NL8101934A - Kathode voor het uitvoeren van een elektrochemische reactie, werkwijze voor het vervaardigen van de kathode en elektrolytische cel met een dergelijke kathode. - Google Patents

Kathode voor het uitvoeren van een elektrochemische reactie, werkwijze voor het vervaardigen van de kathode en elektrolytische cel met een dergelijke kathode. Download PDF

Info

Publication number
NL8101934A
NL8101934A NL8101934A NL8101934A NL8101934A NL 8101934 A NL8101934 A NL 8101934A NL 8101934 A NL8101934 A NL 8101934A NL 8101934 A NL8101934 A NL 8101934A NL 8101934 A NL8101934 A NL 8101934A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
cathode
solution
matrix
nickel
ruthenium
Prior art date
Application number
NL8101934A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Johnson Matthey Co Ltd
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 Johnson Matthey Co Ltd filed Critical Johnson Matthey Co Ltd
Publication of NL8101934A publication Critical patent/NL8101934A/nl

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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/075Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound
    • C25B11/081Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound the element being a noble metal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • 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
    • 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
    • C25B11/097Electrodes 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 comprising two or more noble metals or noble metal alloys
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

-1- 21874/Vk/mb * - + 4
Korte aanduiding: Kathode voor het uitvoeren van een elektrochemische reactie, werkwijze voor het vervaardigen van de kathode en elektrolytische cel met een dergelijke kathode.
5 De uitvinding heeft betrekking op een kathode voor het uitvoeren van een ê-elektrochemische reactie in oplossing. De uitvinding heeft verder betrek-. king op een werkwijze van het vervaardigen van de kathode en op een elektrolytische cel met een dergelijke kathode. Met name heeft de uitvinding betrekking op een kathode voor het uitvoeren van een elektrochemische re-10 actie in oplossing zoals voor een elektrolyse van een alkalimetaalzout. Alkalimet aalhydroxyden worden met name aan een elektrolyse onderworpen in een cel voor water-elektrolyse, ter verkrijging van waterstof bij de kathode en zuurstof bij de anode.
Alkalimetaalzouten, waarbij het zout het chloride is, worden met name on-15 derworpen aan een elektrolyse in een zogenaamde (chlooralkalicel) waarbij een oplossing van het alkalimetaalchloride, met name natriumchloride, wordt geëlektrolyseerd ter verkrijging van natriumhydroxyde in oplossing en bij de anode en kathode wordt respectievelijk chloorgas en waterstofgas ontwikkeld. Een vorm van een chlooralkalicel die tegenwoordig wordt 20 toegepast, is een diafragmacel waarin de anode en kathode van elkaar zijn gescheiden door een diafragma waardoor het elektrolyt kan stromen van de anoderuimten naar de kathoderuimten, zodat alkaliloog wordt bereid en ver--zameld' in de kathoderuimte. Het diafragma wordt bij voorkeur gevormd uit asbest, glasvezels of dergelijke. Bij "steady-state"-bewerkingsomstandig-25 heden wordt een zoutoplossing continu toegevoerd aan de anoderuimte en deze passeert het diafragma naar de kathoderuimte waarin het oppervlak van het katholyt wordt gehandhaafd op een niveau dat iets lager is dan van het ano-lyt door het continu opvoeren van de bereide alkaliloog, waarbij de snelheid van het afvoeren hiervan variabel is zodat een zekere mate van rege-3° ling mogelijk is voor de alkaliloogconcentratie. Een andere vorm van een chlooralkalicel is een ionen-uitwisselmembraancel waarin het diafragma in de diafragmacel wordt vervangen door een ionen-uitwisselraembraan. Het gebruik van een ionen-uitwisselmembraancel maakt het mogelijk om loog te bereiden met een hogere zuiverheid en met een hogere concentratie in verge-35 lijking met het gebruik van diafragmacelïen, hetgeen althans gedeeltelijk is toe te schrijven aan het feit dat membranen de migratie van ionen voor-•komen die een onzuiverheid bewerkstelligen in de kathoderuimte.
Met name zijn de diafragma-membraancellen evenals de anodes vervaardigd 8101934 -2- 21874/Vk/mb uit grafiet of rutheniumhoudende titaan en de kathodes vervaardigd uit zacht staal.
Het principe wordt weergegeven in het volgende elektrochemische schema waaruit de celreacties blijken.
5 a) Bij de anode: · 2 Cl”-^ C12 + 2 e” en
b) Bij de kathode: 2, H^O + 2 e -+ 2 OH
De kathodereactie bestaat.met name uit het bereiden en de adsorptie van atomaire waterstof, welke reactie wordt weergegeven door: H^O + e -£ H(geadsorbeerd) + 0H~ 10 waarbij, bij een overpotentiaal met de waarde 0 deze reactie in reversibel evenwicht is met moleculaire waterstof volgens de volgende vergelijking: 2 H(geadsorbeerd) -------N H^
Bij een overpotentiaal van 0 wordt echter in feite geen gasvormige waterstof ontwikkeld.·Ten einde de ontwikkeling van de moleculaire waterstof te 15 bewerkstelligen moet de potentiaal worden verhoogd zodat een waterstof-overpotentiaal wordt bewerkstelligd, hetgeen wordt weergegeven door: H(geadsorbeerd) + H^O + e” desorptie \H^(gas) + OH-
Bij bekende cellen wordt onder toepassing van kathoden, vervaardigd uit zacht staal, de vereiste waterstof-overpotentiaal bewerkstelligd met een ΟΛ —2 cu grootte van 300-500 mV bij een stroomdichtheid van 250 mA.cm en bij een temperatuur- van 80-90 °C.
, Met de komst van de.membraan-chloqralkalicellen, die. werken met. minder.,. .. . . .·. ... katholyten, is meer aandacht gericht op de mogelijkheid van het ontwikkelen van met katalysator bedekte kathoden, die normaal onderhevig zijn aan 25 vergiftiging door onzuiverheden, ten einde de waterstof-overpotentiaal te verminderen en zodoende een meer economische bewerking van de cel mogelijk te maken, zodat de kosten van de elektrische energie, hetgeen de grootste kostenpost is bij het in werking houden van dergelijke elektrolysecellen kunnen worden verlaagd.
3° Verrassenderwijs is gebleken dat dit mogelijk is door het toepassen van een kathode volgens de uitvinding en deze wordt hierdoor gekenmerkt dat de kathode bestaat uit een elektrisch geleidende matrix met hierop aange- .....
bracht een elektrokatalytische laag die een edelmetaal bevat. De katalytische oppervlaktelaag is dun en wordt aangebracht onder toepassing van 35 een «displacement-aanbrengingstechniek".
Volgens een ander aspect van de uitvinding wordt zodoende een kathode verkregen die kan worden toegepast bij een elektrochemische reactie in oplossing, welke kathode bestaat uit een elektrisch geleidende matrix met hier- 8101934 t ? t i -3- 21874/Vk/mb op een oppervlak van een elektrokatalyfcisch edelmetaal bevattend neerslag. Het is gebleken dat de minimale hoeveelheid edelmetaal die wordt opgebracht per oppervlakte-eenheid van het kathodeoppervlak, vereist voor een effectieve bewerking lager is dan de minimaal vereiste hoeveelheid ter 5 verkrijging van een continu elektrisch geleidend neerslag. Het elektrokata-lytische neerslag dat op deze wijze is verkregen bestaat in het algemeen uit een discontinue film of uit dendrieten die bestaan uit nodulen van edelmetaal met oppervlakken van de matrix hiertussen,. waarmee een uitgebreid continu of discontinu netwerk wordt verkregen waarbij het elektrcka-Ί0 talytische neerslag bij voorkeur een hoog oppervlak heeft per geometrische oppervlakte-eenheid van de matrix. Het edele metaal wordt met naipe 2 opgebracht in een hoeveelheid van 0,01-10 mg/em bij voorkeur in een hoe- 2 2 veelheid van 0,03-5 mg/cm met name in een hoeveelheid van 0,06-1,2 mg/cm , waarbij de elektrokatalytische activiteit voldoende hoog is bij deze hoe- 12 veelheden.
De grootte van het oppervlak is afhankelijk van de ruwheid van het oppervlak en kan worden weergegeven door de ”ruwheids-factor", die is gedefinieerd als de ware grootte van het oppervlak van de elektrode per eenheid geometrisch oppervlak. Het is gebleken dat de ruwheid van een aantal elektrode-20 oppervlakken zowel van bekende elektroden en van kathoden volgens de uitvinding, een makkelijk hanteerbare maat is die makkelijk kan worden bepaald op basis van de capaciteit van de elektrochemische dubbele laag. De ' rüwheidsfactoren vóór zuiver nikkel, ‘dat is geruwd door een aantal bewerkingen, zoals door het bestralen door de spuiten, het met een zuur etsen 2 2 25 en dergelijke varieert van 10 tot 50 cm /cm geometrisch oppervlak. In vergelijking hiermee is de ruwheidsfactor voor kathoden volgens de uitvinding 2 2 gelegen tussen 100 en 500, bij voorkeur tussen 200 en 300 cm /cm geometrisch oppervlak, in afhankelijkheid van de hoeveelheid opgebracht metaal en van de voorbewerking.
30 De elektrisch geleidende matrix waarop het edele metaal is aangebracht is bij voorkeur vervaardigd uit een materiaal dat bestendig is tegen aantasting door alkalimetaalhydróxyden, met name bestendig tegen deze stoffen bij een concentratie van 30-40 gew.% en bij verhoogde temperatuur namelijk bij 80-90 °C, hetgeen de temperatuur is waarbij de chlooralkalicellen worden ge-35 bruikt en waarbij water-elektrolyseeellen worden gebruikt vanwege de ohmse weerstand bij hogere temperatuur. Verder geldt dat door de bij voorkeur toegepaste werkwijze voor het vervaardigen van de elektroden volgens de uitvinding, zoals hieronder nader zal worden toegelicht, het materiaal in 8101934 -4- 21874/Vk/mb r* * v » staat moet zijn om een elektro-opgebracht neerslag aan te nemen door laag-vorming door middel van onderdompeling. Geschikte materialen omvatten nik-. kei, koper en legeringen van nikkel en/of koper, waaronder ook legeringen zijn begrepen die ijzer, kobalt en chroom bevatten. Het is gebleken dat bepaal-5 de roestvrije staalsoorten met voldoende goed resultaat kunnen worden toegepast, met name austeniet roestvrijstaal dat nikkel bevat en niet minder dan 12% chroom. Geschikte roestvrije staalsoorten omvatten staalsoorten die kunnen worden weergegeven als 18/8-roestvrijstaal, met name AISI-347, 310, 304 en 321. Andere geschikte nikkelhoudende legeringen zijn legeringen die 10 bekend zijn onder de merkaanduiding "Inconel”, "Inconel"-600 en 625 en "ïncalloy" zoals "Incalloy-800, 825 en DS".
De matrix kan de drager vormen, hetgeen het substraat is voor de kathode of kan bestaan uit een laag aangebracht op een drager, bijvoorbeeld van zacht staal. Het matrixmateriaal kan wanneer het is aangebracht op een 15 verdere drager bij voorkeur hierop zijn aangebracht door middel van een bekende elektroplate-bewerking of door middel van een stroomvrije bekledingstechniek.
Het bij voorkeur toegepaste matrixmateriaal is nikkel, dat kan zijn aangebracht op een drager van zacht staal, maar het is gewenst om het kathode-20 substraat te vormen en hierop direct het elektrokataiytische edele metaalhoudende neerslag aan te brengen. Roestvrij staal is ook geschikt voor de vorming van het kathodesubstraat en voor het hierop direct aanbrengen ’·: ·' "vair het‘"'neerslag' da£- hSt^elelitrokat'slytische' "édele metaal bevat, hoewel ' het ook kan worden voorzien van een neerslag van een elektrisch geleidend 25 matrixmateriaal, bijvoorbeeld nikkel, voordat het elektrokat'alytische neerslag wordt aangebracht.
Het kathodeoppervlak dat het elektrokatalytische edele metaalhoudende neerslag bevat bestaat bij voorkeur uit een edel metaal of een mengsel van legeringen van twee of meer edele metalen maar kan een of meer basis-30 metalen bevatten zoals koper of nikkel. Onder "edele metalen" worden metalen uit de 01atinagroep verstaan, zilver en goud en met de metalen uit de platinagroep worden bedoeld platina, rhodium, ruthenium, palladium, iridium en osmium. Bij voorkeur wordt platina, rhodium en/of ruthenium gebruikt, met name ruthenium en legeringen van mengsels hiervan met platina.
35 Het is gebleken dat een zeer effectieve methode voor het aanbrengen van het edele metaalhoudende meerslag op de matrix de verdringings-opbrengtechniek is. Deze techniek resulteert verrassenderwijs in een neerslag dat sterk hecht aan de matrix en dat zeer goed bestand is tegen krassen en afbladde- 8101934 t' * -5- 21874/Vk/mb * * ren. Verder mag worden aangenomen dat het zelf-herstellende eigenschappen heeft na krasvorming.
De uitvinding heeft eveneens betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van de kathode door een elektrochemische reactie in oplossing, waar-5 bij deze werkwijze bestaat uit het in contact brengen van een elektrisch geleidende matrix met een verbinding van een edel metaal in oplossing, zodat ten minste een bepaalde hoeveelheid van het edele metaal wordt uitgewisseld met een bepaalde hoeveelheid van het materiaal uit de matrix en het edele metaal wordt neergeslagen op de matrix.
10 De verbinding van het edele metaal kan bestaan uit een zout of een complex en het oplosmiddel is met name water, hoewel ook andere oplosmiddelen hierbij kunnen worden toegepast. Wanneer platina wordt neergeslagen kan chloor-platinazuur worden toegepast als de te gebruiken verbinding waaruit platina wordt gevormd en wanneer rhodium of ruthenium moet worden neergeslagen kan 15 respectievelijk rhodiumtrichloride of rutheniumtrichloride worden toegepast.
Het in contact brengen van de matrix met de oplossing kan worden bewerkstelligd door onderdompelen, door sproeien of volgens een andere makkelijk toepasbare techniek. Voor het onderdompelen 'verdient het de voorkeur dat het edele metaal aanwezig is in een concentratie tussen 0,05 en 10 g/1, bij 20 voorkeur 1-4 g/1 berekend op het metaal, terwijl voor het besproeien een hogere concentratie kan worden toegepast bijvoorbeeld tussen 0,1 en 100 g/1, bij voorkeur 5-30 g/1.
"* · · Ten einde de'reactiesnelheid te verhogen kan het noodzakelijk zijn om een zuur toe te voegen, waartoe gewoonlijk dat zuur wordt toegepast met hetzelf-25 de anion als het zout van het edele metaal. Rhodium en ruthedium, die worden neergeslagen uit het chloride, worden bijvoorbeeld met een hogere snelheid neergeslagen door het toevoegen van zoutzuur.
De temperatuur waarbij het edele metaal wordt neergeslagen kan worden gevarieerd tussen kamertemperatuur en het kookpunt bij atmosferische druk van de 30 oplossing. Wanneer chloorplatinazuur wordt toegepast kan de neerslagvorming worden bewerkstelligd bij kamertemperatuur, terwijl temperaturen van ongeveer 80 °C de voorkeur verdienen wanneer rhodiumtrichloride en rutheniumtrichloride worden toegepast.
Het matrixmateriaal heeft bij voorkeur een elektrode-potentiaal die aanzien-35 lijk afwijkend is van die van de edele metalen, zodat de reactie, waarbij het neerslag wordt gevormd, zoals boven aangegeven, spontaan plaats heeft, te weten zonder dat het nodig is om een reductiemiddel toe te voegen. Het is met name gevonden dat een neerslagtijd tot 30 minuten gewoonlijk voldoende is 81 0 1 93 4 ___ -6- 21874/Vk/mb om de vereiste hoeveelheid metaal aan te brengen en voldoende goede neerslagen zijn verkregen binnen 5 minuten, hoewel de opbrengtijd temperatuursaf-hankelijk is. Een bepaalde hoeveelheid van het metaal waarop de matrix is gebaseerd gaat geleidelijk in oplossing en wordt uitgewisseld tegen het edele 5 metaal, waarbij het matrixmetaal opnieuw kan worden neergeslagen samen met het edele metaal.
In tabel A zijn enkele gegevens vermeld met betrekking tot de opgebrachte hoeveelheden metaal, bewerkstelligd met diverse concentraties van het edele metaal en opbrengtijden voor het aanbrengen van platina op een nikkelmatrix, 10 zodat een elektrode wordt verkregen met een nikkelsubstraat. Het platina was aanwezig in de vorm van een waterige oplossing van chloorplatinazuur en de neerslagvorming werd bewerkstelligd bij omgevingstemperatuur.
TABEL A
15 chloorplatinai- · onderdompel tijd jPKebrachte hoeveelheid ..... concentratie (g/1 Pt)__(minuten)__(mg/crn )__ 1 5 0,06 20 2 5 0 j 175 4 5 0,263 4 10 0,738 i' ' 20 ‘ 1,188 25 j________
Het is gebleken dat de stabiliteit en/of het gedrag van het neerslag van het 'edele metaal kan worden verbeterd door een bewerking uit te voeren bij ver-30 hoogde temperatuur. De warmtebehandeling kan worden uitgevoerd bij een temperatuur tussen 200 en 400 °C gedurende een periode die varieert van 30 minuten tot 2 of 3 uren, afhankelijk van de temperatuur, bijvoorbeeld een uur bij een temperatuur van 300 °C. De warmtebehandeling kan worden uitgevoerd in lucht.
35 Het kathodesubstraat kan diverse fysische vormen hebben, waarbij een van de mogelijke vormen een nagenoeg vlakke plaat is. Bij voorkeur wordt echter} om het makro-oppsrvlak te vergroten, gebruik gemaakt van een ruw gemaakte laag of plaat of een structuur met openingen wordt toegepast. Met een der-g^lijke structuur wordt een zeefvormige of geperforeerde structuur be- 8101934 -7- 21874/Vk/mb doeld zoals algemeen bekend is evenals een poreuze structuur zoals een gesinterd lichaam en metaal in schuimvorm of sponsvorm. Bij voorkeur is het oppervlak geruwd voordat de elektrokatalytische laag wordt aangebracht.
Een dergelijke ruwing kan worden uitgevoerd volgens een op zich bekende 5 techniek, zoals bestralen of zandstralen, etsen en dergelijke. De voorkeur wordt gegeven aan een etsbewerking met behulp van een zuur, bijvoorbeeld onder toepassing van salpeterzuur, eventueel in combinatie met bestralen.
De uitvinding heeft eveneens betrekking op de elektrolytische cellen, toe-10 gepast voor de elektrolyse van alkalimetaalhydroxyden en voor de elektrolyse van een zoutoplossing, welke cellen een kathode bevatten die bestaat uit een elektrisch geleidende matrix met hierop aangebracht een laag van neergeslagen elektrokatalytisch edel metaal.
Het is gebleken dat kathoden volgens de uitvinding de waterstof-overpotenti- 15 aal in chlooralkali- en waterelektrolysecellen verlagen in vergelijking 2 met de bekende kathoden bij een stroomdichtheid bij 200-300 mA/cm en bij een cel-bewerkingstemperatuur van ongeveer 80-90 °C met een waarde tot ongeveer 350 mV onder laboratoriumomstandigheden bij een opbrenging van het edele metaal in een kleine hoeveelheid, waarbij een verlaging wordt bewerk-20 stelligd tot ongeveer 200 mV onder minder gunstige bewerkingsomstandigheden. Bovendien wordt de beoogde werking gedurende enkele maanden of meer gehandhaafd bij continu gebruik hiervan. Daarom heeft de kathode en de hiermee ver- ·'· kregen cel een significant voordeel - bij de toegepaste bewerkingen, hetgeen leidt tot een kostenbesparende werkwijze voor de bereiding van de veel ge-25 bruikte chemicaliën zoals chloor, loog en waterstof.
Kathoden volgens de uitvinding kunnen ook worden toegepast voor de elektrolyse van andere alkalimetaalzouten bijvoorbeeld chloraten of nitraten van lithium of kalium en bij elektrolysecellen die worden toegepast onder hoge druk en/of temperatuur en waarbij bijvoorbeeld vloeibare chloor wordt be-30 reid.
De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden, waarbij verwezen is naar de bijgevoegde tekening. De voorbeelden geven nadere bijzonderheden met betrekking tot het vervaardigen van de kathode volgens de uitvinding en de tekening geeft nadere informatie over 35 de eigenschappen van de aldus verkregen kathoden.
Voorbeeld I
Het vervaardigen van een kathode uit zacht staal voorzien van een nikkellaag 8101934 -8- 21874/Vk/mb V * 1 waarop ruthenium is aangebracht.
Bij dit procédé werden de volgende trappen uitgevoerd.
1) Een substraat voor de elektrode bestaande uit zacht staal werd bedekt met een elektrisch geleidende matrix van nikkel volgens een standaard- 5 techniek voor het stroomvrij aanbrengen van nikkel in de vorm van een film met een dikte van 16-20 ;m, waarna het verkregen voorwerp werd ' verwarmd in lucht gedureride éen uur bij een temperatuur van 300 °C.
2) De bovenkant werd geruwd door "shotblast" en gezuiverd met aeeton, die weer werd verdampt.
10 3) Het andere oppervlak van de elektrode afgedekt met een maskeertape.
4) De elektrode werd geëtst gedurende 1 minuut in 2N salpeterzuur en gewassen met gedestilleerd water.
5) De matrix werd voorzien van een neerslag van ruthenium ter verkrijging van een elektrokathlytische laag door de matrix onder te dompelen in 15 een oplossing van rutheniumtrichloride met één g/1 Ru, welke oplossing was aangezuurd met zoutzuur met een pH van 1,8, welke onderdompeling gedurende 10 minuten plaatshad bij een temperatuur van 80 °C.
6) De kathode werd zorgvuldig gewassen met gedestilleerd water en droog geblazen. Het katalytische vlak had een gladde, gelijkmatig zilver- 20 grijze glans.
7) De elektrode werd ten slotte verwarmd in lucht gedurende 60 minuten bij een temperatuur van 300 °C.
‘:-v Voorbeeld ·ΙΙ·.:;’ïV.·· /:/ : '*V;' · λ ·*····' v ··· -··:
Het vervaardigen van een nikkel-kathode, voorzien van een katalytische 25 Pt/Ru laag.
2 1) Een elektrode uit nikkel met een oppervlak van 5 cm werd geruwd onder bestralen, ontvet met aeeton en gedroogd.
2) De elektrode werd geëtst in 2 N salpeterzuur gedurende 1 minuut, gewassen in gedestilleerd water en gedurende 15 minuten ondergedompeld in 30 een oplossing van bepaalde metaalzouten welke oplossing chloorplatina-zuur bevatte in een hoeveelheid van 25 ml (4 g/1 pt) en 25 ml rutheniumtrichloride (4 g/1 Ru) waarbij de pH 1,62 was.
3) Dé elektrode werd uit de oplossing verwijderd, goed gespoeld in gedestilleerd water en aan de lucht gedroogd. Het gekatalyseerde oppervlak 35 had een gelijkmatige, grijze vorm.
Voorbeeld III
Het vervaardigen van een kathode van roestvrij staal waarop een ruthenium,· laag was aangebracht.
8101934 -9- 21874/Vk/mb 1) Een substraat voor een elektrode bestaande uit roestvrij staal 2 (18/8) met een oppervlak van 5 cm werd door bestralen geruwd, ontvet met aceton en gedroogd.
2) Het substraat werd geëtst in 1N zoutzuur (pH is 0,62) gedurende 10 5 minuten bij een temperatuur van 60-65 °C en vervolgens gewassen met ge destilleerd water.
3) De elektrode werd vervolgens voorzien van een katalytische laag door onderdompelën in een oplossing van rutheniumtrichloride (1 g/1 Ru), aangezuurd met zoutzuur tot een pH van 0,62 gedurende 30 minuten bij 10 een temperatuur van 65 °C.
4) De kathode werd verwijderd uit de oplossing, gewassen met gedestilleerd water en gedroogd aan de lucht. De verkregen kathode had een gelijkmatig, donkergrijs uiterlijk.
Voorbeeld IV
15 Het vervaardigen van een nikkelelektrode, voorzien van een platinalaag.
2 1) Een elektrodesubstraat uit nikkel met een oppervlak van 5 cm werd aan het oppervlak geruwd door bestralen, ontvet in aceton en gedroogd aan de lucht.
2) De kathode werd geëtst door onderdompelen in 2N salpeterzuur gedurende 20 60 seconden bij kamertemperatuur en goed gewassen met gedestilleerd water.
3) De matrix werd voorzien van een elektrokatalytische laag door onder- - - ·'··' 'd'ompeÏën in'verdund chloorplatinazuur (2 g/1 Pt) gedurende 6 minuten bij een temperatuur van 22 °C. De kathode werd vervolgens uit de oplos- 25 sing verwijderd, gewassen in gedestilleerd water en aan de lucht ge- 2
droogd. De hoeveelheid platina op de kathode bedroeg 0,234 mg/cm . Voorbeeld V
Het vervaardigen van een nikkelelektrode voorzien van een rutheniumlaag.
1) Een elektrodesubstraat van nikkel werd geruwd door bestralen ter ver-30 krijging van een gelijkmatig geruwd oppervlak, ontvet in aceton en aan de lucht gedroogd.
2) Het substraat werd geëtst door onderdompelen in verdund 2 N salpeterzuur gedurende 60 seconden bij een temperatuur van 22 °C en goed gewassen met gedestilleerd water.
35 3) Een oppervlak van elektrokatalytisch i rutheniumneerslag werd aangebracht door onderdompelen in een rutheniumtrichloride oplossing (1 g/1 Ru), welke oplossing was aangezuurd door toevoegen van zoutzuur tot een pH van 1,6. Deze onderdompeling werd bewerkstelligd gedurende 8101934 -10- 21874/Vk/mb 10 minuten bij een temperatuur van 80 °C.
4) De kathode werd vervolgens uit de oplossing verwijderd, gewassen met gedestilleerd water en aan de lucht gedroogd voordat deze gedurende 1 uur werd verwarmd aan de lucht bij een temperatuur van·300 °C. De 2
5 hoeveelheid opgebracht ruthenium op de elektrode bedroeg 0,322 mg/cm . Voorbeeld VI
... Het vervaardigen, van een nikkel-elektrode voorzien van een katalytische -rhodiumlaag.
De werkwijze aangegeven in voorbeeld V werd herhaald ter verkrijging van 10 een met rhodium gekatalyseerde nikkelkathode onder toepassing van een oplossing met rhodiumtrichloride (1 g/1 Rh) zonder dat zoutzuur was toegevoegd. De laagvorming werd gedurende 20 minuten bewerkstelligd bij een temperatuur van 75 °C.
15 In de bijgevoegde tekening wordt door fig. 1 de werking weergegeven van verschillende kathoden volgens de uitvinding, vergeleken met bekende kathoden vervaardigd uit nikkel en zacht staal, in een chlooralkalicel bij een temperatuur van 23 °C, fig. 2 geeft een vergelijking tussen nikkelkathoden voorzien van een 20 platina laag volgens de uitvinding vij een temperatuur van 23 °C en 90 °C met een bekende kathode bij een temperatuur van 90 °C. fig. 3.geeft de werking weer van diverse kathoden met een elektrokata-' lyrische' deklaag bestaande 'uit ruthenium en rhodium bij een celtemperatuur van 23 °C, 25 fig. 4 geeft de werking weer van diverse platina/rutheniumlegeringen aangebracht op een nikkel-matrix bij een celtemperatuur van 90 °G, fig. 5 geeft het resultaat weer van een warmtebehandeling van diverse kathoden volgens de uitvinding, fig. 6 geeft de invloed weer op de elektrodepotentiaal bij het verhogen 30 van de hoeveelheid metaal op een met platina voorziene· nikkel-kathode volgens de uitvinding en fig. 7 geeft grafisch de duurzaamheid weer van een kathode vervaar digd uit zacht staal voorzien van een nikkellaag waarbij ruthenium is aangebracht volgens de uitvinding.
35
In fig. 1 is grafisch de werking weergegeven van diverse kathoden volgens de uitvinding in een chlooralkalicel met 10$ NaOH en bij een temperatuur van 23 °C in vergelijking met bekende kathoden bestaande uit ruw gemaakt 8101934 __ -11- 2l87Wk/mb nikkel én zacht staal, toegepast onder dezelfde omstandigheden.
De betekenis van de symbolen, aangegeven in fig. 1 is de volgende: Q ruwgemaakt nikkel, hetgeen een bekende kathode is, ^ zacht staal, hetgeen een bekende kathode is, 2 5 ruthenium in een hoeveelheid van 0,79 mg/cm aangebracht op een kathode-substraat van zacht staal, waarop door een elektroplate-bewerking nikkel is aangebracht, Q ruthenium is aangebracht als metaal in een hoeveelheid van 0,16 mg/cm .op een kathode-substraat van zacht staal waarop door 10 een stroom vrije bewerking nikkel is aangebracht en verder is de kathode onderworpen aan een warmtebehandeling, Δ^ Ruthenium is aangebracht in een hoeveelheid van 0,24 mg/cm op een kathode van nikkel.
2 O Platina is aangebracht in een hoeveelheid van 1,5 mg/cm op een 15 kathode-substraat van zacht staal waarop stroomvrij nikkel is aangebracht.
^ Platina is aangebracht in een hoeveelheid van 0,24 mg/cm2 op een kathode-substraat bestaande uit een nikkellaag.
2
Uit fig. 1 blijkt dat bij een stroomdichtheid van 200 mA/cm de elektrode-potentiaal bij een bekende elektrode uit zacht staal ongeveer 1550 mV is 20 en voor een bekende nikkelkathode ongeveer 1650 mV, terwijl de potentiaal 2 voor de kathode volgens de uitvinding bij een stroomdichtheid van 200 mA/cm varieerde van ongeveer 1050 mV. . tot . 1450 mV, waarbij de beste werking werd verkregen met een matrix voorzien van een nikkellaag die door elektroplaten is aangebracht, voorzien van een rutheniumlaag, waarmee 25 een verbetering van de waterstof-overpotentiaal werd verkregen van ongeveer 400 mV ten opzichte van zacht staal bij een stroomdichtheid van 2 200 mA/cm . De meting werd uitgevoerd ten aanzien van een Hg/HgO referentie.
In fig. 2 is de werking weergegeven van diverse kathoden voorzien van een 30 metalen laag volgens de uitvinding en bestaande uit een platinalaag aangebracht op een nikkel-kathode, die is voorbehandeld door etsen in salpeterzuur en vervolgens voorzien van een elektrokatalytische laag van platina door onderdompelen gedurende 5 minuten in chloorplatinazuur met de volgende concentraties: 35 O 1 g/1 platina, V 2 g/1 platina, □ 4 g/1 platina.
8101934 -12- · 21874/Vk/mb
De celteraperatuur bedroeg 23 °C en het is gebleken dat de beste resultaten werden verkregen met de kathode vervaardigd uit de oplossing van chloor-platinazuur bij een concentratie van 2 g/1 platina. In fig. 2 zijn eveneens de resultaten weergegeven voor een kathode vervaardigd door een sub-5 straat van een nikkelen, kathode onder te dompelen in een oplossing van chloorplatinazuur met een platinaconeentratie van 4 g/1 gedurende 20 minuten in een chlooralkalicel bij een temperatuur van 90 °C vergeleken met een bekende kathode vervaardigd uit zacht staal eveneens bij een temperatuur van 90 °C () . Hieruit blijkt de verbetering ten aanzien van de overpoten- 2 10 tiaal bij een stroomdichtheid van ongeveer 200 mA/cra onder toepassing van een kathode volgens de uitvinding, welke verbetering ongeveer 300 mV bedraagt. Ook deze meting werd uitgevoerd ten aanzien van een Hg/HgO elektrode.
In fig. 3 zijn grafisch de resultaten weergegeven voor de elektrode poten-15 tiaal van diverse kathoden volgens de uitvinding in een chlooralkalicel, bij een temperatuur van 23 °C. De beste resultaten werden verkregen met een kathode bestaande uit een rutheniuralaag aangebracht op een roestvrijstalen (18/8) substraat door dit gedurende 30 minuten onder te dompelen bij een temperatuur van 65 °C in een oplossing van rutheniumtrichloride met een concen- 2 20 tratie van 1 g/1 ruthenium (· ) waarbij de elektrodepotentiaal bij 200 mA/em ongeveer 1100 mV bedroeg. Deze meting werd ook uitgevoerd 'ten opzichte van een Hg/HgO elektrode. Op de tweede plaats kwam de kathode bestaande uit "ruthenium aangebracht op een'substraat van nikkel door het substraat onder te dompelen in een oplossing van rutheniumtrichloride met een concentratie 25 aan ruthenium van respectievelijk 2 g/1 (^7) en 1 g/1 (Q) gedurende 30 minuten bij een temperatuur van 80 °C. De elektrodepotentialen waren bij 2 200 mA/cm respectievelijk ongeveer 1220 mV. Ook zijn in fig. 3 de resultaten weergegeven voor een elektrode bestaande uit een nikkel-substraat waarop rhodium is aangebracht door het substraat onder te dompelen in een 30 rhodiumtrichloride oplossing bij een temperatuur van 75 °C gedurende respectievelijk 5 minuten (ψ) en 20 minuten (). De kathode die is verkregen door onderdompeling gedurende 5 minuten gaf betere resultaten dan met de kathode verkregen door onder te dompelen gedurende 20 minuten. De resultaten voor de rhodiumhoudende kathode die gedurende 5 minuten is onderge-35 dompeld in een oplossing met rhodiumtrichloride in een hoeveelheid van 5 g/1 rhodium bij een temperatuur van 80 °C waaraan HC1 was toegevoegd waren ongeveer gelijk aan de resultaten voor de nikkel-kathode waarop rhodium was aangebracht, bereid door een onderdompeling gedurende 20 minuten en deze 8101934 -13- 21874/Vk/mb I * resultaten zijn in de grafiek van fig. 3 niet aangegeven.
Uit de grafiek van fig. 4 blijken de goede resultaten die zijn verkregen in een chlooralkalieel bij een temperatuur van 90 °C onder toepassing van de kathoden volgens de uitvinding waarbij een platina/ruthiniumlegering 5 is aangebracht op een matrix van nikkel. De kathoden werden vervaardigd door het onderdompelen van de matrix in een oplossing van gemengde metalen of door het achtereenvolgens onderdompelen in oplossingen met de enkelvoudige metalen. Volgens de werkwijze waarbij een gemengde oplossing werd toegepast werden twee oplossingen van chloorplatinazuur bereid waarbij twee 10 keer gedestilleerd water werd gebruikt dat 4 g/1 en 1 g/1 platina bevatte. Ook werden twee oplossingen bereid met respectievelijk 4 g/1 en 1 g/1 ruthiniumchloride, Mengsels van de twee oplossingen werden in verschillende hoeveelheden gebruikt om bepaalde concentraties aan platina en ruthenium in oplossing te verkrijgen en geëtste kathodesubstraten van nikkel werden 15 ondergedompeld in de oplossingen gedurende 15 minuten bij kamertemperatuur. Volgens de daarna toegepaste metaliseringstechniek werden enkelvoudige metaaloplossingen bereid zoals boven aangegeven en afzonderlijk gebruikt en de geëtste kathodesubstraten van nikkel werden ondergedompeld, eerst in de rutheniumtrichloride-oplossing gedurende 10 minuten bij kamer-20 temperatuur, zorgvuldig gewassen met gedestilleerd water en vervolgens ondergedompeld in de ehloorplatinazure oplossing gedurende 10 minuten bij kamertemperatuur. Beide technieken werden toegepast om diverse kathoden te vervaardigen en zoutzuur werd aan enkele oplossingen van het edele metaal toegevoegd onafhankelijk van de bereiding, waarbij werd waargenomen dat de wer-25 king van de kathode zeer goed was, hetgeen ook blijkt uit de gegevens van fig. 4, waarbij de elektrodepotentiaaü, bij' 200 mA/cm', ligt in de buurt van 1100 mV bij een temperatuur van 90 °C
In fig. 4 zijn de resultaten weergegeven verkregen met een nikkel-kathode voorzien van een platina/rjutheniumlaag, waarbij de kathode is vervaardigd 30 volgens de hieronder vermelde gegevens: (·) 1 g/1 Ru + 2,5 ml HC1, onderdompelen gedurende 10 minuten bij een temperatuur van 75-80 °C en 4 g/1 Pt gedurende 10 minuten bij een temperatuur van 23 °C, o V Het substraat werd gedurende 15 minuten bij een temperatuur van 23 C 35 ondergedompeld in een oplossing van 75 delen 4 g/1 Pt en 25 delen 1 g/1 Ru en daarna gedurende 15 minuten bij een temperatuur van 23 °C in een oplossing van 50 delen 4 g/1 Pt en 50 delen 1 g/1 Ru.
φ" De kathode werd vervaardigd door het substraat onder te dompelen gedu- 8101934 7 -14- 21874/Vk/mb t ’ > rende 10 minuten bij een temperatuur van 75-80 °C in een oplossing van 1 g/1 Ru + 2,5 ml HC1 en in een oplossing van 1 g/1 Pt bij een temperatuur van 23 °C gedurende 10 minuten, gevolgd door een onderdompeling in een oplossing van 60 delen '4- g/1 Pt en 94 delen 1 g/1 Ru + 1 ml HC1 bij een 5 temperatuur van 23 °C-gedurende 30 minuten.
0 Het substraat werd ondergedompeld in een oplossing van 25 delen ···· .· 4· g/ι pt én 75 delen' t g/Γ'Ru gèdürehde '15 minuten bij een temperatuur van 23 °C.
De metingen werden verricht ten aanzien van een Hg/HgO elektrode.
10 In fig. 5 zijn de resultaten weergegeven van de kathode die werd verkregen ohder toepassing van een warmtebehandeling volgens de uitvinding op een khthode bestaande uit een matrix van nikkel waarop een elektrokatalytische laag werd aangebracht van platina of ruthenium. Uit de resultaten is in het algemeen gebleken dat kathoden vervaardigd door het aanbrengen van een laag 15 uit oplossingen met een lagere concentratie van het edele metaal een betere werking hebben wat betreft de stabiliteit en de hechting van het opgebrachte edele metaal met een kleine verandering in de elektrodepotentiaal waarbij de aantasting van de hechting werd onderzocht onder toepassing van een optische microscoop.
20· In fig. 5 zijn de resultaten vermeld verkregen met elektroden bestaande uit nikkel waarop een platina- of rutheniumlaag is aangebracht welke elektroden al of niet zijn onderworpen aan een behandeling bij verhoogde tempera-”· vV.-v' ;'*.*·*. tuur.Vvw ·ƒ'·/"···>··;; ··-'·'· ··>-..·;·".- ;· · i ·'·'” -· · · - -φ Nikkelelektrode voorzien van een platinalaag door de matrix van nikkel 25 onder te dompelen in een platinahoudende oplossing met 4 g/1 Pt gedurende 10 minuten bij een temperatuur van 23 °C en daarna verwarmd, 1 dezelfde elektrode maar niet onderworpen aan een warmtebehandeling, 0 niet onderworpen aan de warmtebehandeling maar ondergedompeld gedurende 20 minuten.
30 0 Een nikkelelektrode voorzien van een Ru-laag door onderdompeling in een oplossing met 1 g/1 Ru + 1,0 ml HC1 gedurende 15 minuten bij een tempera tuur van 80 °C en daarna onderworpen aan een warmtebehandeling, O een nikkel-elektrode voorzien van een platinalaag door onderdompeling in een oplossing met 4 g/1 Pt gedurende 20 minuten bij een temperatuur van .
35 23 °C en tenslotte onderworpen aan een warmtebehandeling.
V Een nikkel-elektrode voorzien van een rutheniumlaag door onderdompeling in een oplossing met 1 g/1 ruthenium + 1,0 ml HC1 gedurende 15 mi nuten bij.een temperatuur van 23 °C zonder warmtebehandeling.
8101934 . * -15- 21874/Vk/mb
De metingen werden verricht ten aanzien van een Hg/HgO elektrode.
Uit fig. 6 blijkt dat door het verhogen van de hoeveelheid metaal boven 2 ongeveer 0,1 mg/cm platina, de elektrodepotentiaal een minimale waarde benadert, die wordt verkregen bij een hoeveelheid metaal van onge-2 5 veer 0,75 mg/em . Het is duidelijk dat met de kathode volgens de uitvinding een lage elektrodepotentiaal kan worden bewerkstelligd bij zeer klei-·" rie hoeveelheden opgebracht metaal, zodat het weinig voordelen heeft om grotere hoeveelheden metaal aan te brengen zoals platina op een nikkel-kathode 2 bijvoorbeeld in hoeveelheid hoger dan 0,75 mg/cm . De elektrodepotentiaal 2 10 werd gemeten bij 250 mA/cm onder toepassing van een Hg/HgO-elektrode.
In fig. 7 is grafisch de duurzaamheid weergegeven van een kathode in een chlooralkalicel die wordt gebruikt bij een temperatuur van 90 °C waarin een kathode volgens de uitvinding werd toegepast, bestaande uit een elektro-katalytisch' neerslag van ruthenium op een kathode-substraat van zacht 15 staal waarop een nikkelmatrix werd aangebracht, welke meting werd uitgevoerd bij een loog-concentratie van 10% en de elektrodepotentiaal werd 2 constant gehouden op 250 mA/cm . De elektrodepotentiaal is nagenoeg constant op ongeveer 1160 mV gedurende een periode van 70 dagen waarbij een onderbreking is toegepast gedurende 14 dagen na dag 40. Ook deze meting 20 werd uitgevoerd ten aanzien van een Hg/HgO elektrode.
25
CONCLUSIES
8101934

Claims (36)

1. Kathode voor het uitvoeren van een elektrochemische reactie in oplossing, met het kenmerk, dat de kathode bestaat uit een elektrisch geleidende matrix 5 met hierop aangebracht een elektrokatalytische laag die een edel metaal bevat .
2. Kathode vólgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de elektrokatalytische laag bestaat uit een discontinue film met oppervlakken van de matrix hiertussen .
3. Kathode volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de elektrokathalytische laag bestaat uit dendrieten.
4. Kathode volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het kathode-oppervlak 2 2 een ruwheidsfactor heeft tussen 100 en 500 cm /cm geometrisch oppervlak.
5. Kathode volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de ruwheidsfactor ge- 2 2 15 legen is tussen 200 en 300 cm /cm geometrisch kathode-oppervlak.
6. Kathode volgens conclusies 1-5, met het kenmerk, dat het edele metaal is 2 opgebracht in een hoeveelheid tussen 0,01 en 10 mg/cm .
7. Kathode volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het edele metaal is 2 opgebracht in een hoeveelheid tussen 0,03 en 5 mg/cm .
8. Kathode volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het edele metaal is 2 aangebracht in een hoeveelheid tussen 0,06 en 1,2 mg/cm .
9. Kathode volgens conclusies 1-8, met het kenmerk, dat het elektrisch ge-•‘''"‘"'l'eidëndè' mate^iaai'Vöor 'd'é'matrix- bestaat'"uit'een‘materiaal "dat bestendig is tegen alkalimetaalhydroxyden. 25
10· Kathode volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het materiaal gekozen wordt uit nikkel, koper of legeringen die nikkel en/of koper bevatten.
11. Kathode volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de legeringen ook ijzer, kobalt en/of chroom bevatten.
12. Kathode volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de legering bestaat 30 uit austenitisch roestvrij staal.
13· Kathode volgens conclusies 1-12, met het kenmerk, dat de matrix bestaat uit het kathodesubstraat.
14. Kathode volgens conclusies 1-12, met het kenmerk, dat de matrix is aan-· gebracht op een verdere drager bestaande uit het kathodesubstraat.
15. Kathode volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de verdere drager is vervaardigd uit zacht staal of roestvrij staal.
16. Kathode volgens conclusies 1-15, met het kenmerk, dat de elektrokatalytische laag bestaat uit een of meer metalen uit de platinagroep. 8101934 -17- · 21874/Vk/mb 9
17. Kathode volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de elektrokata:ytische. laag bestaat uit platina, rhodium en/of ruthenium.
18. Kathode volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de elektrokatalytische laag bestaat uit een legering of een mengsel van ruthenium en platina.
19. Kathode volgens conclusies 1-18, met het kenmerk, dat deze een struc tuur met openingen heeft.
20. Werkwijze volgens het vervaardigen van een kathode voor een elektrochemische reactie in oplossing, met het kenmerk, dat een elektrisch geleidende matrix in contact wordt gebracht met een verbinding van een edel 10 metaal in oplossing, zodat ten minste een bepaalde hoeveelheid van het edele metaal wordt uitgewisseld met ten minste een deel van het matrix-materiaal.
21. Werkwijze volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat als edel metaal platina, rhodium en/of ruthenium wordt toegepast.
22. Werkwijze volgens conclusie 20 of 21, met het kenmerk, dat de oplossing bestaat uit een waterige oplossing van chloorplatinazuur, rhodiumtrichloride en/of rutheniumtrichloride.
23. Werkwijze volgens conclusies 20-22, met het kenmerk, dat het met elkaar in contact brengen wordt uitgevoerd door de matrix onder te dompelen in de 20 oplossing.
24. Werkwijze volgens conclusie 23, met het kenmerk, dat de oplossing een concentratie heeft van 0,05 tot 1 g/1 edel metaal.
.· - "'25. Werkwijze vólgens conclusie 24, met het kenmerk, dat de concentratie 1-4 g/1 edel metaal bedraagt.
26. Werkwijze volgens conclusies 20-22, met het kenmerk, dat het contact wordt bewerkstelligd door de matrix te besproeien met de oplossing.
27. Werkwijze volgens conclusie 26, met het kenmerk, dat de oplossing èen concentratie heeft tussen 0,1 en 100 g/1 edel metaal.
28. Werkwijze volgens conclusie 27, met het kenmerk, dat de oplossing een 30 concentratie heeft van 5-30 g/1 edel metaal.
29. Werkwijze volgens conclusies 20-28, met het kenmerk, dat een zuur wordt toegevoegd aan de oplossing als versneller.
30. Werkwijze volgens conclusie 20-28, met het kenmerk, dat het matrix-materiaal een elektrodepotentiaal heeft, in vergelijking met het edele me- 35 taal, zodat de uitwisselings/aanbrengingsreactie spontaan plaats heeft.
31. Werkwijze volgens conclusies 20-30, met het kenmerk, dat de opbreng-ing van het edele metaal wordt uitgevoerd bij een temperatuur tussen Kamertemperatuur en het kookpunt van de oplossing. 8101934 .. * r- v -18- 21874/Vk/mb
32. Werkwijze volgens conclusies 20-31, met het kenmerk, dat de verkregen kathode wordt onderworpen aan een warmtebehandeling.
33- Werkwijze volgens conclusies 20-32, met het kenmerk, dat het matrix-oppervlak wordt geruwd voordat het edele metaal wordt opgebracht.
34. Elektrolytische cel met hierin een kathode, met het kenmerk, dat een kathode wordt toegepast zoals beschreven in conclusies 1-19 en/of vervaardigd volgens·een werkwijze volgens conclusies 20-33· ’
35. Elektrolytische cel volgens conclusie 34, met het kenmerk, dat als elektrolyt een zoutoplossing wordt toegepast.
36. Elektrolytische cel volgens conclusie 34, met het kenmerk, dat het elektrolyt bestaat uit een alkalimetaalhydroxyde. 8101934
NL8101934A 1980-04-22 1981-04-21 Kathode voor het uitvoeren van een elektrochemische reactie, werkwijze voor het vervaardigen van de kathode en elektrolytische cel met een dergelijke kathode. NL8101934A (nl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8013146 1980-04-22
GB8013146 1980-04-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8101934A true NL8101934A (nl) 1981-11-16

Family

ID=10512916

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8101934A NL8101934A (nl) 1980-04-22 1981-04-21 Kathode voor het uitvoeren van een elektrochemische reactie, werkwijze voor het vervaardigen van de kathode en elektrolytische cel met een dergelijke kathode.

Country Status (14)

Country Link
US (1) US4414071A (nl)
JP (1) JPS5723083A (nl)
KR (1) KR830005397A (nl)
AU (1) AU537585B2 (nl)
BE (1) BE888507A (nl)
CA (1) CA1201996A (nl)
DE (1) DE3116032C2 (nl)
ES (1) ES501456A0 (nl)
FI (1) FI70601C (nl)
FR (1) FR2480795B1 (nl)
IT (1) IT1137220B (nl)
NL (1) NL8101934A (nl)
NO (1) NO156420C (nl)
SE (1) SE440240B (nl)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5948872B2 (ja) * 1978-02-20 1984-11-29 クロリンエンジニアズ株式会社 電解用陰極及びその製造法
US4636732A (en) * 1982-07-28 1987-01-13 Johnson Matthey Public Limited Company Apparatus for measuring electrical potential in a cell
US4584085A (en) * 1983-05-31 1986-04-22 The Dow Chemical Company Preparation and use of electrodes
US4572770A (en) * 1983-05-31 1986-02-25 The Dow Chemical Company Preparation and use of electrodes in the electrolysis of alkali halides
EP0129231B1 (en) * 1983-06-20 1988-01-27 Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha A low hydrogen overvoltage cathode and method for producing the same
DE3612790A1 (de) * 1986-04-16 1987-10-22 Sigri Gmbh Kathode fuer waesserige elektrolysen
US5227030A (en) * 1990-05-29 1993-07-13 The Dow Chemical Company Electrocatalytic cathodes and methods of preparation
US5035789A (en) * 1990-05-29 1991-07-30 The Dow Chemical Company Electrocatalytic cathodes and methods of preparation
US5066380A (en) * 1990-05-29 1991-11-19 The Dow Chemical Company Electrocatalytic cathodes and method of preparation
US5164062A (en) * 1990-05-29 1992-11-17 The Dow Chemical Company Electrocatalytic cathodes and method of preparation
GB2301104B (en) 1995-05-23 1998-11-11 Ethyl Petroleum Additives Ltd Process for the preparation of polyalkene-substituted succinic acylating agents
US5968325A (en) * 1997-01-07 1999-10-19 A.T.S. Electro-Lube Holdings Ltd. Auto-electrolytic hydrogen generator
US5942350A (en) * 1997-03-10 1999-08-24 United Technologies Corporation Graded metal hardware component for an electrochemical cell
CA2243219A1 (en) 1998-07-14 2000-01-14 A.T.S. Electro-Lube Holdings Ltd. Electrolytic generation of nitrogen
JP4142191B2 (ja) * 1999-02-24 2008-08-27 ペルメレック電極株式会社 活性化陰極の製造方法
DE10163687A1 (de) * 2001-12-21 2003-07-10 H2 Interpower Brennstoffzellen Brennstoffzelle oder Hydrolyseur mit einer Protonenaustauschmembran und mindestens einer durchbrochenen Flächenelektrode
JP4882218B2 (ja) * 2004-04-23 2012-02-22 東ソー株式会社 水素発生用電極およびその製造方法並びにこれを用いた電解方法
EP1739208B1 (en) * 2004-04-23 2018-08-15 Tosoh Corporation Electrode for hydrogen generation, process for producing the same and method of electrolysis therewith
US20090007631A1 (en) * 2004-08-02 2009-01-08 Daikin Industries, Ltd. Oxygen Electrode
CA2547183A1 (en) 2006-05-17 2007-11-17 Ozomax Inc. Portable ozone generator for purifying water and use thereof
ITMI20061947A1 (it) * 2006-10-11 2008-04-12 Industrie De Nora Spa Catodo per processi elettrolitici
EP2085501A1 (en) * 2008-01-31 2009-08-05 Casale Chemicals S.A. High performance cathodes for water electrolysers
US20100183931A1 (en) * 2008-08-08 2010-07-22 Keith Olin Hedman On board hydrogen producing fuel cell technology(elements) coil and plate system used separately or in combination to disassociate (fracture) water into its base components of hydrogen and oxygen by use of electrolytic fission to augment (boost) and or fuel an internal combustion (gas or diesel) engines while lessening emission pollutants
CN103060839B (zh) * 2011-10-20 2016-08-03 新奥科技发展有限公司 析氢阴极材料的低温制备方法及该析氢阴极材料的应用
JP6515509B2 (ja) * 2013-12-26 2019-05-22 東ソー株式会社 水素発生用電極およびその製造方法並びにこれを用いた電気分解方法
FI128294B (en) 2015-01-27 2020-02-28 Outokumpu Oy A process for preparing a sheet material for an electrochemical process

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH340810A (de) * 1955-04-01 1959-09-15 Lonza Ag Verfahren zum Aktivieren der Kathodenflächen von elektrolytischen Wasserstofferzeugern
US3250646A (en) * 1960-08-16 1966-05-10 Allis Chalmers Mfg Co Fuel cell electrode
DE1567689A1 (de) * 1965-10-09 1970-06-11 Barthel Dipl Chem Guenter Elektrode fuer die elektrolytische Zerlegung von Salzsaeure und Verfahren zu ihrer Herstellung
US3778307A (en) * 1967-02-10 1973-12-11 Chemnor Corp Electrode and coating therefor
US3974058A (en) * 1974-09-16 1976-08-10 Basf Wyandotte Corporation Ruthenium coated cathodes
JPS52119478A (en) * 1976-03-31 1977-10-06 Shoei Chemical Ind Co Method of manufacturing insoluble electrolytic electrodes
JPS5310036A (en) * 1976-07-15 1978-01-30 Matsushita Electric Works Ltd Wire service entrance device of heat proof distribution and power board
DE2734084A1 (de) * 1976-08-02 1978-02-09 Goodrich Co B F Verfahren zur herstellung von chlor und phosphatsalzen durch elektrolyse
JPS6047352B2 (ja) * 1977-06-27 1985-10-21 株式会社トクヤマ 陰極の製造法
FR2402477A2 (fr) * 1977-09-09 1979-04-06 Anvar Nouveau catalyseur pour l'oxydation electrolytique de l'hydrogene
JPS5490080A (en) * 1977-12-28 1979-07-17 Tokuyama Soda Co Ltd Method of producing cathode
JPS54152697A (en) * 1978-05-24 1979-12-01 Kureha Chem Ind Co Ltd Cathode for electrolysis of alkali halide
FR2430143A1 (fr) * 1978-06-27 1980-01-25 Commissariat Energie Atomique Dispositif de liaison hertzienne multiplexee
GB2015032B (en) * 1979-02-26 1982-06-23 Asahi Glass Co Ltd Electrodes and processes for preparing them
US4279709A (en) * 1979-05-08 1981-07-21 The Dow Chemical Company Preparation of porous electrodes

Also Published As

Publication number Publication date
DE3116032A1 (de) 1982-02-18
JPS6361391B2 (nl) 1988-11-29
DE3116032C2 (de) 1994-02-10
FI811241L (fi) 1981-10-23
JPS5723083A (en) 1982-02-06
BE888507A (fr) 1981-08-17
AU6964181A (en) 1981-10-29
FR2480795A1 (fr) 1981-10-23
ES8205881A1 (es) 1982-06-16
IT1137220B (it) 1986-09-03
FI70601C (fi) 1986-09-24
FI70601B (fi) 1986-06-06
NO156420C (no) 1987-09-16
NO156420B (no) 1987-06-09
KR830005397A (ko) 1983-08-13
IT8121330A0 (it) 1981-04-22
FR2480795B1 (fr) 1987-06-19
SE8102400L (sv) 1981-10-23
ES501456A0 (es) 1982-06-16
AU537585B2 (en) 1984-07-05
US4414071A (en) 1983-11-08
NO811298L (no) 1981-10-23
SE440240B (sv) 1985-07-22
CA1201996A (en) 1986-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL8101934A (nl) Kathode voor het uitvoeren van een elektrochemische reactie, werkwijze voor het vervaardigen van de kathode en elektrolytische cel met een dergelijke kathode.
US4778578A (en) Deposition of catalytic electrodes of ion-exchange membranes
GB2073252A (en) Solid polymer electrolyte-cathode unit and method of electrolysis
JPH0713310B2 (ja) 電気化学プロセスにおいて、特にアルカリ金属塩化物の電解用の電解槽において使用される陰極、及びその製造法
EP0129734B1 (en) Preparation and use of electrodes
CN1938453B (zh) 用于产生氢的电极及其制造方法和使用该电极的电解方法
US4584085A (en) Preparation and use of electrodes
JPH08296079A (ja) 活性陰極及びその製造法
US5164062A (en) Electrocatalytic cathodes and method of preparation
EP0139382B1 (en) Production of cathode for use in electrolytic cell
US4572770A (en) Preparation and use of electrodes in the electrolysis of alkali halides
GB2074190A (en) Improved Electrode
US4760041A (en) Preparation and use of electrodes
US3503799A (en) Method of preparing an electrode coated with a platinum metal
NL8004057A (nl) Werkwijze voor de vervaardiging van kathodes met een geringe waterstofoverspanning.
US4970094A (en) Preparation and use of electrodes
JP3676554B2 (ja) 活性化陰極
US4377454A (en) Noble metal-coated cathode
US4507183A (en) Ruthenium coated electrodes
US4584065A (en) Activated electrodes
US5066380A (en) Electrocatalytic cathodes and method of preparation
EP0007239B1 (en) Insoluble electrode comprising an electrodepositated ruthenium-iridium alloy
JPH08283977A (ja) 活性陰極およびその製造方法
JPH01208489A (ja) 触媒電極及びその製造法
JPS58133387A (ja) 低水素過電圧陰極及びその製法

Legal Events

Date Code Title Description
A85 Still pending on 85-01-01
BA A request for search or an international-type search has been filed
BB A search report has been drawn up
BC A request for examination has been filed
BN A decision not to publish the application has become irrevocable