NO120313B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til å frembringe et overspenningsnedsettende aktiveringssjikt av svampaktig edelmetall på katodeflatene ved elektrolytiske hydrogenfrembringere,

særlig ved trykkelektrolysører.

Den overspenning som opptrer på ka-toden i elektrolysører for elektrolytisk

fremstilling av hydrogen og oksygen, ned-setter som kjent elektrolysevirkningsgra-den i så sterk grad at man ved tekniske

elektrolysører med økonomisk strømbelast-ning må regne med energiforbruk på 5,2—

5,4 kWh/Nm<3> frembragt hydrogen. Da overspenningen stiger langsomt under konti-nuerlig drift, vil man i praksis ofte måtte

regne med verdier på 5,6 kW/Nm<3> (Ha) og

mere.

Det er allerede blitt foreslått å aktivere katode-flatene i elektrolytiske hydrogen-frembringere ved å foreta en mekanisk eller elektrolytisk oppruing henholdsvis på-føre krom-, tantal- eller svampjern-skikt,

slik at hydrogen-overspenningen i merkbar

grad reduseres. Alle disse forskjellige aktiveringssjikt vil imidlertid bare utøve sin

virkning i forholdsvis kort tid, slik at de

vanlige overspenningsverdier vil innstille

seg allerede etter få dager — i alle tilfelle

senest etter noen uker.

Fra laboratoriet er det kjent at der

ved «platinert platina», dvs. massive pla-tinakatoder som er overtrukket med «platinasort» (Platinmohr), ikke oppstår noen

hydrogen-overspenning. I forbindelse med

katoder for industrielle elektrolysører som

ofte har flere hundre kvadratmeter over-flate, kan det naturligvis ikke komme på

tale å anvende platinablikk. Bortsett fra

dette foregår gassutviklingen ved de tekniske, vanligvis brukte elektrolysører som

arbeider ved atmosfæretrykk og en normal

belastning på ca. 10 A/dm-', så voldsomt at et normalt platinasort-overtrekk i løpet av kort tid ville bli spylet bort fra katodene.

Det er også kjent at aktiveringssjikt av svampaktig edelmetall på overflaten av katoder av jern for elektrolytiske hydrogen-frembringere virker overspenningsnedsettende. En ulempe ved denne fremgangsmåte til aktivering av katodeover-flatene består i at det svampaktige edel-metallsjikt når det er påført som et nedslag, ikke hefter godt nok på jernoverflaten og derfor ikke er egnet. Oppfinnelsen tar sikte på å tilveiebringe et mot-standsdyktig sjikt, hvilket oppnåes ved at det svampaktige edelmetallbelegg erholdes ved nedslag fra en vandig edelmetallsalt-oppløsning som inneholder mindre enn 5, fortrinnsvis bare 0,1 til 0,5 g edelmetall pr. liter, og at det utfelte aktiveringssjikts edelmetallinnhold er mindre enn 10 g/m-katodeflate. Man kan f. eks. tilveiebringe aktiveringssjiktet ved at man inn i det ferdigmonterte og med elektrolyt fylte apparat pumper noen liter av en alkalisk platinsalt-oppløsning, hvis konsentrasjon er slik valgt at der i apparatet oppstår en konsentrasjon på mindre enn 0,2 g Pt pr. liter elektrolyt. Selv ved meget store appa-rater som inneholder mange kubikkmeter elektrolyt, vil det greie seg med noen få gram platina. Når strømmen innkobles, vil metallisk platina slå seg ned på elektrode-flatene i meget tynne sjikt og øyeblikkelig bevirke en nedsettelse av hydrogen-overspenningen med flere tiendedels volt. Den derved oppnådde nedsettelse av apparatets driftsspenning holder seg i flere uker og lar seg senere gjenvinne flere ganger ved at man kobler ut strømmen noen timer.

Ennu gunstigere har det vist seg å beise de enkelte katoder før innmonteringen og derpå aktivere dem i et vandig bad som inneholder edelmetall i form av opp-løste klorider. De som elektroder tjenende perforerte blikk eller metallduker blir til dette formål overøst med oppløsningen i en flat skål og derpå beveget noen minutter i oppløsningen. Edelmetallet slår seg da umiddelbart ned på jernoverflaten ved ioneutveksling uten innvirkning av en ytre spenningskilde. Edelmetallet vandrer der-under inn i jernets krystallgitter, idet et jernatom går over i oppløsningen hver gang et edelmetallatom slår seg ned. Hvis den vandige klorid-oppløsning inneholder ca. 0,5 g Pt pr. liter i destillert vann, danner der seg på et platina-grunnsjikt som er fast forbundet med grunnmetallet, et godt vedheftende platinasort-overtrekk med stor og meget konstant aktivitet. Den på-førte platinamengde er her riktignok ve-sentlig høyere enn ved det ovenfor beskrevne utførelseseksempel, men holder seg dog også i dette tilfelle under 10 g Pt/m<2> ka-todeoverflate.

Tilnærmelsesvis de samme resultater som man oppnår med rene platina-overtrekk, oppnåes også med tilsvarende palla-dium-overtrekk eller med overtrekk som består av en blanding av platina og palla-dium. Særlig hensiktsmessig har det dog vist seg å tilsette små mengder gull, for-uten et eller flere metaller av platiname-tall-gruppen (Pt, Rh, Pd, Os, Ir). Derved blir sjiktet ennu holdbarere og hydrogen-overspenningen ennu mindre. Innenfor rammen av den sist beskrevne fremgangsmåte er det da tilstrekkelig å tilsette 10— 30 % gullklorid til platina- eller palladium-kloriden for å få tilført sjiktet gullatomer.

Fremgangsmåten ifødge oppfinnelsen egner seg særlig for såkalte trykkelektro-lysører, dvs. elektrolytiske vannspaltere som arbeider ved et gasstrykk på mere enn 5 atm., fortrinnsvis trykk på 20—50 atm. Ved disse trykk blir nemlig volumet av de oppstigende gassblærer så lite at blærene sammen med elektrolyten danner en mel-keaktig emulsjon som langsomt strømmer oppad og ikke lenger utøver noen erosjons-virkning på katodeoverf låtene. Også svampaktige platinasort-henh. palladiumsort-sjikt forblir ved denne arbeidsmåte årevis uforandret og fullt aktive, slik at man ved den normale flate-belastning (10—15 A/ dm<2>) oppnår en konstantblivende celle-spenning på 1,7—1,75 V.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte til å frembringe et overspenningsnedsettende aktiveringssj ikt av svampaktig edelmetall på overflaten av katoder av jern for elektrolytiske hydrogenfrembringere, særlig trykk-elektrolysø-rer, karakterisert ved at det svampaktige edelmetallbelegg erholdes ved nedslag fra en vandig edelmetallsalt-oppløsning som inneholder mindre enn 5, fortrinnsvis bare 0,1 til 0,5 g edelmetall pr. liter, og at det utfelte aktiveringssjikts edelmetallinnhold er mindre enn 10 g/m<2> katodeflate.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at den ferdigmonterte og med elektrolyt fylte elektrolysør tilføres en konsentrert alkalisk edelmetall-opppøsning i en slik mengde at den derved dannede blanding av oppløsning og elektrolyt inneholder mindre enn 0,2 g edelmetall pr. liter og at elektrolysen derpå innledes, slik at edelmetallet utskiller seg på elektrodeflat-ene og der danner aktiveringssjiktet. •

3. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at apparatets katoder før innmonteringen beises og aktiveres i et vandig bad som inneholder edelmetallet i form av oppløste klorider, slik at edelmetallet slår seg ned på jernoverf laten ved ioneutveksling.

4. Fremgangsmåte ifølge påstand 3, karakterisert ved at aktiveringen foretas i et bad som inneholder kloridet av et metall av platinagruppen.

5. Fremgangsmåte ifølge påstand 3, karakterisert ved at aktiveringen foregår i et bad som inneholder kloridet av et metall av platinagruppen, blandet med gullklorid.