NO150210B - Fremgangsmaate og elektrolysecelle for elektrolytisk fremstilling av hydrogen - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for elektrolytisk fremstilling av hydrogen, hvor en spenning påtrykkes mellom adskilte katoder og anoder neddykket i en alkalisk vandig oppløsning, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at det anvendes katoder, eventuelt også anoder som er fremstilt av en ternær legering av nikkel-beryllium-titan hvori mengdeandelen av beryllium og titan er henholdsvis 1 til 3 vekt% og 0,1 til 1 vekt%, og

at arbeidstemperaturen i den alkaliske vandige oppløsning holdes ved minst 110°C, foretrukket ved omtrent 130°C.

Oppfinnelsen vedrører også en elektrolysecelle for fremstilling av hydrogen fra en alkalisk vandig løsning og med en anode og en katode, og det særegne ved elektrolysecellen i henhold til oppfinnelsen er at katoden, eventuelt også anoden er fremstilt av en ternær legering av nikkel-beryllium-titan, idet mengdeandelene av beryllium og titan er henholdsvis 1 til 3 vekt% og 0,1 til 1 vekt%.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen fremgår av patentkravene.

Det er kjent at nikkel i form av plater eller gittere anvendes som elektrodematerial i elektrolyseceller, spesielt ved fremstilling av hydrogen ved elektrolyse av en vandig løsning av konsentrert alkalilut.

Det er også kjent at den spenning som kreves for å gjennomføre elektrolysen kan reduseres ved å øke temperaturen i elektrolytten .

Mens en slik økning synes å være fordelaktig opp til en temperatur på omtrent 80 til 100°C, vil imidlertid den fordelaktige virkning bli merkbart mindre markert ved høyere temperaturer, spesielt i betraktning av de høye strømtettheter som anvendes i industrielle elektrolyseceller.

Den foreliggende oppfinnelse muliggjør å avhjelpe de ovennevnte ulemper.

Oppfinnelsen vil fremgå mer detaljert av den etterfølgende be-skrivelse av eksempelvise og foretrukne utførelsesformer for oppfinnelsen med henvisning til de vedføyde figurer og grafiske fremstillinger hvori: Fig. 1 er en skjematisk illustrasjon av en elektrolysecelle i samsvar med oppfinnelsen, og Fig. 2 - 4 er grafiske fremstillinger som muliggjør lettere forståelse av fordelene ved elektrolysecellen i henhold til oppfinnelsen.

I fig. 1 omfatter elektrolysecellen en tank inneholdende en elektrolytt 2 som f.eks. utgjøres av en vandig løsning av kalilut med en konsentrasjon på omtrent 30 til 50 vekt%. Elektrodene, det vil si en katode 3 og en anode 4 er neddykket i denne elektrolysecelle, og en separator 5 av i og for seg kjent type kan være anordnet mellom elektrodene.

Under elektrolysen utvikles oksygen ved anoden 4 mens hydrogen utvikles ved katoden 3.

I samsvar med oppfinnelsen er i det minste katoden 3 fremstilt av en ternær legering av nikkel-beryllium-titan med 1 til 3 vekt% beryllium henholdsvis 0,1 til 1 vekt% titan.

Foretrukket anvendes en legering inneholdene 1,95 vekt% beryllium og 0,5 % titan.

Anoden 4 er fremstilt enten av nikkel eller av den ovennevnte legering. Temperaturen i elektrolytten er minst 110°C og foretrukket 130°C.

Fordeler og andre trekk ved oppfinnelsen skal forklares med henvisning til de grafiske fremstillinger oppnådd eksperiment-elt og som er vist i fig. 2-4.

I fig. 2 er elektrolysespenningen U angitt i volt vist som en logaritmisk funksjon av strømtettheten Q uttrykt i mA/cm 2 for to temperaturer, nemlig 80°C og 150°C.

Elektroden er av polert nikkel og elektrolytten er en vandig oppløsning av 50 vekt% kalilut.

De to kurver som er vist i denne figur viser at mens en økning

i temperatur muliggjør merkbar nedsettelse av elektrolysespenningen, er en slik reduksjon imidlertid mindre markert ved høye strømtettheter pa 200 mA/cm 2 og mer, idet slike strømtett-heter anvendes i industrielle elektrolyseceller.

Med henvisning til fig. 3 er elektrolysespenningen U i volt

på nytt vist som en funksjon av logaritmen av strømtettheten Q uttrykt i mA/cm<2> for temperaturer 60°C, 90°C, 110°C og 130°C. Elektrolytten er likeledes en vandig løsning av 50 vekt% kalilut.

I samsvar med oppfinnelsen er elektrodene nå fremstilt av en nikkel-beryllium-titanlegering som beskrevet ovenfor.

En vurdering av disse kurver viser at den gunstige virkning av

å øke temperaturen opprettholdes for høye strømtettheter på endog opptil 600 mA/cm 2 i motsetning til det foregående til-felle.

Med henvisning til fig. 4 er elektrolysespenningen U vist som

en funksjon av temperaturen for forskjellige elektrodematerialer.

Det kan sees at over en temperatur på 110°C muliggjør bruk av

en katode i samsvar med oppfinnelsen (stiplet strek) at elektrolysespenningen kan reduseres i forhold til nikkelelektrodene (heltrukket strek). Denne fordel er ennå tydeligere når anoden fremstilles av en legering i samsvar med oppfinnelsen (strek-prikket strek).

Mer spesifikt er elektrolysespenningen 1,82 volt med en temperatur på 180°C og gir en gevinst på 0,1 volt i sammenlikning med nikkelelektroder (under ellers like forhold) og dette er

tilfellet også ved høye strømtettheter.

Denne fordel opprettholdes i lengre tid da forsøk gjennomført

i omtrent 150 timer ikke har vist noen merkbar endring av elektrodene i elektrolysecellen i henhold til oppfinnelsen.

Oppfinnelsen muliggjør således stabil drift og store energi-besparinger selv når det anvendes høye strømtettheter.

Fordelaktige anvendelser er i industrielle anlegg for elektrolyt-

isk fremstilling av hydrogen, men angjeldende elektrodetype kan også finne anvendelse i en hvilken som helst type av elektrolysecelle og spesielt i elektrolyseceller av filterpres-se-typen.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for elektrolytisk fremstilling av hydrogen, hvor en spenning påtrykkes mellom adskilte katoder og anoder neddykket i en alkalisk vandig oppløsning, karakterisert ved at det anvendes katoder, eventuelt også anoder som er fremstilt av en ternær legering av nikkel-beryllium-titan hvori mengdeandelen av beryllium og titan er henholdsvis 1 til 3 vekt% og 0,1 til 1 vekt%, og at arbeidstemperaturen i den alkaliske vandige opplesning holdes ved minst 110°C, foretrukket ved omtrent 130°C.

2. Elektrolysecelle for fremstilling av hydrogen fra en alkalisk vandig løsning og med en anode og en katode, karakterisert ved at katoden, eventuelt også anoden er fremstilt av en ternær legering av nikkel-beryllium-titan, idet mengdeandelene av beryllium og titan er henholdsvis 1 til 3 vekt% og 0,1 til 1 vekt%.

3. Elektrolysecelle som angitt i krav 1, karakterisert ved at den ternære legering inne-holder 1,95 vekt% beryllium, o,5 vekt% titan og resten nikkel.

4. Elektrolysecelle som angitt i krav 2, karakterisert ved at anoden er fremstilt av nikkel.