NO147490B - ELECTRODE FOR USE BY ELECTROLYSE, SPECIAL FOR ELECTROLYSE OF MELTED SALT - Google Patents

ELECTRODE FOR USE BY ELECTROLYSE, SPECIAL FOR ELECTROLYSE OF MELTED SALT Download PDF

Info

Publication number
NO147490B
NO147490B NO771131A NO771131A NO147490B NO 147490 B NO147490 B NO 147490B NO 771131 A NO771131 A NO 771131A NO 771131 A NO771131 A NO 771131A NO 147490 B NO147490 B NO 147490B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
metal
electrodes
electrode
sintered
oxides
Prior art date
Application number
NO771131A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO771131L (en
NO147490C (en
Inventor
Vittorio De Nora
Placido M Spaziante
Antonio Nidola
Original Assignee
Diamond Shamrock Techn
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 Diamond Shamrock Techn filed Critical Diamond Shamrock Techn
Publication of NO771131L publication Critical patent/NO771131L/en
Publication of NO147490B publication Critical patent/NO147490B/en
Publication of NO147490C publication Critical patent/NO147490C/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
    • C25C7/02Electrodes; Connections thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/08Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
    • C25C3/12Anodes
    • 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
    • C25B11/02Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
    • C25B11/036Bipolar electrodes
    • 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
    • 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
    • C25B11/055Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material
    • C25B11/069Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material consisting of at least one single element and at least one compound; consisting of two or more compounds
    • 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
    • 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
    • C25C7/02Electrodes; Connections thereof
    • C25C7/025Electrodes; Connections thereof used in cells for the electrolysis of melts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Description

Foreliggende oppfinnelse angår elektrode til bruk ved elektrolyse, spesielt for elektrolyse av smeltet metall. The present invention relates to an electrode for use in electrolysis, in particular for the electrolysis of molten metal.

Dimensjonalt stabile elektroder for anodiske og katodiske reaksjoner i elektrolyseceller har etter hvert kommet i bruk i den elektrokjemiske industri og erstattet de tidligere kjente for bruken elektroder av karbon, grafitt og blylegeringer. Disse nye elektroder er spesielt anvendbare i flytende kvikksølv-katodeceller og i diafragmaceller for fremstilling av klor og kaustisk soda, i metallelektroutvinningsceller hvor rent metall utvinnes fra vandige klorid- eller sulfatoppløsninger såvel som for katodisk beskyttelse av skipsskrog og andre metallstruk-turer. Dimensionally stable electrodes for anodic and cathodic reactions in electrolysis cells have gradually come into use in the electrochemical industry and replaced the previously known for the use of carbon, graphite and lead alloy electrodes. These new electrodes are particularly applicable in liquid mercury cathode cells and in diaphragm cells for the production of chlorine and caustic soda, in metal electroextraction cells where pure metal is extracted from aqueous chloride or sulphate solutions as well as for cathodic protection of ship hulls and other metal structures.

Slike dimensjonalt stabile elektroder består vanligvis av en basis av et metall såsom Ti, Ta, Zr, Hf, Nb og W, hvor man under anodisk polarisering utvikler et korrosjonsresistent, men ikke-elektrisk ledende oksydlag eller "barrierelag", og som delvis er dekket med et elektrisk ledende og elektrisk katalytisk lag av metalloksyder eller metaller fra platinagruppen (se US patent nr. 3,711,385, 3,632,498 og 3,846,273). Elektrisk ledende og elektrokatalytisk belegg fremstilt av eller inneholdende platlnagruppemetaller eller oksyder av de samme metaller, er imidlertid meget kostbare og vil i visse elektroder bli forbrukt eller deaktivert, og det er følgelig nødvendig med en reakti-vering eller en ny belegging for å reaktivere de brukte elektrodene. Such dimensionally stable electrodes usually consist of a base of a metal such as Ti, Ta, Zr, Hf, Nb and W, in which, under anodic polarization, a corrosion-resistant but non-electrically conductive oxide layer or "barrier layer" is developed, and which is partially covered with an electrically conductive and electrically catalytic layer of metal oxides or metals from the platinum group (see US Patent Nos. 3,711,385, 3,632,498 and 3,846,273). Electrically conductive and electrocatalytic coatings produced from or containing platinum group metals or oxides of the same metals are, however, very expensive and will be consumed or deactivated in certain electrodes, and consequently a reactivation or a new coating is necessary to reactivate the used ones the electrodes.

Videre er elektroder av denne type ikke anvendbare i Furthermore, electrodes of this type cannot be used in

en rekke elektrolytiske prosesser. For eksempel vil man i smeltede saltelektrolytter lett få en oppløsning av basismetallet, etter som det tynne beskyttende oksydlag enten ikke dannes i det hele tatt eller meget raskt ødelegges av den smeltede elektrolytt hvoretter man får en etterfølgende oppløsning av basismetallet og derved tap av det katalytiske edelmetallbelegg. a variety of electrolytic processes. For example, in molten salt electrolytes, a dissolution of the base metal will easily occur, after which the thin protective oxide layer either does not form at all or is very quickly destroyed by the molten electrolyte, after which a subsequent dissolution of the base metal and thereby loss of the catalytic precious metal coating .

Videre vil man i mange vandige elektrolytter, såsom fluoridppp-løsninger eller sjøvann, ha en for lav nedbrytningsspenning på det beskyttende oksydlag over det eksponerte basismetall, og basismetallet vil derfor ofte korroderes under anodisk polari-s ering. Furthermore, in many aqueous electrolytes, such as fluorideppp solutions or seawater, the breakdown voltage on the protective oxide layer over the exposed base metal will be too low, and the base metal will therefore often corrode under anodic polarization.

I den senere tid er det foreslått én rekke nye typer elektroder for å erstatte de raskt nedbrytbare karbonanoder og karbonkatoder av den type som hittil har vært brukt under sterkt korroderende forhold, f.eks. en elektrolyse av smeltede metallsalter f.eks. av den type man finner i smeltede fluoridbad hvor nan fremstiller aluminium fra smeltet kryolitt. I denne spe-sielle elektrolytiske prosess som er av stor økonomisk viktig-het, blir karbonanodene forbrukt i en mengde på ca. 450 til 500 kg karbon pr. tonn aluminium som fremstilles, og det er nød-vendig med et meget kostbart justeringsapparat for å holde et lite og jevnt mellomrom mellom den korroderende anodeoverflaten og den flytende aluminiumskatoden. Det er anslått at aluminiums-fabrikken bruker noe over 6 millioner tonn karbonanoder pr. år. Karbonanodene brennes vekk etter følgende reaksjon: In recent times, a number of new types of electrodes have been proposed to replace the rapidly degradable carbon anodes and carbon cathodes of the type that have hitherto been used under strongly corrosive conditions, e.g. an electrolysis of molten metal salts e.g. of the type found in molten fluoride baths where aluminum is produced from molten cryolite. In this special electrolytic process, which is of great economic importance, the carbon anodes are consumed in an amount of approx. 450 to 500 kg of carbon per tonnes of aluminum produced, and a very expensive adjusting device is necessary to maintain a small and even gap between the corroding anode surface and the liquid aluminum cathode. It is estimated that the aluminum factory uses something over 6 million tonnes of carbon anodes per year. year. The carbon anodes are burned away after the following reaction:

men det virkelige forbruk er langt høyere på grunn av oppsmuling og avbrytning av karbonpartikler og på grunn av en sterk gniste-dannelse som skjer tvers over anodiske gassfilmer som ofte dannes over selve anodeoverflaten, etter som karbon blir dårlig fuktet av de smeltede saltelektrolytter, eller på grunn av kortslutninger som skyldes "broer" av ledende partikler som enten kommer fra de korroderte karbonanoder eller fra disperserte partikler fra det avsatte metall. but the real consumption is much higher due to the disintegration and disruption of carbon particles and due to a strong spark formation that occurs across anodic gas films which often form over the anode surface itself, after carbon is poorly wetted by the molten salt electrolytes, or on due to short circuits caused by "bridges" of conductive particles that either come from the corroded carbon anodes or from dispersed particles from the deposited metal.

Britisk patent nr. 1,295,117 beskriver anoder for smeltede kryolittbad som består av et sintret keramisk oksyd-materiale bestående i alt vesentlig av SnO^ samt mindre mengder av andre metalloksyder, nemlig oksyder av Fe, Sb, Cr, Nb, Zn, W, Zr, Ta i en konsentrasjon på opptil 20$>. Skjønt elektrisk ledende sintret SnOg med mindre tilsetninger av andre metalloksyder såsom oksyder av Sb, Bi, Cu, U, Zn, Ta, As etc, lenge har vært brukt som holdbart elektrodemateriale i glassmeltningsovner hvor man bruker vekselstrøm (se US patent nr. 2,490,825, 2,490,826, 3,287,284 og 3,502,597) så har et slikt materiale en betydelig slitasje og korrosjon når det brukes som et anodemateriale i en elektrolyse av smeltede salter. Man har funnet slitasjemengder på o opptil 0,5 g pr. time pr. cm 2 fra prøver av den sammensetning som er beskrevet i de ovennevnte patenter, når slike elektroder brukes i en smeltet kryolittelektrolytt ved 3000 A// m 2. Den høye slitasje man finner på sintrede Sn0„ elektroder antar man skyldes British Patent No. 1,295,117 describes anodes for molten cryolite baths which consist of a sintered ceramic oxide material consisting essentially of SnO^ and minor amounts of other metal oxides, namely oxides of Fe, Sb, Cr, Nb, Zn, W, Zr, Take in a concentration of up to 20$>. Although electrically conductive sintered SnOg with minor additions of other metal oxides such as oxides of Sb, Bi, Cu, U, Zn, Ta, As etc, has long been used as a durable electrode material in glass melting furnaces where alternating current is used (see US patent no. 2,490,825, 2,490,826, 3,287,284 and 3,502,597) such a material has significant wear and corrosion when used as an anode material in a molten salt electrolysis. Wear amounts of o up to 0.5 g per hour per cm 2 from samples of the composition described in the above-mentioned patents, when such electrodes are used in a molten cryolite electrolyte at 3000 A// m 2. The high wear found on sintered Sn0„ electrodes is assumed to be due

\ IV IV

flere faktorer: a) kjemisk angrep av halogener etter som Sn gir komplekser av høyt koordinasjonstall med halogenioner, b) reduksjon av SnO,, av aluminium som er dispergert i elektrolytten; og c) mekanisk erosjon av anodisk gassutvikling og saltutfel-ling inne i porer i materialet. several factors: a) chemical attack by halogens after which Sn gives complexes of high coordination number with halogen ions, b) reduction of SnO,, by aluminum dispersed in the electrolyte; and c) mechanical erosion of anodic gas evolution and salt precipitation inside pores in the material.

Japansk patentsøknad nr. 112589 (publikasjon nr. 62,114 fra 1975) beskriver elektroder med et ledende underlag av titan, nikkel eller kobber eller en legering av disse, samt karbon-grafitt eller andre ledende materialer belagt med et lag bestående i alt vesentlig av spinell og/eller metalloksyder av perov-skittypen samt alternative elektroder fremstilt ved å sintre blandinger av nevnte oksyder. Spinelloksyder og perovskittoksyder hører til en gruppe av metalloksyder som viser god elektrisk ledningsevne og som tidligere har vært foreslått som egnet elektroledende og elektrokatalytisk anodebeleggsmateriale for dimensjonalt stabile metallanoder (se US patent nr. 3»7H»382 og 3,711,297 og belgisk patent nr. 78O.3O3). Japanese Patent Application No. 112589 (Publication No. 62,114 from 1975) describes electrodes with a conductive substrate of titanium, nickel or copper or an alloy thereof, as well as carbon-graphite or other conductive materials coated with a layer consisting essentially of spinel and /or metal oxides of the perovskite type as well as alternative electrodes produced by sintering mixtures of said oxides. Spinel oxides and perovskite oxides belong to a group of metal oxides which show good electrical conductivity and which have previously been proposed as suitable electroconductive and electrocatalytic anode coating material for dimensionally stable metal anodes (see US patent no. 3»7H»382 and 3,711,297 and Belgian patent no. 78O. 3O3).

Man har imidlertid funnet at belegg av partikkelformede spineller og/eller perovskitter er mekanisk svake ettersom bindingen mellom det keramiske belegget og metall eller karbonsub-stratet i seg selv er svak, noe som skyldes krystallstrukturen i spinellene eller at perovskittene ikke er isomorfe med oksydene i metallunderlaget. Man har forsøkt forskjellige bindemidler såsom oksyder, karbider, nitrider, og borider uten at dette har ført til noen særlig forbedring. I smeltede saltelektrolytter vil substratmaterialet raskt bli angrepet på grunn av uunn-gåelige porer i spinelloksydbelegget, hvoretter belegget raskt avspaltes av det korroderte substrat. Videre er spineller og perovskitter ikke kjemisk eller elektrokjemisk stabile i smeltede halogenidsaltelektrolytter og viser betydelig slitasje på grunn av et angrep av halogenidioner, og en reduserende virkning av det dispergerte metall. However, it has been found that coatings of particulate spinels and/or perovskites are mechanically weak because the bond between the ceramic coating and the metal or carbon substrate itself is weak, which is due to the crystal structure of the spinels or that the perovskites are not isomorphous with the oxides in the metal substrate . Different binders such as oxides, carbides, nitrides and borides have been tried without this leading to any particular improvement. In molten salt electrolytes, the substrate material will be quickly attacked due to unavoidable pores in the spinel oxide coating, after which the coating is quickly peeled off from the corroded substrate. Furthermore, spinels and perovskites are not chemically or electrochemically stable in molten halide salt electrolytes and show significant wear due to an attack by halide ions and a reducing effect of the dispersed metal.

Ved elektrolytisk fremstilling av metaller fra smeltede halogenidsalter, så har man funnet at de tidligere kjente anoder har flere ulemper. Det skjer en betydelig oppløsning av det keramiske oksydmaterialet og dette bringer metallkationer over i oppløsningen som avsettes på katoden sammen med det metall som fremstilles, og det skjer at urenhetsinnholdet i det fremstilte metall er så høyt at metallet ikke lenger kan brukes for de formål hvor man krever elektrolytisk rent metall. I slike tilfeller vil man helt eller delvis tape de økonomiske fordeler man har i en elektrolytisk prosess hvor man i langt høyere grad oppnår renere metall enn i andre typer raffineringsprosesser. In the electrolytic production of metals from molten halide salts, it has been found that the previously known anodes have several disadvantages. A significant dissolution of the ceramic oxide material occurs and this brings metal cations into the solution which are deposited on the cathode together with the metal that is produced, and it happens that the impurity content in the produced metal is so high that the metal can no longer be used for the purposes for which requires electrolytically pure metal. In such cases, one will completely or partially lose the economic advantages one has in an electrolytic process where one obtains a much higher degree of purer metal than in other types of refining processes.

Et elektrodemateriale som skal brukes med godt resultat under sterkt korroderende betingelser av den type man finner i en elektrolyse av smeltede halogenidsalter, da spesielt smeltede fluoridsalter, hør primært være kjemisk og elektrokjemisk stabilt ved de anvendte driftsbetingelser. Videre må materialet være katalytisk med hensyn til den anodiske utvikling av oksygen og/ eller halogenider, slik at anodeoverpotensialet er lavest mulig elik at man får en så høy effekt som mulig av den elektrolytiske prosess. Elektroden bør videre være varmestabil ved de anvendte driftstemperaturer, d.v.s. fra 200 til 1100°C, ha god elek- An electrode material that is to be used with good results under highly corrosive conditions of the type found in an electrolysis of molten halide salts, especially molten fluoride salts, should primarily be chemically and electrochemically stable under the operating conditions used. Furthermore, the material must be catalytic with regard to the anodic development of oxygen and/or halides, so that the anode overpotential is as low as possible and that the electrolytic process has as high an effect as possible. The electrode should also be thermally stable at the operating temperatures used, i.e. from 200 to 1100°C, have good electrical

trisk ledningsevne og bør være tilstrekkelig resistent overfor en tilfeldig kontakt med den smeltede metallkatoden. Hvis man ser bort fra belagte metallelektroder, etter som intet metall-substrat kunne motstå de sterkt korroderende betingelser som finnes i en elektrolyse av smeltede fluoridsalter, har man sys-tematisk prøvet en lang rekke sintrede.keramiske elektroder med forskjellig sammensetning. tric conductivity and should be sufficiently resistant to accidental contact with the molten metal cathode. If one ignores coated metal electrodes, since no metal substrate could withstand the highly corrosive conditions found in an electrolysis of molten fluoride salts, a large number of sintered ceramic electrodes with different compositions have been systematically tested.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt According to the present invention, it is provided

en elektrode til bruk ved elektrolyse, spesielt for elektrolyse av smeltet salt, og denne elektrode er kjennetegnet ved at den omfatter en selvbærende matrise av sintrede pulvere avetoksyd av minst ett metall valgt fra gruppen bestående av titan, tantal, zirkonium, vanadium, niob, aluminium, silisium, tinn, mangan, jern, kobolt, nikkel, sølv, arsen, vismut, lantan, ytterbium, thorium og yttrium, og minst ett elektrisk ledende mtall eller metalloksyd, og hvor nevnte elektroder i det minste over en del av sin overflate er utstyrt med minst en elektrokatalysator i form av et metall, metalloksyd eller blandinger derav. an electrode for use in electrolysis, in particular for electrolysis of molten salt, and this electrode is characterized in that it comprises a self-supporting matrix of sintered powders avetoxide of at least one metal selected from the group consisting of titanium, tantalum, zirconium, vanadium, niobium, aluminum , silicon, tin, manganese, iron, cobalt, nickel, silver, arsenic, bismuth, lanthanum, ytterbium, thorium and yttrium, and at least one electrically conductive metal or metal oxide, and where said electrodes at least over part of their surface are equipped with at least one electrocatalyst in the form of a metal, metal oxide or mixtures thereof.

Det er foretrukket at nevnte elektrisk ledende materiale utgjør mindre enn 50 vekt-% av de sintrede elektroder. It is preferred that said electrically conductive material constitutes less than 50% by weight of the sintered electrodes.

Den "sintrede" elektrode er således et selvbærende, i alt vesentlig stivt legeme bestående i alt vesentlig av en oksymetallforbindelse og minst ett elektroledende middel fremstilt ved en hver kjent fremgangsmåte av den type som brukes i den keramiske industri, f,eks. ved å bruke temperatur og trykk på The "sintered" electrode is thus a self-supporting, essentially rigid body consisting essentially of an oxymetal compound and at least one electroconductive agent produced by a known method of the type used in the ceramic industry, e.g. using temperature and pressure

en pulverisert blanding av materialene, hvorved blandingen ut-formes til ønsket størrelse og form, eller ved å støpe materialet i en form, ved utdrivning eller ved å bruke bindemidler etc, og deretter sintre det formede legemet ved høye tempera-turer til en selvbærende elektrode. Oksyhalogenidforbindelsene er fortrinnsvis oksyklorider og oksyfluorider. a powdered mixture of the materials, whereby the mixture is formed into the desired size and shape, or by casting the material in a mold, by extrusion or by using binders etc., and then sintering the shaped body at high temperatures into a self-supporting electrode . The oxyhalide compounds are preferably oxychlorides and oxyfluorides.

Den elektriske ledningsevnen i sintrede keramiske elektroder forbedres ved å tilsette nevnte elektroder fra 0,1 til 20 vekt-$ av minst ett elektrisk ledende middel valgt fra gruppen bestående av (a) dopende oksyder, typiske av metaller med en valens som er lavere eller høyere enn valensen på de metaller som inngår i oksydene som utgjør matrisen, så som jord-alkalimetaller (oksyder av ) Ca, Mg, Sr og Ba og metaller som Zn, Cd, In2, Tl^, Asg, Sb^, Bi,, og Snj (b) oksyder som har god elektrisk ledningsevne på grunn av et intrinsik redox-system, The electrical conductivity of sintered ceramic electrodes is improved by adding to said electrodes from 0.1 to 20% by weight of at least one electrically conductive agent selected from the group consisting of (a) doping oxides, typically of lower or higher valence metals than the valence of the metals included in the oxides that make up the matrix, such as alkaline earth metals (oxides of ) Ca, Mg, Sr and Ba and metals such as Zn, Cd, In2, Tl^, Asg, Sb^, Bi,, and Snj (b) oxides that have good electrical conductivity due to an intrinsic redox system,

så som spinelloksyder, perovskittoksyder etc.j (c) oksyder som viser elektrisk ledningsevne på grunn av metall til metall-bindinger så som CrO^, MnOg, TiO, Ti^O^ etc.; borider, sili-cider, karbider og sulfider av metaller så som Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo og ¥ eller metallene Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Pd og Ag eller legeringer av disse eller blandinger av (A) og/eller (b) og/eller (c). such as spinel oxides, perovskite oxides etc.j (c) oxides showing electrical conductivity due to metal to metal bonds such as CrO₂, MnO₂, TiO, Ti₂O₂ etc.; borides, silicides, carbides and sulfides of metals such as Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo and ¥ or the metals Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Pd and Ag or alloys thereof or mixtures of (A) and/or (b) and/or (c).

De foretrukne elektrokatalysatorer velges fra gruppen av metaller bestående av ruthenium, rhodium, palladium, iridium, platina, jern, kobolt, nikkel, kobber og sølv samt blandinger av disse, samt oksyder av metaller fra gruppen bestående av mangan, jern, kobolt, nikkel, ruthenium, rhodium, palladium, iridium, platina, sølv, arsen, antimon, bly og vismut, samt blandinger av disse. The preferred electrocatalysts are selected from the group of metals consisting of ruthenium, rhodium, palladium, iridium, platinum, iron, cobalt, nickel, copper and silver and mixtures thereof, as well as oxides of metals from the group consisting of manganese, iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, iridium, platinum, silver, arsenic, antimony, lead and bismuth, as well as mixtures of these.

Ved å blande pulveret av matrisematerialet med en mindre mengde, typisk fra 0,5 til 30%, med pulvere av et egnet elektrokatalytisk materiale og ved å sintre blandingen til et selvbærende legeme, så vil man når dette legemet brukes som en elektrode få en tilfredsstillende elektroledende og elektrokatalytisk egenskap samtidig som legemet beholder sin kjemiske stabilitet selv når den tilsatte katalysator i seg selv ikke ville være resistent under de betingelser som opptrer under elektrolysen. By mixing the powder of the matrix material with a smaller amount, typically from 0.5 to 30%, with powders of a suitable electrocatalytic material and by sintering the mixture into a self-supporting body, when this body is used as an electrode, a satisfactory electroconductive and electrocatalytic property while the body retains its chemical stability even when the added catalyst itself would not be resistant under the conditions that occur during electrolysis.

Elektrokatalysatoren kan være et metall eller en uor-ganisk oksyforbindelse. De foretrukne tilsatte katalysator-pulvere er pulveriserte metaller så som Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Fe, Co, Ni, Cu og Ag, da spesielt platinagruppemetallene, pulveriserte oksyforbindelser av Mn, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Ag, As, Sb og Bi og spesielt oksyforbindelsene av platinagruppemetallene. The electrocatalyst can be a metal or an inorganic oxygen compound. The preferred added catalyst powders are powdered metals such as Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Fe, Co, Ni, Cu and Ag, then especially the platinum group metals, powdered oxy compounds of Mn, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Ag, As, Sb and Bi and especially the oxy compounds of the platinum group metals.

Spesielt foretrukket er |3Mn02, Co^O^, Rh^O^, IrO^, Rh02, Ag20, Ag202, Ag203, ASgO^, SbgO , Bi.,0^ CoMn^, NiCo.,0^ samt blandinger av nevnte pulveriserte metaller og oksyforbindelser. Particularly preferred are |3MnO2, Co^O^, Rh^O^, IrO^, RhO2, Ag2O, Ag2O2, Ag2O3, ASgO^, SbgO , Bi.,0^ CoMn^, NiCo.,0^ as well as mixtures of the aforementioned powdered metals and oxygen compounds.

Man har spesielt funnet det fordelaktig å tilsette oksymetallforbindelsen et annet materiale så som tinnoksyd, zirkoniumoksyd og lignende,dessuten å tilsette mindre mengde av minst ett metall valgt fra gruppen bestående av yttrium, krom, molybden, zirkonium, tantal, wolfram, kobolt, nikkel, palladium og sølv, fordi man da forbedrer både de mekaniske egenskaper og den elektriske ledningsevnen i de sintrede elektrodene uten at man senker eller svekker deres kjemiske og elektrokjemiske kor-rosjonsmotstand. It has been particularly found advantageous to add to the oxymetal compound another material such as tin oxide, zirconium oxide and the like, in addition to adding a smaller amount of at least one metal selected from the group consisting of yttrium, chromium, molybdenum, zirconium, tantalum, tungsten, cobalt, nickel, palladium and silver, because both the mechanical properties and the electrical conductivity of the sintered electrodes are improved without lowering or weakening their chemical and electrochemical corrosion resistance.

Disse additiver kan tilsettes i pulverform og blandes sammen med det pulveriserte metalloksyd i prosentsatser som varierer fra kO til 1$ basert på vekten av metallinnholdet. Videre kan andre organiske og/eller uorganiske forbindelser tilsettes pulverblandingen for å bedre bindingen av partiklene både under forming eller støping samt sintringen. These additives can be added in powder form and mixed with the powdered metal oxide in percentages varying from kO to 1$ based on the weight of the metal content. Furthermore, other organic and/or inorganic compounds can be added to the powder mixture to improve the bonding of the particles both during forming or casting and sintering.

Anodene har høyt smeltepunkt som ligger godt over temperaturen på de smeltede saltelektrolytter hvor de brukes, The anodes have a high melting point that is well above the temperature of the molten salt electrolytes where they are used,

og det skjer ingen faseforandring i elektrodene under de ar-beidsbetingelser som brukes under elektrolysen. Videre er varmeforlengelseskoeffisienten ikke mye forskjellig fra den man finner i halogenidsaltene som -brukes i de smeltede salt-bad, og dette gjør at man bedre opprettholder passende elektro-demellomrom mellom anoden og katoden og unngår utvidelser og and no phase change occurs in the electrodes under the working conditions used during electrolysis. Furthermore, the thermal expansion coefficient is not much different from that found in the halide salts used in the molten salt baths, and this means that you better maintain suitable electrode gaps between the anode and cathode and avoid expansions and

sammentrekninger som kunne ødelegge saltskorpen på toppen av den smeltede saltelektrolytten f.eks. slik man finner det i en nor-mal aluminiumelektroutvinningsprosess. contractions that could destroy the salt crust on top of the molten salt electrolyte e.g. as found in a normal aluminum electrowinning process.

Ledningsevnen i de sintrede elektroder ifølge foreliggende oppfinnelse lar seg sammenligne med den man finner i grafitt. Matrisen har akseptabel bearbeidbarhet under forming og sintring og vil under bruk danne tynne lag av oksyhalogenider på overflaten under anodiske betingelser. Den frie dannelses-energien for metalloksyforbindelsene er mer negativ enn tilsva-rende energi for oksydet av den smeltede saltelektrolytten som befinner seg i halogenidfasen, slik at disse sintrede anoder har høy kjemisk stabilitet. The conductivity in the sintered electrodes according to the present invention can be compared to that found in graphite. The matrix has acceptable workability during forming and sintering and during use will form thin layers of oxyhalides on the surface under anodic conditions. The free energy of formation for the metaloxy compounds is more negative than the corresponding energy for the oxide of the molten salt electrolyte which is in the halide phase, so that these sintered anodes have high chemical stability.

De sintrede elektroder ifølge foreliggende oppfinnelse kan også brukes som bipolare elektroder. I denne utførelse vil de sintrede elektroder fortrinnsvis bli produsert i form av en plate eller lignende hvor en av de to større overflater på elektroden er utstyrt med et lag inneholdende en anodisk elektrokatalysator så som oksydene CO^O^, Ni^O^, MnOg, Rh^O^, IrO^, RuO^, Ag^O etc, mens den andre større overflate er utstyrt med et The sintered electrodes according to the present invention can also be used as bipolar electrodes. In this embodiment, the sintered electrodes will preferably be produced in the form of a plate or the like where one of the two larger surfaces of the electrode is equipped with a layer containing an anodic electrocatalyst such as the oxides CO^O^, Ni^O^, MnOg, Rh^O^, IrO^, RuO^, Ag^O etc, while the other larger surface is equipped with a

lag inneholdende et egnet katodisk materiale som karbider, borider, nitrider, sulfider, karbonitrider etc. av metaller, fortrinnsvis av metallene yttrium, titan og zirkonium. layer containing a suitable cathodic material such as carbides, borides, nitrides, sulphides, carbonitrides etc. of metals, preferably of the metals yttrium, titanium and zirconium.

Det selvbærende sintrede legemet bestående av en større del av en oksymetallforbindelse kan fremstilles ved å male materialene sammen, eller separat, fortrinnsvis til en kornstør-relse mellom 50 og 500 ym, hvorved man får en pulverbland- The self-supporting sintered body consisting of a larger part of an oxymetal compound can be produced by grinding the materials together, or separately, preferably to a grain size between 50 and 500 µm, whereby a powder mixture is obtained

ing som inneholder varierende kornstørrelser slik at man oppnår en bedre grad av komprimering. Ifølge en foretrukken fremgangsmåte kan pulverblandingen blandes med vann eller med et organisk bindemiddel slik at man oppnår en plastisk masse med egnet strøm-ningsegenskaper for den formingsprosess man ønsker å anvende. Materialet kan formes på kjent måte enten ved stamping eller ved å presse blandingen inn i en form eller ved å helle blandingen over i en vanlig form, eller materialet kan utdrives gjennom en dyse til varierende form. ing that contains varying grain sizes so that a better degree of compaction is achieved. According to a preferred method, the powder mixture can be mixed with water or with an organic binder so that a plastic mass is obtained with suitable flow properties for the forming process that one wishes to use. The material can be shaped in a known manner either by tamping or by pressing the mixture into a mold or by pouring the mixture into a regular mold, or the material can be extruded through a die into varying shapes.

De formede elektroder blir så underkastet en tørking og oppvarmet til en temperatur hvor man får den forønskede bind-ing, vanligvis mellom 800 og 1800°C i mellom 1 og 30 timer, så fulgt av en langsom avkjøling til romtemperatur „ Varmebehandlingen utføres fortrinnsvis i en inert atmosfære eller en som er svakt reduserende, f. eks. i H"2 + N2 ( 80%), når den pulveriserte blanding består i alt vesentlig av en oksymetallforbindelse samt en mindre mengde av andre metalloksyder eller metaller. The formed electrodes are then subjected to drying and heated to a temperature where the desired bond is obtained, usually between 800 and 1800°C for between 1 and 30 hours, then followed by a slow cooling to room temperature „ The heat treatment is preferably carried out in a inert atmosphere or one that is weakly reducing, e.g. in H"2 + N2 (80%), when the powdered mixture essentially consists of an oxymetal compound and a smaller amount of other metal oxides or metals.

Når den pulveriserte blanding også inneholder metalliske pulvere, er det foretrukket å utføre varmebehandlingen i en oksyderende atmosfære, i det minste i en del av oppvarmingstiden, When the pulverized mixture also contains metallic powders, it is preferred to carry out the heat treatment in an oxidizing atmosphere, at least for part of the heating time,

for derved å fremme oksydasjonen av de metalliske partikler på yttersiden av elektrodene. De metalliske partikler som forblir inne i selve det sintrede materialet, vil således bedre elektro-dens elektriske ledningsevne. thereby promoting the oxidation of the metallic particles on the outside of the electrodes. The metallic particles that remain inside the sintered material itself will thus improve the electrode's electrical conductivity.

Selve formingen kan følges av en sintring ved høy temperatur slik det er nevnt ovenfor, eller forming og sintring kan utføres samtidig, d.v.s. at trykk og temperatur påsettes samtidig, f.eks. ved hjelp av elektrisk oppvarmede former. Tilførsels-ledninger eller skinner kan smeltes inn i de keramiske elektroder under støping eller sintring eller kan festes på elektrodene etter sintringen eller"formingen. Man kan også bruke andre fremgangsmåter for å forme, komprimere og sintre de pulveriserte blandinger hvis dette er ønskelig. The shaping itself can be followed by sintering at high temperature as mentioned above, or shaping and sintering can be carried out simultaneously, i.e. that pressure and temperature are applied simultaneously, e.g. using electrically heated molds. Supply wires or rails can be melted into the ceramic electrodes during casting or sintering or can be attached to the electrodes after sintering or "shaping". Other methods can also be used to shape, compress and sinter the powdered mixtures if this is desired.

Elektrokatalysatoren som vanligvis bare påføres elek-trodeoverflaten på grunn av prisen, bør ha høy stabilitet, lavt anodisk overpotensial for den forønskede anodiske reaksjon og høyt anodisk overpotensial for ikke-ønskede sidereaksjoner. I forbindelse med klorutvikling kan man bruke oksyder av kobolt, nikkel, iridium, rhodium, ruthenium eller blandede oksyder så som RuOg - Ti02 etc., mens man i forbindelse med fluoridholdige elektrolytter hvor det er ønskelig med en oksygenutvikling, kan bruke oksyder av sølv og mangan. Andre oksyder som lan brukes som elektrokatalysatorer kan være oksyder av platina, palladium og bly. The electrocatalyst, which is usually only applied to the electrode surface due to cost, should have high stability, low anodic overpotential for the desired anodic reaction, and high anodic overpotential for undesired side reactions. In connection with chlorine evolution, oxides of cobalt, nickel, iridium, rhodium, ruthenium or mixed oxides such as RuOg - Ti02 etc. can be used, while in connection with fluoride-containing electrolytes where oxygen evolution is desired, oxides of silver and manganese. Other oxides that are used as electrocatalysts can be oxides of platinum, palladium and lead.

Man kan bruke giftstoffer for å holde tilbake uønskede anodiske reaksjoner, f.eks. for å unngå oksygenutvikling fra kloridelektrolytter. Man bør bruke giftstoffer som har høyt oksygenoverpotensial, og egnede forbindelser er oksyder av arsen, antimon og vismut . Disse oksyder som brukes i små mengder kan påføres sammen med elektrokatalysatoroksydene i mengder på fra 1 til 10$> av elektrokatalysatoren beregnet på basis av de respektive metallvekter. Poisons can be used to hold back unwanted anodic reactions, e.g. to avoid oxygen evolution from chloride electrolytes. One should use poisons that have a high oxygen overpotential, and suitable compounds are oxides of arsenic, antimony and bismuth. These oxides, which are used in small amounts, can be applied together with the electrocatalyst oxides in amounts of from 1 to 10% of the electrocatalyst calculated on the basis of the respective metal weights.

Påføringen av elektrokatalysatoren og eventuelt for-giftningsmidler slik delte er nevnt ovenfor, kan utføres på en hver kjent måte. Fortrinnsvis blir elektrokatalysatoren og eventuelt nevnte giftmiddel, påført de sintrede elektroder som en oppløsning av dekomponerbare metallsalter. Det sintrede legemet impregneres med oppløsningen inneholdende et passende metallsalt og blir så tørket. Elektroden blir oppvarmet i luft eller i en oksygenholdig atmosfære for derved å omdanne saltene til de forønskede oksyder. The application of the electrocatalyst and any poisons as divided as mentioned above can be carried out in a manner known to each. Preferably, the electrocatalyst and possibly said poison are applied to the sintered electrodes as a solution of decomposable metal salts. The sintered body is impregnated with the solution containing a suitable metal salt and is then dried. The electrode is heated in air or in an oxygen-containing atmosphere to thereby convert the salts into the desired oxides.

Det sintrede legemet bør ha så god porøsitet og den fremgangsmåte som brukes for å impregnere overflatelagene av det sintrede legemet med metallsaltene bør være slik at inntrengningen av oppløsningen bør gå ned til minst 1 til 5 mm, fortrinnsvis 3 mm målt fra overflaten av elektroden, slik at elektrokatalysatoren er tilstede i porene på det sintrede legemet ned til en viss dybde fra selve overflaten etter sintringen. The sintered body should have such good porosity and the method used to impregnate the surface layers of the sintered body with the metal salts should be such that the penetration of the solution should decrease to at least 1 to 5 mm, preferably 3 mm measured from the surface of the electrode, such that the electrocatalyst is present in the pores of the sintered body down to a certain depth from the surface itself after sintering.

Alternativt kan man med passende pulverblandingstek-nikk ta fordannende elektrokatalysatoroksyder og eventuelt for-dannede forgiftningsoksyder og male disse til pulverform og tilsette pulverblandingen under støpingen av elektrodene på en slik måte at de ytre lag av de støpte elektroder blir anriket med pulverne av elektrokatalysatoroksydene og eventuelt de forgif-tende oksyder slik at man etter sintring får tilveiebragt elektrokatalysatoren på eller nær overflaten av elektrodene. Alternatively, with suitable powder mixing techniques, forming electrocatalyst oxides and possibly formed poisoning oxides can be taken and ground into powder form and added to the powder mixture during the casting of the electrodes in such a way that the outer layers of the cast electrodes are enriched with the powders of the electrocatalyst oxides and possibly the poisonous oxides so that after sintering the electrocatalyst is provided on or near the surface of the electrodes.

De sintrede elektroder ifølge foreliggende oppfinnelse kan også brukes som bipolare elektroder. Ifølge denne utførel- The sintered electrodes according to the present invention can also be used as bipolar electrodes. According to this execu-

se kan elektrodene på en overflate utstyres med en anodisk elektrokatalysator eventuelt med et forgiftningsmiddel for å unngå uønskede anodiske reaksjoner, f.eks. ved hjelp av an av de fremgangsmåter som er nevnt ovenfor, mens den annen overflate kan tilveiebringes med et belegg av et egnet katodisk materiale. see, the electrodes on a surface can be equipped with an anodic electrocatalyst, possibly with a poisoning agent to avoid unwanted anodic reactions, e.g. by means of one of the methods mentioned above, while the other surface can be provided with a coating of a suitable cathodic material.

For eksempel kan overflaten av en bipolar elektrode som vil funk-sjonere som katode under elektrolysen, utstyres med et lag av metallkarbider, borider, nitrider, sulfider og/eller karbonitrider av yttrium, tantal, titan, zirkonium, etc. For example, the surface of a bipolar electrode which will function as a cathode during electrolysis can be equipped with a layer of metal carbides, borides, nitrides, sulphides and/or carbonitrides of yttrium, tantalum, titanium, zirconium, etc.

En foretrukket fremgangsmåte for påføring av et lag er ved hjelp av en plasmastrømsteknikk hvorved pulveret av de ut-valgte materialer påsprøytes og fester seg til overflaten av det sintrede legemet ved hjelp av en flamme under regulert atmosfære. Alternativt kan deri valgte pulveriserte blanding tilsettes under danningsprosessen og således sintres på den katodiske overflate av den bipolare elektrode. A preferred method for applying a layer is by means of a plasma flow technique whereby the powder of the selected materials is sprayed on and adheres to the surface of the sintered body by means of a flame under a regulated atmosphere. Alternatively, the powdered mixture selected therein can be added during the forming process and thus sintered on the cathodic surface of the bipolar electrode.

Elektrodene kan brukes effektivt for elektrolyse av mange elektrolytter. De kan spesielt fordelaktig brukes som anoder i elektrolytiske celler av den type som brukes for elektrolyse av smeltede saltelektrolytter, f.eks. smeltede kryolittbad, smeltede halogenider av aluminium, magnesium, natrium, kalium, kalsium, litium og andre metaller. Således kan aluminium-halogenider elektrolyseres ved hjelp av Hall-prosessen eller ved hjelp av de fremgangsmåter som er beskrevet i US patentene nr. 3,464,900, 3,518,712 eller 3,755,099 (disse patenter inngår som en referanse i denne patentsøknad) ved å bruke elektroder slik det er beskrevet her som anoder. Temperaturen under elektrolysen er tilstrekkelig høy til å smelte og holde saltene av metallet som skal innvinnes i en smeltet tilstand, og metallet avsettes i smeltet tilstand og oppsamles som en smeltet katode hvor det smeltede metall taes ut fra bunnen av laget. The electrodes can be used effectively for the electrolysis of many electrolytes. They can be particularly advantageously used as anodes in electrolytic cells of the type used for the electrolysis of molten salt electrolytes, e.g. molten cryolite baths, molten halides of aluminium, magnesium, sodium, potassium, calcium, lithium and other metals. Thus, aluminum halides can be electrolyzed using the Hall process or using the methods described in US Patent Nos. 3,464,900, 3,518,712 or 3,755,099 (these patents are incorporated by reference in this patent application) using electrodes as described here as anodes. The temperature during the electrolysis is sufficiently high to melt and keep the salts of the metal to be recovered in a molten state, and the metal is deposited in a molten state and collected as a molten cathode where the molten metal is taken out from the bottom of the layer.

Elektrodene kan også brukes effektivt som anoder og/ eller katoder under likestrømselektrolyse av andre smeltede saltelektrolytter som typisk inneholder halogenider, oksyder, karbonater eller hydrater for fremstilling av aluminium, beryllium, kalsium, cerium, litium, natrium, magnesium, kalium, barium, strontium, cesium og andre metaller. The electrodes can also be used effectively as anodes and/or cathodes during direct current electrolysis of other molten salt electrolytes that typically contain halides, oxides, carbonates or hydrates for the production of aluminum, beryllium, calcium, cerium, lithium, sodium, magnesium, potassium, barium, strontium, cesium and other metals.

Når elektroder ifølge foreliggende oppfinnelse brukes som bipolare elektroder for elektrolyse av smeltede salter, så må sammensetningen av den katodiske del av elektrodene være slik at man ikke reduserer denne ved katodisk reaksjon eller angripes av det metall som avsettes på katodene, spesielt gjel-der dette når elektroden delvis er sammensatt av en oksyforbindelse. Av denne grunn er det ønskelig å ha sammensetningen på katodesiden av den bipolare elektrode slik at denne er inert overfor den katodiske reaksjon og for en reduserende påvirkning av det smeltede metall. When electrodes according to the present invention are used as bipolar electrodes for electrolysis of molten salts, the composition of the cathodic part of the electrodes must be such that it is not reduced by cathodic reaction or attacked by the metal deposited on the cathodes, especially when the electrode is partly composed of an oxy compound. For this reason, it is desirable to have the composition on the cathode side of the bipolar electrode so that it is inert to the cathodic reaction and for a reducing effect of the molten metal.

Elektrodene kan også brukes som anode og/eller som ka-tode i elektrokjemiske prosesser så som følgende: Elektrolyse av vandige kloridoppløsninger for fremstilling av klor, NaOH, hydro-gen, hypokloritt, klorater og perklorater, elektroutvinning av metaller fra vandige sulfat- eller kloridoppløsninger for fremstilling av kobber, sink, nikkel, kobolt og andre metaller, elektrolyse av smeltede metallsaltelektrolytter typisk inneholdende halogenider, oksyder, karbonater eller hydrater for fremstilling av aluminium, beryllium, kalsium, cerium, litium, natrium,' magnesium, kalium, barium, strontium, cesium og andre metaller, samt elektrolyse av bromider, sulfider, svovelsyre, saltsyre, samt flussyre. Vanligvis vil elektrodene kunne brukes i alle elektrolytiske prosesser. The electrodes can also be used as anode and/or as cathode in electrochemical processes such as the following: Electrolysis of aqueous chloride solutions for the production of chlorine, NaOH, hydrogen, hypochlorite, chlorates and perchlorates, electroextraction of metals from aqueous sulphate or chloride solutions for the production of copper, zinc, nickel, cobalt and other metals, electrolysis of molten metal salt electrolytes typically containing halides, oxides, carbonates or hydrates for the production of aluminium, beryllium, calcium, cerium, lithium, sodium,' magnesium, potassium, barium, strontium , cesium and other metals, as well as electrolysis of bromides, sulphides, sulfuric acid, hydrochloric acid and hydrofluoric acid. Generally, the electrodes can be used in all electrolytic processes.

I det følgende er det beskrevet flere foretrukne utførelser for å illustrere oppfinnelsen. Prosentsatser av komponentene i elektroden er beregnet i prosent pr. vekt og beregnet på basis av frie metaller basert på det totale metallinnhold i sammensetningen. In the following, several preferred embodiments are described to illustrate the invention. Percentages of the components in the electrode are calculated as a percentage per weight and calculated on the basis of free metals based on the total metal content in the composition.

Blant de foretrukne anoder er de hvor hoveddelen av det selvbærende legeme er tinndioksyd enten alene eller sammen med opptil 20 vekt-% koboltoksyd utstyrt med et belegg av koboltoksyd som gir elektrodene forbedrede mekaniske egenskaper og elektrokatalytiske egenskaper for klorutvikling. Andre foretrukne additiver er Y203, Ti02 og Ta05. Among the preferred anodes are those where the main part of the self-supporting body is tin dioxide either alone or together with up to 20% by weight of cobalt oxide equipped with a coating of cobalt oxide which gives the electrodes improved mechanical properties and electrocatalytic properties for chlorine evolution. Other preferred additives are Y 2 O 3 , TiO 2 and TaO 5 .

Det elektrokatalytiske belegg kan beskyttes mot slitasje ved en samtidig eller etterfølgende påføring av et beskyttende middel så som et metalloksyd, f.eks. TiO,,, Ta^ O^ eller SiO„ samt blandede oksyder så som AgRe„0 , TiCoo0, og Ag W0_. The electrocatalytic coating can be protected against wear by a simultaneous or subsequent application of a protective agent such as a metal oxide, e.g. TiO,,, Ta^ O^ or SiO„ as well as mixed oxides such as AgRe„0 , TiCoo0, and AgW0_.

Eksempel 1 Example 1

Tre sintrede elektrodeprøver 80$ Sn02 + 20$ kobolt (type A), 80$ Sn02 + 10$ Co + 10$ Mo (prøve B) og 100$ Sn02 (prøve C) ble fremstilt og så forsiktig vasket med vann og tør-ket i vakuum, De resulterende elektroder ble så under vakuum senket ned i en oppløsning slik dette er angitt i tabell I og deretter tørket ved en oppvarming til 370°C i 20 minutter i en sirkulasjonsovn med luftgjennomgang. Prøvene ble så børstet med samme oppløsning og igjen oppvarmet i 15 minutter ved 350°C i samme ovn, og denne fremgangsmåte ble gjentatt flere ganger inn-til elektrodene hadde en vektøkning på 5 g/m 2. Three sintered electrode samples 80$ Sn02 + 20$ cobalt (type A), 80$ Sn02 + 10$ Co + 10$ Mo (sample B) and 100$ Sn02 (sample C) were prepared and then carefully washed with water and dried in vacuum. The resulting electrodes were then immersed under vacuum in a solution as indicated in Table I and then dried by heating to 370°C for 20 minutes in a circulation oven with air passage. The samples were then brushed with the same solution and again heated for 15 minutes at 350°C in the same oven, and this procedure was repeated several times until the electrodes had a weight increase of 5 g/m 2 .

Elektrodene ble så brukt som anoder i en prøvecelle for elektrolyse av aluminiumklorid ved 750°C og en anodisk strømtett-het pa 1000 A// m 2. Cellespenningen var 5 volt, og elektrolytten var en 5-1-1 vektblanding av aluminiumklorid, natriumklorid og kaliumklorid. Det anodiske potensial ble bestemt i begynnelsen, etter 500 timers drift samtidig som vekttapet av elektrodene ble bestemt på samme tidspunkt. For sammenlignende formål brukte man en standard grafittelektrode under de samme betingelser, og de oppnådde resultater er angitt i tabell I. The electrodes were then used as anodes in a test cell for the electrolysis of aluminum chloride at 750°C and an anodic current density of 1000 A// m 2. The cell voltage was 5 volts, and the electrolyte was a 5-1-1 weight mixture of aluminum chloride, sodium chloride and potassium chloride. The anodic potential was determined at the beginning, after 500 hours of operation, while the weight loss of the electrodes was determined at the same time. For comparative purposes, a standard graphite electrode was used under the same conditions, and the results obtained are given in Table I.

Resultatene fra tabell I viser at de belagte elektroder har lavere overpotensial for klorutvikling uten en vesentlig vekt-tapsøkning. Prøve C som hadde for høyt overpotensial uten etter-behandling, var ikke egnet for elektrolysereaksjonen mens den behandlede prøve C var dette. Den midlere faradayeffekt under prøven var 96$. En vanlig grafittelektrode ble brukt på samme måte og sammenlignet med referansegrafittelektroden, og viste en spenning på ca. 0,8 volt. The results from Table I show that the coated electrodes have a lower overpotential for chlorine evolution without a significant increase in weight loss. Sample C, which had too high an overpotential without post-treatment, was not suitable for the electrolysis reaction, while the treated sample C was this. The average faraday effect during the test was 96$. A common graphite electrode was used in the same way and compared to the reference graphite electrode, showing a voltage of approx. 0.8 volts.

Eksempel 2 Example 2

Prøver bestående av 90 vekt-$ tinndioksyd og 10$ kobolt ble sintret, og elektrodene ble så utstyrt med et belegg av koboltoksyd som beskrevet i eksempel 1, og man fikk et lag på Samples consisting of 90% tin dioxide and 10% cobalt were sintered, and the electrodes were then provided with a coating of cobalt oxide as described in example 1, and a layer of

10 g/m 2av nevnte koboltoksyd. Elektrodene ble så brukt for å elektrolysere elektrolyttene som er angitt i tabell II under de driftsbetingelser som er angitt. Man målte anodepotensialet etter 300 timers drift og slitasjen på samme tidspunkt, og resultatene er angitt i tabell II. 10 g/m 2 of said cobalt oxide. The electrodes were then used to electrolyze the electrolytes listed in Table II under the operating conditions indicated. The anode potential was measured after 300 hours of operation and the wear at the same time, and the results are shown in Table II.

Tabell II viser klart at elektroder ifølge foreliggende oppfinnelse har lavere slitasje og lavere anodepotensial selv etter 300 timers drift. Table II clearly shows that electrodes according to the present invention have lower wear and lower anode potential even after 300 hours of operation.

Eksempel 3 Example 3

Skiveformede elektroder med en diameter på 10 mm og en tykkelse på 5 mm ble fremstilt fra pulvere med et meshtall fra 100 til 250. Pulverne ble pressformet ved et trykk på Disc-shaped electrodes with a diameter of 10 mm and a thickness of 5 mm were produced from powders with a mesh number from 100 to 250. The powders were press-formed at a pressure of

y , 2 y , 2

, 1000 kg/cm og sa sintret i en induksjonsovn under de betingel-'.. ser som er angitt i tabell III, som også viser sammensetningen "på pulverne. , 1000 kg/cm and then sintered in an induction furnace under the conditions indicated in Table III, which also shows the composition of the powders.

Sintringen ble utført i en ovn gjennom hvilken den angitte gass ble sirkulert eller oppretthold ved atmosfærisk trykk. De ytre overflater og eventuelt noe av de indre porer ble således eksponert over for en oksyderende atmosfære ved den angitte temperatur, og det eksponerte metall på overflaten ble oksydert slik at man fikk dannet elektrokatalysatoren. The sintering was carried out in a furnace through which the specified gas was circulated or maintained at atmospheric pressure. The outer surfaces and possibly some of the inner pores were thus exposed to an oxidizing atmosphere at the specified temperature, and the exposed metal on the surface was oxidized so that the electrocatalyst was formed.

Ledningsevnene på prøvene 1 til 7 ble målt ved 500°C, og var mellom 0,01 og 1,0 og tettheten på de sintrede elektrodene varierte mellom 5 og 8,5 g/cm . Elektrodene ble brukt som anoder i en prøvecelle for elektrolyse av aluminiumklorid ved 750°C og man brukte en anodisk strømtetthet på 1000 A/m'*. Cellespenningen var 5 volt, og elektrolytten var en 5-1-1 blanding av aluminiumklorid, natriumklorid og kaliumklorid. Det anodiske potensial ble bestemt i begynnelsen og etter 500 timers drift, og vekttapet ble bestemt etter nevnte 500 timer. For sammenlignende formål brukte man også en refe-ransegrafittelektrode under de samme betingelser, og resultatene er angitt i tabell IV. The conductivities of samples 1 to 7 were measured at 500°C, and were between 0.01 and 1.0 and the density of the sintered electrodes varied between 5 and 8.5 g/cm . The electrodes were used as anodes in a test cell for the electrolysis of aluminum chloride at 750°C and an anodic current density of 1000 A/m'* was used. The cell voltage was 5 volts, and the electrolyte was a 5-1-1 mixture of aluminum chloride, sodium chloride, and potassium chloride. The anodic potential was determined at the beginning and after 500 hours of operation, and the weight loss was determined after said 500 hours. For comparative purposes, a reference graphite electrode was also used under the same conditions, and the results are given in Table IV.

Resultatene i tabell IV viser at elektrodene 1 til 7 som inneholder en større mengde av et oksyd og en mindre mengde av et metall, har lavere overpotensial for klorutvikling og har meget lav slitasje. Elektrode 8 som ikke inneholdt noe tilsatt elektroledende metall, hadde vesentlig høyere overpotensial for klorutvikling, og referansegrafittelektroden hadde et overpotensial over det man fant for elektrodene 1 til 7 og meget høyere slitasje. Referansegrafittanoden trengte forskjellige justeringer under elektrolysen, og måtte tidlig erstattes med en ny. Den midlere effekt under prøven var 97$. Alle prøvene 1 til 7 var mindre sprøe enn prøve nr. 8. The results in Table IV show that electrodes 1 to 7, which contain a larger amount of an oxide and a smaller amount of a metal, have a lower overpotential for chlorine evolution and have very low wear. Electrode 8, which did not contain any added electroconductive metal, had a significantly higher overpotential for chlorine evolution, and the reference graphite electrode had an overpotential above that found for electrodes 1 to 7 and much higher wear. The reference graphite anode needed various adjustments during the electrolysis, and had to be replaced early on with a new one. The average effect during the trial was 97$. All samples 1 to 7 were less brittle than sample No. 8.

Eksempel h Example h

Ca. 250 g av en blanding av matrisematerialet og de tilsatte materialer som er angitt i tabell I, ble malt i en blander i 20 minutter, og pulverblandingen ble så helt over i sylin-driske plastformer og presset manuelt med en sylindrisk stålpres-se. Hver form ble pias sert i et isostatisk trykk-kammer, og trykket ble hevet til ca. 1500 kg/cm i 5 minutter, og så redusert til null i løpet av et par sekunder. Prøvene ble så tatt ut av plastformene og polert. De pressede prøver ble puttet i en elektrisk oppvarmet ovn og oppvarmet fra romtemperatur til 1200 oC under en nitrogenatmosfære i løpet av 24 timer, holdt pa den maksimale temperatur fra 2 til 5 timer og så avkjølt til 300 o C i løpet av 2k i timer. De sintrede prøver ble sa „ tatt ut av ovnen, og etter avkjøling til romtemperatur ble de veiet, og man målte deres tetthet og deres elektriske ledningsevne ved 25 og 1000°C. Resultatene er angitt i tabell V. About. 250 g of a mixture of the matrix material and the added materials listed in Table I was ground in a mixer for 20 minutes, and the powder mixture was then poured into cylindrical plastic molds and manually pressed with a cylindrical steel press. Each mold was placed in an isostatic pressure chamber, and the pressure was raised to approx. 1500 kg/cm for 5 minutes, and then reduced to zero within a few seconds. The samples were then taken out of the plastic molds and polished. The pressed samples were placed in an electrically heated oven and heated from room temperature to 1200 oC under a nitrogen atmosphere during 24 hours, held at the maximum temperature from 2 to 5 hours and then cooled to 300 o C over 2k for hours. The sintered samples were then taken out of the furnace, and after cooling to room temperature they were weighed, and their density and electrical conductivity were measured at 25 and 1000°C. The results are shown in Table V.

Resultatene fra tabell V viser at den elektriske ledningsevnen i de sintrede keramiske elektroder ved høye tempera-turer så som 1000°C, er fra 5 til 10 ganger høyere enn ledningsevnen ved 25°C. Tilsetning av oksyder med ledningsevne som tilsvarer det man finner i metaller til de i alt vesentlig ikke-ledende keramiske oksyder i matrisen, øker ledningsevnen på elektrodene med en størrelsesordenen på 10 2. Tilsetning av et metall som er stabilt overfor de smeltede salter, så som yttrium eller molybden etc, til de keramiske elektroder ifølge foreliggende oppfinnelse, øker den elektriske ledningsevnen på elektrodene med fra 2 til 5 ganger. The results from Table V show that the electrical conductivity in the sintered ceramic electrodes at high temperatures such as 1000°C is from 5 to 10 times higher than the conductivity at 25°C. Addition of oxides with conductivity equivalent to that found in metals to the essentially non-conductive ceramic oxides in the matrix increases the conductivity of the electrodes by an order of magnitude of 10 2. Addition of a metal that is stable to the molten salts, such as yttrium or molybdenum etc., to the ceramic electrodes according to the present invention, increases the electrical conductivity of the electrodes by from 2 to 5 times.

Eksempel 5 Example 5

De betingelser man har i en elektrolysecelle for fremstilling av aluminiumsmetall fra et smeltet kryolittbad, ble simulert i en laboratorieprøvecelle. I en oppvarmet grafittdigel tilførte man et lag flytende aluminium på bunnen samt en smelte bestående av kryolitt (80 til 85$), aluminiumoksyd (5 til 10$) og A1F„ (fra 1 til 5$) ble helt over toppen av aluminiumen. Prøve-elektroder med en arbeidsoverflate pa 3 cm 2 fremstilt som det er beskrevet i eksempel kt og som man hadde loddet en platinatråd til slik at man fikk lett anordning for tilførsel av elektrisk strøm, ble dyppet ned i saltsmelten og holdt i en avstand .på ca. 1 cm fra det flytende aluminiumslaget. Digelen ble holdt på en temperatur fra 950 til 1050°C, og strømtettheten var 0,5 A/cm<2> og cellen ble kjørt i 2000 timer. De eksperimentelle data er som vist i tabell VI.' Prøveantallet indikerer den elektrode som ble prøvet, og denne tilsvarer den prøve som er beskrevet i tabell V med samme tall. The conditions in an electrolysis cell for the production of aluminum metal from a molten cryolite bath were simulated in a laboratory test cell. In a heated graphite crucible, a layer of liquid aluminum was added to the bottom and a melt consisting of cryolite (80 to 85$), alumina (5 to 10$) and AlF„ (from 1 to 5$) was poured over the top of the aluminum. Test electrodes with a working surface of 3 cm 2 , prepared as described in example kt and to which a platinum wire had been soldered so as to obtain a light device for the supply of electric current, were dipped into the salt melt and held at a distance of about. 1 cm from the liquid aluminum layer. The crucible was kept at a temperature from 950 to 1050°C, and the current density was 0.5 A/cm<2> and the cell was run for 2000 hours. The experimental data are as shown in Table VI.' The sample number indicates the electrode that was tested, and this corresponds to the sample described in table V with the same number.

Elektrodene kunne brukes med godt resultat som anoder i kryolittsmelten, og de observerte slitasjer er innenfor de akseptable grenser man kan oppnå for elektrolytisk fremstilling av aluminium fra smeltet kryolitt. Alle de prøvede elektroder hadde lav slitasje under nevnte 2000 timers drift. Vanligvis vil slitasjen på elektroder som inneholder varmestabilisatorer så som oksyforbindelser av metaller fra gruppe III i det perio-diske system, være ca. 10 ganger mindre enn for elektroder uten slike varmestabilisatorer. The electrodes could be used with good results as anodes in the cryolite melt, and the wear observed is within the acceptable limits that can be achieved for the electrolytic production of aluminum from molten cryolite. All the tested electrodes had low wear during the aforementioned 2000 hours of operation. Usually, the wear on electrodes containing heat stabilizers such as oxy compounds of metals from group III in the periodic system will be approx. 10 times less than for electrodes without such heat stabilizers.

Eksempel 6 Example 6

Elektrodene k og 5 beskrevet i tabell V, ble brukt som anoder for elektrolyse av en smeltet aluminiumkloridelektrolytt i den prøvecelle, som er beskrevet i eksempel Elektrolyse-betingelsene var følgende: The electrodes k and 5 described in Table V were used as anodes for the electrolysis of a molten aluminum chloride electrolyte in the sample cell, which is described in Example The electrolysis conditions were as follows:

De prøvede elektroder ble brukt med godt resultat, The tested electrodes were used with good results,

og vekttapet etter 2000 timers drift var neglisjerbart. and the weight loss after 2000 hours of operation was negligible.

Eksempel 7 Example 7

Elektrodene nr. 10 og 11 fra eksempel 1 ble brukt som anoder for elektrolyse av en vandig bromidoppløsning for å frem-stille brom, og hvor man brukte en prøvecelle av diafragmatypen med et asbestdiafragma for å skille katodedelen med en stål-katode fra anodedelen med prøveelektroden som anoden. Elektrolysen ble utført med en vandig oppløsning som inneholdt fra 200-220 g/l av natriumbromid, og elektrolytt-temperaturen var 80 til 85°C med en strømtetthet på 2000 A/m<2>. Strømeffekten var 95$ og etter 1000 timers drift var vekttapet på prøveelektro-den neglisjerbart. Electrodes Nos. 10 and 11 from Example 1 were used as anodes for the electrolysis of an aqueous bromide solution to produce bromine, and where a diaphragm-type test cell with an asbestos diaphragm was used to separate the cathode part with a steel cathode from the anode part with the test electrode as the anode. The electrolysis was carried out with an aqueous solution containing from 200-220 g/l of sodium bromide, and the electrolyte temperature was 80 to 85°C with a current density of 2000 A/m<2>. The power output was 95$ and after 1000 hours of operation the weight loss on the test electrode was negligible.

Eksempel 8 Example 8

Elektrodeprøvene nr, 10, 11 og 13 fra eksempel 1 ble brukt alternativt som anode og som katode under en elektrolyse av syntetisk sjøvann i en prøvecelle hvor elektrolytten ble pumpet gjennom elektrodeavstanden på 3 mm med en hastighet på 3 cm/sek. Strømtettheten ble holdt på 1500 A/m , og den brukte elektrolytten inneholdt fra 0,8 til 2,4 natriumhypoklorat med en faradayeffekt på mer enn 88$. Vekttapet på elektroden etter 200 timers drift var neglisjerbart. The electrode samples no, 10, 11 and 13 from example 1 were used alternatively as anode and as cathode during an electrolysis of synthetic seawater in a test cell where the electrolyte was pumped through the electrode distance of 3 mm at a speed of 3 cm/sec. The current density was maintained at 1500 A/m , and the electrolyte used contained from 0.8 to 2.4 sodium hypochlorate with a faraday effect of more than 88$. The weight loss of the electrode after 200 hours of operation was negligible.

Eksempel 9 Example 9

Elektrodeprøvene nr. 12 og lk fra eksempel 1 ble brukt som anoder for elektrolyse av en vandig sur kobbersulfatoppløs-ning i en celle med en titankatode. Elektrolytten inneholdt fra 150 til 200 g/l av svovelsyre og k0 g/l av kobbersulfat som metallisk kobber, og anodestrømtettheten var 300 A/cm . Elektrolytt- temperaturen var fra 60 til 80°C og i middel fikk man av-satt 6 mm kobber på den flate katoden med en faradayeffekt som varierte fra 92 til 98$. Kvaliteten på metallet var god og fri for dendritter, og anodeoverspenningen var meget lav og varierte fra 1,81 til 1,95 volt (NHE). The electrode samples no. 12 and 1k from example 1 were used as anodes for the electrolysis of an aqueous acidic copper sulphate solution in a cell with a titanium cathode. The electrolyte contained from 150 to 200 g/l of sulfuric acid and k0 g/l of copper sulfate as metallic copper, and the anode current density was 300 A/cm . The electrolyte temperature was from 60 to 80°C and on average 6 mm of copper was deposited on the flat cathode with a faraday effect that varied from 92 to 98$. The quality of the metal was good and free of dendrites, and the anode overvoltage was very low, varying from 1.81 to 1.95 volts (NHE).

Andre elektrokatalysatorer som kan brukes ved elektrolyse av smeltede halogenidsalter for halogenidioneutladning er RuOg og oksyder som ASgO^, Sn^O^ og Bi^O^ som kan tilsettes i prosenter på opptil 10 vekt-$ fritt metall basert på det totale metallinnhold, for derved å heve oksygenoverpotensialet uten å påvirke potensialet for halogenidioneutladningen. Other electrocatalysts which can be used in the electrolysis of molten halide salts for halide ion discharge are RuOg and oxides such as ASgO^, Sn^O^ and Bi^O^ which can be added in percentages of up to 10 wt-$ free metal based on the total metal content, thereby to raise the oxygen overpotential without affecting the halide ion discharge potential.

For anoder som skal brukes i smeltede fluoridelektro-lytter hvor oksygen utvikles, kan man bruke katalysatorer av den type som er angitt i eksempel 5 eller RhgO^, V\ >0^ og IrO^.TiO^. For anodes to be used in molten fluoride electrolytes where oxygen is evolved, one can use catalysts of the type indicated in example 5 or RhgO^, V\ >0^ and IrO^.TiO^.

Komponentene i anodene er i eksemplene angitt som vekt-$ fritt metall basert på det totale metallinnhold i ano- The components in the anodes are stated in the examples as weight-$ free metal based on the total metal content in the anode

den. it.

Elektrolytten kan inneholde andre salter enn de som er brukt i eksemplene, så som alkalimetallklorid eller fluorid så The electrolyte may contain other salts than those used in the examples, such as alkali metal chloride or fluoride as

vel som salter av de metaller som underkastes elektrolyse. as well as salts of the metals subjected to electrolysis.

Metallhalogenidene kan meget effektivt redusere smeltepunktet på det salt som underkastes elektrolyse, hvorved man kan bruke lavere temperatur samtidig som man holder saltbadet i smeltet tilstand. The metal halides can very effectively reduce the melting point of the salt subjected to electrolysis, whereby a lower temperature can be used while keeping the salt bath in a molten state.

De ovennevnte eksempler innbefatter smeltede metallsalt-elektrolyser, da spesielt elektrolyse av smeltet aluminiumklorid eller fluoridsalter. På lignende måte kan smeltede klorider av andre metaller så som alkalimetaller eller alkalijordmetaller elektrolyseres med de angitte anoder ifølge vanlig praksis. Dess-uten kan andre smeltede salter så som smeltede nitrater elektrolyseres på samme måte. Videre kan et smeltet bad av aluminiumoksyd og kryolitt eller lignende f.eks. alkalimetallaluminium-fluorid elektrolyseres slik at man får fremstilt smeltet aluminium. The above examples include molten metal salt electrolyses, in particular electrolysis of molten aluminum chloride or fluoride salts. In a similar way, molten chlorides of other metals such as alkali metals or alkaline earth metals can be electrolysed with the indicated anodes according to common practice. In addition, other molten salts such as molten nitrates can be electrolysed in the same way. Furthermore, a molten bath of aluminum oxide and cryolite or the like can e.g. alkali metal aluminum fluoride is electrolysed so that molten aluminum is produced.

Disse elektroder kan brukes istedenfor grafittanoder These electrodes can be used instead of graphite anodes

i standard aluminiumelektroutvinningsceller enten hvor aluminiums-malmen tilføres et kryolittisk bad eller hvor man tilfører aluminiumklorid til et i alt vesentlig aluminiumkloridholdig bad. in standard aluminum electro-extraction cells either where the aluminum ore is fed to a cryolytic bath or where aluminum chloride is fed to a bath essentially containing aluminum chloride.

Bruken av disse sintrede metalloksydanoder for inn-vinning av ønskede metaller fra smeltede salter av nevnte metaller, kan resultere i et redusert kraftforbruk pr. vektenhet fremstilt metall, samt høyere renhet på de innvunnende metaller. Elektrodene er dimensjonalt stabile under drift og det er således ikke nødvendig med hyppig justeringer for å holde en optimal avstand fra katodeoverflaten, noe som er nødvendig med tidligere kjente forbrukbare anoder. The use of these sintered metal oxide anodes for the recovery of desired metals from molten salts of said metals can result in a reduced power consumption per unit weight of metal produced, as well as higher purity of the recovered metals. The electrodes are dimensionally stable during operation and there is thus no need for frequent adjustments to maintain an optimal distance from the cathode surface, which is necessary with previously known consumable anodes.

Claims (6)

1. Elektrode til bruk ved elektrolyse, spesielt for elektrolyse av smeltet salt, karakterisert ved at den omfatter en selvbærende matrise av sintrede pulvere av et oksyd av minst ett metall valgt fra gruppen bestående av titan, tantal, zirkonium, vanadium, niob, aluminium, silisium, tinn, mangan, jern, kobolt, nikkel, sølv, arsen, vismut, lantan, ytterbium, thorium og yttrium, og minst ett elektrisk ledende metall eller metalloksyd, og hvor nevnte elektroder i det minste over en del av sin overflate er utstyrt med minst en elektrokatalysator i form av et metall, metalloksyd eller blandinger derav.1. Electrode for use in electrolysis, in particular for electrolysis of molten salt, characterized in that it comprises a self-supporting matrix of sintered powders of an oxide of at least one metal selected from the group consisting of titanium, tantalum, zirconium, vanadium, niobium, aluminium, silicon, tin, manganese, iron, cobalt, nickel, silver, arsenic, bismuth, lanthanum, ytterbium, thorium and yttrium, and at least one electrically conductive metal or metal oxide, and where said electrodes are equipped over at least part of their surface with at least one electrocatalyst in the form of a metal, metal oxide or mixtures thereof. 2. Elektrode ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte elektrisk ledende materiale utgjør mindre enn 50 vekt-% av de sintrede elektroder og er et oksyd av minst ett metall valgt fra gruppen bestående av zirkonium og tinn.2. Electrode according to claim 1, characterized in that said electrically conductive material constitutes less than 50% by weight of the sintered electrodes and is an oxide of at least one metal selected from the group consisting of zirconium and tin. 3. Elektrode ifølge krav 1, karakterisert ved at det elektrisk ledende materiale utgjør mindre enn 50 vekt-% av de sintrede elektroder og består av minst ett metall valgt fra gruppen bestående av yttrium, krom, molybden, zirkonium, tantal, wolfram, kobolt, nikkel, palladium og sølv.3. Electrode according to claim 1, characterized in that the electrically conductive material makes up less than 50% by weight of the sintered electrodes and consists of at least one metal selected from the group consisting of yttrium, chromium, molybdenum, zirconium, tantalum, tungsten, cobalt, nickel, palladium and silver. 4. Elektrode ifølge krav 1, karakterisert ved at elektrokatalysatoren er valgt fra gruppen bestående av oksyder av kobolt, nikkel, mangan, rhodium, iridium, ruthenium og sølv.4. Electrode according to claim 1, characterized in that the electrocatalyst is selected from the group consisting of oxides of cobalt, nickel, manganese, rhodium, iridium, ruthenium and silver. 5. Elektrode ifølge krav 1, karakterisert ved at elektrokatalysatoren er dannet in situ på nevnte sintrede elektrode fra en oppløsning av salter av nevnte metaller og omdannet til oksyder på nevnte sintrede elektrode.5. Electrode according to claim 1, characterized in that the electrocatalyst is formed in situ on said sintered electrode from a solution of salts of said metals and converted to oxides on said sintered electrode. 6. Elektrode ifølge krav 4, karakterisert ved at elektrokatalysatoren består av pulveriserte oksyder av nevnte metaller sintret på de ytre lag av nevnte elektrode.6. Electrode according to claim 4, characterized in that the electrocatalyst consists of powdered oxides of said metals sintered on the outer layers of said electrode.
NO771131A 1976-03-31 1977-03-30 ELECTRODE FOR USE BY ELECTROLYSE, SPECIAL FOR ELECTROLYSE OF MELTED SALT NO147490C (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US67227976A 1976-03-31 1976-03-31
US67346076A 1976-04-05 1976-04-05
US68127976A 1976-04-28 1976-04-28
US68694376A 1976-05-17 1976-05-17

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO771131L NO771131L (en) 1977-10-03
NO147490B true NO147490B (en) 1983-01-10
NO147490C NO147490C (en) 1983-04-20

Family

ID=27505346

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO771130A NO146543C (en) 1976-03-31 1977-03-30 ELECTRODE FOR USE BY ELECTROLYSE, SPECIAL FOR ELECTROLYSE OF A MELTED SALT
NO771131A NO147490C (en) 1976-03-31 1977-03-30 ELECTRODE FOR USE BY ELECTROLYSE, SPECIAL FOR ELECTROLYSE OF MELTED SALT

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO771130A NO146543C (en) 1976-03-31 1977-03-30 ELECTRODE FOR USE BY ELECTROLYSE, SPECIAL FOR ELECTROLYSE OF A MELTED SALT

Country Status (10)

Country Link
JP (2) JPS6025512B2 (en)
DD (1) DD137365A5 (en)
DE (2) DE2714488A1 (en)
DK (2) DK155531C (en)
FI (2) FI64815C (en)
FR (2) FR2366380A1 (en)
IN (1) IN144973B (en)
MX (2) MX146992A (en)
NO (2) NO146543C (en)
SE (4) SE435736B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK155531B (en) * 1976-03-31 1989-04-17 Permascand Ab ELECTRODE FOR USE BY ELECTROLYSE, ISRAEL FOR ELECTROLYSE OF MELTED METAL

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4075070A (en) * 1976-06-09 1978-02-21 Ppg Industries, Inc. Electrode material
US4214970A (en) * 1979-01-15 1980-07-29 Diamond Shamrock Technologies, S.A. Novel electrocatalytic electrodes
US4329219A (en) * 1979-10-29 1982-05-11 Druzhinin Ernest A Electrode for electrochemical processes
DE2944814A1 (en) * 1979-11-06 1981-05-14 Vladimir Borisovi&ccaron; Busse-Ma&ccaron;ukas Electrode for electrochemical process - with metal support pasted with mixt. of same metal oxide, silica and platinum gp. metal oxide
WO1981001717A1 (en) * 1979-12-06 1981-06-25 Diamond Shamrock Corp Ceramic oxide electrodes for molten salt electrolysis
CA1181616A (en) * 1980-11-10 1985-01-29 Aluminum Company Of America Inert electrode compositions
CA1208601A (en) * 1982-02-18 1986-07-29 Diamond Chemicals Company Electrode with lead base and method of making same
GB8301001D0 (en) * 1983-01-14 1983-02-16 Eltech Syst Ltd Molten salt electrowinning method
FR2541691B1 (en) * 1983-02-25 1989-09-15 Europ Composants Electron ELECTRODE FOR ELECTROLYTIC BATH
EP0174413A1 (en) * 1984-09-17 1986-03-19 Eltech Systems Corporation Composite catalytic material particularly for electrolysis electrodes and method of manufacture
JPH046964Y2 (en) * 1985-04-25 1992-02-25
DE3613997A1 (en) * 1986-04-25 1987-10-29 Sigri Gmbh ANODE FOR ELECTROLYTIC PROCESSES
JPS63199842A (en) * 1987-02-14 1988-08-18 Toho Kinzoku Kk Electrode material
JPH0194117U (en) * 1987-12-15 1989-06-21
CA2061391C (en) * 1991-02-26 2002-10-29 Oronzio De Nora Ceramic anode for oxygen evolution, method of production and use of the same
JP2006077319A (en) * 2004-09-13 2006-03-23 Koji Hashimoto Oxygen generation type electrode and its production method
GB0714021D0 (en) * 2007-07-18 2007-08-29 Green Metals Ltd Improvements in anode materials
WO2011135783A1 (en) 2010-04-26 2011-11-03 パナソニック株式会社 Method of reducing carbon dioxide
JP2017057426A (en) * 2015-09-14 2017-03-23 Tdk株式会社 Method for producing electrode for electrolysis
DE102020005130B3 (en) * 2020-08-21 2022-02-10 Technische Universität Bergakademie Freiberg, Körperschaft des öffentlichen Rechts Process for the production of low-carbon and carbon-free electrode-honeycomb material composites for use in metallurgy

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR670245A (en) * 1928-03-01 1929-11-26 Ig Farbenindustrie Ag Process for the production of compact masses using powdered metal oxides
NL266639A (en) * 1960-07-05
FR1284748A (en) * 1961-02-21 1962-02-16 Poudres Metalliques Alliages Speciaux Ugine Carbone High temperature corrosion resistant materials
BE759874A (en) * 1969-12-05 1971-05-17 Alusuisse ANODE FOR ELECTROLYSIS IGNEATED WITH METAL OXIDES
JPS5135394B2 (en) * 1972-09-01 1976-10-01
JPS5135190B2 (en) * 1972-04-29 1976-09-30
JPS5135395B2 (en) * 1972-09-25 1976-10-01
JPS5135396B2 (en) * 1972-10-02 1976-10-01
IT978528B (en) * 1973-01-26 1974-09-20 Oronzio De Nora Impianti METALLIC ELECTRODES AND PROCEDURE FOR THEIR ACTIVATION
JPS49123481A (en) * 1973-03-31 1974-11-26
JPS5215274B2 (en) * 1973-04-04 1977-04-27
JPS5215273B2 (en) * 1973-04-04 1977-04-27
CH575014A5 (en) * 1973-05-25 1976-04-30 Alusuisse
JPS5230151B2 (en) * 1973-06-30 1977-08-05
CH587929A5 (en) * 1973-08-13 1977-05-13 Alusuisse
JPS5536074B2 (en) * 1973-10-05 1980-09-18
NO141419C (en) * 1974-02-02 1980-03-05 Sigri Elektrographit Gmbh ELECTRODE FOR ELECTROCHEMICAL PROCESSES
FR2312573A1 (en) * 1975-05-30 1976-12-24 Rhone Poulenc Ind NEW ELECTRODE FOR ELECTROLYSIS CELL
JPS5234082A (en) * 1975-09-12 1977-03-15 Koei Chemical Co Dyeing method of keratinic structured substance
DD137365A5 (en) * 1976-03-31 1979-08-29 Diamond Shamrock Techn ELECTRODE

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK155531B (en) * 1976-03-31 1989-04-17 Permascand Ab ELECTRODE FOR USE BY ELECTROLYSE, ISRAEL FOR ELECTROLYSE OF MELTED METAL

Also Published As

Publication number Publication date
DK129077A (en) 1977-10-01
FR2346468B1 (en) 1983-01-21
MX144777A (en) 1981-11-23
NO771131L (en) 1977-10-03
NO147490C (en) 1983-04-20
MX146992A (en) 1982-09-22
SE8005075L (en) 1980-07-10
JPS52134879A (en) 1977-11-11
DK155529C (en) 1989-10-09
SE7703732L (en) 1977-10-01
SE438165B (en) 1985-04-01
DE2714487B2 (en) 1980-07-17
DE2714487C3 (en) 1981-05-27
DE2714488A1 (en) 1977-10-13
DE2714488C2 (en) 1988-02-18
FI770938A (en) 1977-10-01
FR2346468A1 (en) 1977-10-28
SE7703731L (en) 1977-10-01
JPS52141490A (en) 1977-11-25
FR2366380B1 (en) 1981-11-20
NO146543B (en) 1982-07-12
DK155531B (en) 1989-04-17
DK128877A (en) 1977-10-01
DK155531C (en) 1989-10-09
NO146543C (en) 1982-10-20
FI64815C (en) 1984-01-10
FI61725B (en) 1982-05-31
JPS6025511B2 (en) 1985-06-18
DD137365A5 (en) 1979-08-29
IN144973B (en) 1978-08-05
DK155529B (en) 1989-04-17
NO771130L (en) 1977-10-03
FI61725C (en) 1982-09-10
FR2366380A1 (en) 1978-04-28
FI64815B (en) 1983-09-30
SE435736B (en) 1984-10-15
JPS6025512B2 (en) 1985-06-18
SE8005076L (en) 1980-07-10
SE430346B (en) 1983-11-07
SE437679B (en) 1985-03-11
FI770937A (en) 1977-10-01
DE2714487A1 (en) 1977-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4146438A (en) Sintered electrodes with electrocatalytic coating
US4187155A (en) Molten salt electrolysis
NO147490B (en) ELECTRODE FOR USE BY ELECTROLYSE, SPECIAL FOR ELECTROLYSE OF MELTED SALT
EP0306102B1 (en) Molten salt electrolysis with non-consumable anode
RU2330124C2 (en) Electrolysis method for water chloric-alkaline solutions, electrode for electrolysis of chloric-alkaline solution and method of making an electrolytic electrode
US20140231249A1 (en) Chlorine evolution anode
KR860000604B1 (en) Electrolytic electrodes hohing high durokility
JP2006193768A (en) Cathode for hydrogen generation
CA1040137A (en) Electrode for electrochemical processes and method of producing the same
US4111765A (en) Silicon carbide-valve metal borides-carbon electrodes
US7846308B2 (en) Non-carbon anodes
CA1113427A (en) Silicon carbide-valve metal borides-carbon electrodes
EP1049818B1 (en) Non-carbon metal-based anodes for aluminium production cells
US6103090A (en) Electrocatalytically active non-carbon metal-based anodes for aluminium production cells
EP2179077B1 (en) Electrode materials
US4179289A (en) Electrode for electrochemical processes and method of producing the same
CA1124210A (en) Sintered electrodes with electrocatalytic coating
US20220042189A1 (en) Anodes comprising transition metal and platinum group metal as alloys, and related methods and systems
NO148751B (en) PROCEDURE FOR MANUFACTURING COATED ELECTRODES
CA1080154A (en) Yttrium oxide electrodes and their uses
Salts 9 Inert Anode Development for