition of the electrode. The more preferable y value is 1.6 to 1.999 in terms of conductivity. 1.95-1.999.

또한, 상기 활성박막층의 두께는 전극의 내구성과 관련이 있는 것으로 전극수명이 적어도 7년 이상이 유지될 필요가 있으므로 적어도 10㎛ 이상인 것이 적당하며, 특히 10∼100㎛일 경우 바람직한 전기전도성, 내화학적 성질을 나타내는데 100㎛을 초과할 경우 이의 제조곤란성 및 상기 전도도에 영향을 미쳐 나쁜영향을 미칠 수 있다.In addition, since the thickness of the active thin film layer is related to the durability of the electrode, the electrode life is required to be maintained for at least 7 years or more, so it is appropriate that the thickness is at least 10 μm. If it exceeds 100㎛ to exhibit the properties can affect its manufacturing difficulties and the conductivity may adversely affect.

더군다나 전술한 바와 같이 TiOy의 y값 조절로 전기 전도성을 조절할 수 있고, TiOy층의 두께 조절로 전극의 수명을 기존보다 장기간 유지시킬 수 있는 것으로 TiOy의 y값은 2에 가까우면 가까울수록 좋으나 제조설비의 제한등으로 그리고 후술하는 전극촉매층(티타늄 산화물과 백금족 산화물)의 루타일 구조와 동일한 구조를 가지는 영역으로 1.7≤y≤1.8 및 두께 10∼100㎛의 조건을 공통으로 만족시키는 전극이 제조경제성, 상기 전도도 및 내구성 측면에서 가장 바람직한 결과를 보인다.Furthermore, as described above, the electrical conductivity can be controlled by controlling the y value of TiOy, and the lifetime of the electrode can be maintained longer than before by controlling the thickness of the TiOy layer. The closer the y value of TiOy is to 2, the better the manufacturing equipment. The electrode having the same structure as the rutile structure of the electrode catalyst layer (titanium oxide and platinum group oxide) to be described later, and satisfies the conditions of 1.7 ≦ y ≦ 1.8 and thickness of 10 to 100 μm in common, The most preferable result in terms of the conductivity and durability.

이들 활성박막층의 y값 및 두께는 소성온도, 가스의 유입량, 소성시간, 전처리등에 의해 값이 변화하는데, 소성온도 400∼1200℃, 바람직하기로는 약 400℃이며, 가스유입량은 40∼90cc/min, 바람직하기로는 약 50cc/min이며, 소성시간은 10초∼30분, 바람직하기로는 약 10분정도이다.The y value and thickness of these active thin film layers vary depending on the firing temperature, the gas inflow amount, the firing time, and the pretreatment. The firing temperature is 400 to 1200 ° C, preferably about 400 ° C, and the gas flow amount is 40 to 90 cc / min. Preferably, it is about 50 cc / min, and baking time is 10 second-30 minutes, Preferably it is about 10 minutes.

상기에서 온도가 1200℃를 초과할 경우 전극의 표면에서 활성층(TiOy)이 박리되며, 온도가 너무 낮으면 원하는 값이 나오지 않는다.If the temperature is above 1200 ℃ the active layer (TiOy) is peeled off the surface of the electrode, if the temperature is too low, the desired value does not come out.

또한, 본 발명은 y값이 0.1∼1.999이고, 두께가 10∼100㎛이며, 구조가 루타 일 구조인 티타늄 기판상에 제조된 TiOy 활성박막층에 관한 것이다.The present invention also relates to a TiOy active thin film layer prepared on a titanium substrate having a y value of 0.1 to 1.999, a thickness of 10 to 100 µm, and a rutile structure.

일단 전극의 중간층이 형성된 후에는 전기화학 반응이 활성화되도록 전극에 촉매 부위를 제공하여야 하는데, 전기화학 촉매물질로는 주로 백금족 금속으로서 특히 루테늄, 이리듐 또는 이들의 합금이 바람직하다.Once the intermediate layer of the electrode has been formed, a catalytic site should be provided in the electrode to activate the electrochemical reaction. The electrochemical catalyst is preferably a platinum group metal, particularly ruthenium, iridium or an alloy thereof.

이들 금속 주로 이성분계 또는 삼성분계의 금속화합물을 전술한 중간층이 형성된 전극에 독일 민주공화국 특허 제1,671,422호에(Beer) 및 電氣化學 53.7(1985)에서 제시된 공지된 방법에 의해 도포시킨다.These metals, mainly bicomponent or ternary metal compounds, are applied to the electrodes on which the above-described intermediate layer is formed by the known methods described in German Democratic Republic Patent No. 1,671,422 (Beer) and Dens. 53.7 (1985).

즉, 백금족 금속 화합물을 염산과 같은 산과 용제(알코올류)에 용해시킨후 전극의 활성층 위에 도포시킨다. 이후 백금족 화합물이 산화물로 형성될 수 있도록 열처리를 한다. 열처리 과정동안 활성전극위에 도포시킨 전극 촉매물은 열적팽창에 의해 균열이 일어나며, 균열이 된 부분은 전기분해시 가스(염소)발생반응을 활성화시키는 자리를 제공한다. 바람직한 열처리 온도는 470∼480℃이며, 이때 피복되는 금속의 양은 260㎛/㎠이다.That is, the platinum group metal compound is dissolved in an acid such as hydrochloric acid and a solvent (alcohols), and then coated on the active layer of the electrode. Thereafter, heat treatment is performed such that the platinum group compound is formed of an oxide. The electrode catalyst coated on the active electrode during the heat treatment cracks due to thermal expansion, and the cracked portion provides a place for activating a gas (chlorine) generation reaction during electrolysis. Preferable heat treatment temperature is 470-480 degreeC, and the quantity of metal coat | covered is 260 micrometer / cm <2>.

제1도 및 제2도를 비교해보면, 본 발명에 의한 중간박막층을 가지는 전극촉매층은 전극표면에서 염소가스의 발생을 촉진시키고, 빨리 표면에서 이탈될 수 있는 많은 자리를 제공하고 있음을 알수 있다.Comparing FIG. 1 and FIG. 2, it can be seen that the electrode catalyst layer having the intermediate thin film layer according to the present invention promotes the generation of chlorine gas at the electrode surface and provides many sites that can be quickly detached from the surface.

또한, 본 발명은 티타늄기재, y값이 적어도 0.1이상인 TiOy 활성박막층 및 전기화학촉매층으로 구성된 전해조용 금속양극에 관한 것이다.The present invention also relates to an electrolytic cell metal anode composed of a titanium base, a TiOy active thin film layer having an y value of at least 0.1 or more, and an electrochemical catalyst layer.

이 금속양극은 금속알칼리 수용액의 이온교환막 공정의 4kA/㎡의 고전류 밀도에서 운전에 적합하도록 전술한 방법에 의해 제조되는 것이다.This metal anode is produced by the above-described method so as to be suitable for operation at a high current density of 4 kA / m 2 in the ion exchange membrane process of aqueous alkali metal solution.

이상 상술한 바와 같이 제조된 전극은 다음과 같은 작용 및 효과가 있다.The electrode manufactured as described above has the following functions and effects.

즉, 첫째 ; 적합한 조건의 조절에 의해 형성되는 활성화 티타늄 산화층은 기재와 전극촉매층과 구조적으로 중간에 위치하여 기재와 전극촉매층과 좋은 결합력을 유지시키는데 좋은 효과를 제공한다. 둘째 ; 전해조 온도의 급격한 변화에도 좋은 결합력을 주기 때문에 전극의 내구성에 매우 좋은 결과를 제공한다. 셋째 ; 활성 티타늄 산화층은 전기 촉매층의 열전도도와 비슷하게 되어 전기 촉매층 도포후 열처리시 좋은 결합력을 유지시켜 준다. 넷째 ; 중간 활성 티타늄 산화층은 매우 뛰어난 전기 전도성을 지니게 된다.That is, first; The activated titanium oxide layer formed by controlling the appropriate conditions is structurally located between the substrate and the electrocatalyst layer to provide a good effect of maintaining good bonding force with the substrate and the electrocatalyst layer. second ; It provides a good bonding force even when the temperature of the electrolyzer changes rapidly, which is very good for the durability of the electrode. third ; The active titanium oxide layer is similar to the thermal conductivity of the electrocatalyst layer, thereby maintaining a good bonding force during heat treatment after applying the electrocatalyst layer. fourth ; The intermediate active titanium oxide layer has very good electrical conductivity.

이하 실시예 및 비교실시예를 통해 본 발명의 제조방법 및 그 효과에 대해서 좀더 상술하기로 한다. 그러나 다음의 실시예가 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the production method and effects thereof of the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the following examples do not limit the scope of the present invention.

실시예 1∼5.Examples 1-5.

티타늄(1×1×0.1㎤)의 양면을 샌드브래스터에 의하여 α-알루미나샌드(150 내지 100㎛)를 사용하여 각 면을 약 2분간 균일하게 브래스트 처리하였다. 다음에 내용적 1000cc의 비이커에 옥살릭산을 넣고, 여기에 상기의 시료를 넣고 80℃에서 1시간동안 화학처리를 한다. 이는 티타늄 표면에 형성된 티타늄 산화막 및 불순물을 제거키 위한 것이다.Both surfaces of titanium (1 × 1 × 0.1 cm 3) were uniformly blasted on each side for about 2 minutes using α-alumina sand (150-100 μm) by sandblasting. Next, oxalic acid is added to a beaker with an inner volume of 1000 cc, and the sample is added thereto, followed by chemical treatment at 80 ° C for 1 hour. This is to remove the titanium oxide film and impurities formed on the titanium surface.

그 후에 증류수로 세척을 한다. 그 후에 본 시편을 400℃, 600℃, 800℃, 1000℃, 1200℃의 전기로에 넣고 CaSO4칼람을 통과한 공기를 80cc/min로 전기로에 유입시킨다.Then wash with distilled water. Thereafter, the specimens were placed in an electric furnace at 400 ° C., 600 ° C., 800 ° C., 1000 ° C., and 1200 ° C., and air passed through a CaSO 4 column was introduced into the electric furnace at 80 cc / min.

시편이 전기로에서 정체되는 시간은 10분정도이다. 전극의 기능을 가지게 하기 위하여, 본 TiOy 활성화 층을 가진 기재에 전기화학 촉매를 피복시킨다. 피복방법은 하기 표 1의 조성으로 염화루테늄, 염화티탄 및 염산 수용액으로 된 혼합액을 기전극 위에 6회 도포하고, 대기중에서 475℃로 가열소성하여 피복금속전극을 제작한다.(電氣化學 53.7(1985))The time for the specimen to stall in the furnace is about 10 minutes. In order to have the function of the electrode, an electrochemical catalyst is coated on the substrate with the present TiOy activation layer. In the coating method, a mixed solution of ruthenium chloride, titanium chloride, and hydrochloric acid aqueous solution was applied six times on the base electrode with the composition shown in Table 1 below, and calcined at 475 ° C. in the air to prepare a coated metal electrode. (電氣 化學 53.7 (1985) ))

실시예 6∼10Examples 6-10

실시예 1에서 수행한 전처리 과정을 거친 다음에 티타늄시트를 400℃, 600℃, 800℃, 1000℃, 1200℃ 온도에 있도록 전기로를 만든후, 물이 포화된 질소가스를 50cc/min로 30분간 전기로에 넣어준다.After the pretreatment performed in Example 1, the titanium sheet was made at 400 ° C, 600 ° C, 800 ° C, 1000 ° C, and 1200 ° C, and the water was saturated with nitrogen gas at 50 cc / min for 30 minutes. Put it in the electric furnace.

그 다음, 전기로내를 진공펌프를 이용하여 진공상태로 만든다. 이후에는 실시예 1에서와 같이 하기 표 1의 조성으로 루테늄과 티타늄 산화물 수용액을 피복하여 전극을 제조한다.The furnace is then vacuumed using a vacuum pump. Thereafter, as in Example 1, the electrode was prepared by coating ruthenium and titanium oxide aqueous solution with the composition shown in Table 1 below.

실시예 11∼15Examples 11-15

실시예 1에서와 같은 방법으로 티타늄 시트를 전처리한후 하기 표 1의 조성으로 루테늄-티타늄-이리듐 산화물의 코팅물을 형성시켜 전극에 6회 이상 도포시켜 전극을 제조한다.After pretreatment of the titanium sheet in the same manner as in Example 1 to form a coating of ruthenium-titanium-iridium oxide in the composition of Table 1 to apply to the electrode six times or more to prepare the electrode.

실시예 16∼20Examples 16-20

실시예 2와 동일한 방법으로 티타늄 시트는 전처리를 한후 하기 표 1의 조성으로 루테늄-티타늄-이리듐산화물의 코팅물을 티타늄 시트에 6회 이상 도포시켜 전극을 제조한다.In the same manner as in Example 2, the titanium sheet was pretreated and then coated with a coating of ruthenium-titanium-iridium oxide to the titanium sheet six times or more to prepare an electrode.

이상과 같이 제조된 각 전극을 양극으로하여 1M NaCl과 2M HClO4수용액중에서 전해액 온도 25℃, 전류밀도 50kA/㎡의 조건으로 전해실험을 하여 전류의 변화로 인한 전극의 수명을 측정하였으며, 또한 S.C.B 전위를 측정하여 전극의 성능을 측정하여 표 1에 기재하였다.Electrode experiments were carried out under the conditions of electrolyte temperature of 25 ° C. and current density of 50 kA / m2 in 1M NaCl and 2M HClO 4 aqueous solution using each electrode prepared as above as an anode. The potential of the electrode was measured to measure the potential, and is shown in Table 1 below.

비교실시예 1∼3Comparative Examples 1 to 3

종래의 공기산화 또는 수증기 산화시킨 중간활성박막층이 없는 전극을 하기 표 1과 같은 조성의 합금으로 상기 실시예와 같은 방법을 이용하여 도포시킨후 같은 방법으로 전극의 성능을 측정하여 표 1에 *표시로서 기재하였는바, 표 1에서 표시된 바와 같이 본 발명에 의한 3층구조를 가지는 전극은 종래의 것에 비해 2배이상의 수명을 가지며, 본 알카리금속 용액의 전해에 매우 우수함을 알수 있다.The electrode without a conventional air oxidized or steam oxidized intermediate active thin film layer was coated with an alloy having the composition as shown in Table 1 below using the same method as in Example, and the performance of the electrode was measured by the same method. As described in Table 1, the electrode having a three-layer structure according to the present invention has a lifespan of two times or more compared with the conventional one, and it can be seen that it is very excellent in electrolysis of the alkali metal solution.

[표 1]TABLE 1

Figure kpo00001
Figure kpo00001

Claims (16)

수용성 전해질을 함유하는 전해조에서 양극으로 사용되는 전극을 제조하는데 있어서, 티타늄 기재를 400∼1200℃에서 공기 또는 수분이 포화된 질소로 처리하여 y값이 적어도 0.1 이상인 TiOy 활성박막층을 형성시키는 것을 특징으로 하는 전해조용 금속양극의 제조방법.In preparing an electrode used as an anode in an electrolytic cell containing a water-soluble electrolyte, a titanium substrate is treated with nitrogen saturated with air or moisture at 400 to 1200 ° C. to form a TiOy active thin film layer having a y value of at least 0.1. Method for producing a metal anode for an electrolytic cell. 제1항에 있어서, y값이 0.1∼1.999인 것을 특징으로 하는 전해조용 금속양극의 제조방법.The method for producing an electrolytic cell metal anode according to claim 1, wherein y is 0.1 to 1.999. 제2항에 있어서, y값이 1.6∼1.999인 것을 특징으로 하는 전해조용 금속양극의 제조방법.The method for producing an electrolytic cell metal anode according to claim 2, wherein the y value is 1.6 to 1.999. 제3항에 있어서, y값이 1.95∼1.999인 것을 특징으로 하는 전해조용 금속양극의 제조방법.The method for producing a metal anode for an electrolytic cell according to claim 3, wherein the y value is 1.95 to 1.999. 제1항 또는 제2항에 있어서, 활성박막층의 두께가 적어도 10㎛인 것을 특징으로 하는 전해조용 금속양극의 제조방법.The method according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the active thin film layer is at least 10 µm. 제5항에 있어서, 활성박막층의 두께가 10∼100㎛인 것을 특징으로 하는 전해조용 금속양극의 제조방법.The method of manufacturing a metal anode for an electrolytic cell according to claim 5, wherein the thickness of the active thin film layer is 10 to 100 µm. 제1항 또는 제2항에 있어서, 활성박막층의 구조가 루타일 구조인 것을 특징으로 하는 전해조용 금속양극의 제조방법.The method of claim 1 or 2, wherein the active thin film layer has a rutile structure. 제1항에 있어서, 공기 또는 수분이 포화된 질소가스로 10초∼30분간 처리하는 것을 특징으로 하는 전해조용 금속양극의 제조방법.The method of manufacturing a metal anode for an electrolytic cell according to claim 1, which is treated with air or moisture-saturated nitrogen gas for 10 seconds to 30 minutes. y값이 0.1∼1.999이고, 두께가 10∼100㎛이며, 그 구조가 루타일 구조인 티타늄 기판상에 제조된 TiOy 활성박막층.A TiOy active thin film layer prepared on a titanium substrate having a y value of 0.1 to 1.999, a thickness of 10 to 100 µm, and a structure of a rutile structure. 수용성 전해질을 함유하는 전해조에서 양극으로 사용되는 전극을 제조하는데 있어서, 티타늄 기재상을 400∼1200℃에서 공기 또는 수분이 포화된 질소로 처리하여 y값이 적어도 0.1이상인 TiOy 활성박막층을 형성시키고, 전기화학 촉매층을 형성시키는 것을 특징으로 하는 전해조용 금속양극의 제조방법.In preparing an electrode used as an anode in an electrolytic cell containing a water-soluble electrolyte, a titanium substrate is treated with nitrogen saturated with air or moisture at 400 to 1200 ° C. to form a TiOy active thin film layer having a y value of at least 0.1, and A method of producing a metal anode for an electrolytic cell, characterized by forming a chemical catalyst layer. 제10항에 있어서, 전기화학 촉매가 루테늄, 이리듐, 티타늄들의 산화물중 하나 또는 둘이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전해조용 금속양극의 제조방법.The method of claim 10, wherein the electrochemical catalyst is composed of one or two or more of oxides of ruthenium, iridium, and titanium. 제10항에 있어서, 전기화학 촉매층이 주기율표상의 ⅣB∼ⅥB의 백금속 금속중 하나 또는 그 이상의 합금인 것을 특징으로 하는 전해조용 금속양극의 제조방법.The method of claim 10, wherein the electrochemical catalyst layer is an alloy of one or more of IVB-VIB white metal metal on the periodic table. 제10항에 있어서, y값이 0.1∼1.999인 것을 특징으로 하는 전해조용 금속양극의 제조방법.The method for producing an electrolytic cell metal anode according to claim 10, wherein the y value is 0.1 to 1.999. 제10항 또는 제13항에 있어서, 활성박막층의 두께가 10∼100㎛인 것을 특징으로 하는 전해조용 금속양극의 제조방법.The method for producing an electrolytic cell metal anode according to claim 10 or 13, wherein the thickness of the active thin film layer is 10 to 100 µm. 제10항 또는 제13항에 있어서, 활성층의 구조가 루타일 구조인 것을 특징으로 하는 전해조용 금속양극의 제조방법.The method for producing an electrolytic cell metal anode according to claim 10 or 13, wherein the structure of the active layer is a rutile structure. 티타늄기재, y값이 적어도 0.1이상인 TiOy 활성박막층 및 전기화학 촉매층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전해조용 금속양극.An electrolytic cell metal anode comprising a titanium base, a TiOy active thin film layer having an y value of at least 0.1 or more, and an electrochemical catalyst layer.
KR1019880016016A 1988-12-01 1988-12-01 Electrolytic metallic electrode and process KR910002101B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019880016016A KR910002101B1 (en) 1988-12-01 1988-12-01 Electrolytic metallic electrode and process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019880016016A KR910002101B1 (en) 1988-12-01 1988-12-01 Electrolytic metallic electrode and process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR900010056A KR900010056A (en) 1990-07-06
KR910002101B1 true KR910002101B1 (en) 1991-04-03

Family

ID=19279837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019880016016A KR910002101B1 (en) 1988-12-01 1988-12-01 Electrolytic metallic electrode and process

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR910002101B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
KR900010056A (en) 1990-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7232509B2 (en) Hydrogen evolving cathode
EP1616046B1 (en) Electrocatalytic coating with platinium group metals and electrode made therefrom
KR100735588B1 (en) Cathode for electrolysing aqueous solutions
US4052271A (en) Method of making an electrode having a coating containing a platinum metal oxide thereon
US6251254B1 (en) Electrode for chromium plating
JP4673628B2 (en) Cathode for hydrogen generation
HU195679B (en) Electrode for electrochemical processis first of all for elctrochemical celles for producing halogenes and alkali-hydroxides and process for producing them
US5019224A (en) Electrolytic process
US7001494B2 (en) Electrolytic cell and electrodes for use in electrochemical processes
KR870001769B1 (en) Electrodes and method for its manufacture
KR960016418B1 (en) Dimensionally stable anodes and their use in the preparation of alkali metal dichromates and chromic acid
US5035789A (en) Electrocatalytic cathodes and methods of preparation
US4584085A (en) Preparation and use of electrodes
US4012296A (en) Electrode for electrolytic processes
US8702877B2 (en) Cathode member and bipolar plate for hypochlorite cells
EP0039171B1 (en) A method for the electrolysis of an aqueous solution of an alkali metal chloride and an electrolytic cell therefor
FI84496B (en) ANOD FOER ANVAENDNING FOER FRAMSTAELLNING AV VAETEPEROXIDLOESNING OCH FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV ANODEN.
US3945907A (en) Electrolytic cell having rhenium coated cathodes
US4401529A (en) Raney nickel hydrogen evolution cathode
KR910002101B1 (en) Electrolytic metallic electrode and process
JPH0257159B2 (en)
JP3621148B2 (en) Electrode for electrolysis and method for producing the same
US4871703A (en) Process for preparation of an electrocatalyst
KR860700273A (en) Complex Catalytic Substance for Electrolytic Electrode and Method of Manufacturing the Same
US3677917A (en) Electrode coatings

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
G160 Decision to publish patent application
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20080324

Year of fee payment: 18

EXPY Expiration of term