NO155702B - COATED METAL ELECTRODE FOR ELECTROLYSE PROCESSES AND PROCEDURES OF MANUFACTURING THEREOF. - Google Patents
COATED METAL ELECTRODE FOR ELECTROLYSE PROCESSES AND PROCEDURES OF MANUFACTURING THEREOF. Download PDFInfo
- Publication number
- NO155702B NO155702B NO802985A NO802985A NO155702B NO 155702 B NO155702 B NO 155702B NO 802985 A NO802985 A NO 802985A NO 802985 A NO802985 A NO 802985A NO 155702 B NO155702 B NO 155702B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- substrate
- coating
- barrier layer
- film
- metal
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 96
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 96
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 15
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 98
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 78
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 71
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 69
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 11
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 20
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 16
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 10
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- -1 platinum group metals Chemical class 0.000 claims description 8
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 6
- HWLDNSXPUQTBOD-UHFFFAOYSA-N platinum-iridium alloy Chemical class [Ir].[Pt] HWLDNSXPUQTBOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 claims description 4
- 229910000566 Platinum-iridium alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 claims description 2
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 claims description 2
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 68
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 19
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 11
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 8
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 7
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 5
- DANYXEHCMQHDNX-UHFFFAOYSA-K trichloroiridium Chemical compound Cl[Ir](Cl)Cl DANYXEHCMQHDNX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 4
- 239000002585 base Substances 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 4
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000010411 electrocatalyst Substances 0.000 description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 3
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 229910000457 iridium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 3
- 150000003284 rhodium compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M Chlorate Chemical compound [O-]Cl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001252 Pd alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 150000002504 iridium compounds Chemical class 0.000 description 2
- CDOSHBSSFJOMGT-UHFFFAOYSA-N linalool Chemical compound CC(C)=CCCC(C)(O)C=C CDOSHBSSFJOMGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(IV) oxide Inorganic materials O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K ruthenium(iii) chloride Chemical class [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Ru+3] YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001490 (3R)-3,7-dimethylocta-1,6-dien-3-ol Substances 0.000 description 1
- CDOSHBSSFJOMGT-JTQLQIEISA-N (R)-linalool Natural products CC(C)=CCC[C@@](C)(O)C=C CDOSHBSSFJOMGT-JTQLQIEISA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005749 Copper compound Substances 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910021638 Iridium(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019891 RuCl3 Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XBSYFVAKXHOPQK-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Ti+4].[Ru+]=O Chemical compound [O-2].[Ti+4].[Ru+]=O XBSYFVAKXHOPQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;titanium Chemical compound [Ti].CCCCO.CCCCO.CCCCO.CCCCO FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 150000001880 copper compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N dioxoiridium Chemical compound O=[Ir]=O HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FJIUUBZGIYMKFS-UHFFFAOYSA-N dioxoruthenium oxygen(2-) titanium(4+) Chemical compound [Ru](=O)=O.[O-2].[O-2].[Ti+4] FJIUUBZGIYMKFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000010285 flame spraying Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- XWHPIFXRKKHEKR-UHFFFAOYSA-N iron silicon Chemical compound [Si].[Fe] XWHPIFXRKKHEKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 1
- 150000002611 lead compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930007744 linalool Natural products 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SJLOMQIUPFZJAN-UHFFFAOYSA-N oxorhodium Chemical compound [Rh]=O SJLOMQIUPFZJAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- CLSUSRZJUQMOHH-UHFFFAOYSA-L platinum dichloride Chemical compound Cl[Pt]Cl CLSUSRZJUQMOHH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003450 rhodium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- SONJTKJMTWTJCT-UHFFFAOYSA-K rhodium(iii) chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Rh+3] SONJTKJMTWTJCT-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FZUJWWOKDIGOKH-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid hydrochloride Chemical compound Cl.OS(O)(=O)=O FZUJWWOKDIGOKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- OEIMLTQPLAGXMX-UHFFFAOYSA-I tantalum(v) chloride Chemical compound Cl[Ta](Cl)(Cl)(Cl)Cl OEIMLTQPLAGXMX-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
- C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
- C25B11/055—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material
- C25B11/057—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material consisting of a single element or compound
- C25B11/061—Metal or alloy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/34—Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
- C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
- C25B11/055—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material
- C25B11/069—Electrodes 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
- C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
- C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
- C25B11/091—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds
- C25B11/093—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds at least one noble metal or noble metal oxide and at least one non-noble metal oxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
- C25D17/10—Electrodes, e.g. composition, counter electrode
Abstract
Description
Teknisk område Technical area
Oppfinnelsen angår elektroder for anvendelse for elektrolyseprosesser, av den type som har et substrat av et filmdannende metall, som titan, tantal, zirkonium, niob, wolfram, aluminium eller legeringer inneholdende ett eller flere av disse metaller, og dessuten silicium-jernlegeringer, belagt med et elektrokatalytisk belegg som inneholder ett eller flere metaller fra platinagruppen eller oxyder av disse metaller eventuelt blandet med andre oxyder. The invention relates to electrodes for use in electrolysis processes, of the type having a substrate of a film-forming metal, such as titanium, tantalum, zirconium, niobium, tungsten, aluminum or alloys containing one or more of these metals, and also silicon-iron alloys, coated with an electrocatalytic coating containing one or more metals from the platinum group or oxides of these metals possibly mixed with other oxides.
Med "filmdannende metall" er ment et metall som har By "film-forming metal" is meant a metal which has
den egenskap at når det er tilkoblet som anode i elektrolytten i hvilken den belagte anode senere skal anvendes, dannes hurtig en passiverende oxydfiim som beskytter det underliggende metall mot korrosjon på grunn av elektrolytten. Disse metaller betegnes også ofte som "ventilmetaller". the characteristic that when it is connected as an anode in the electrolyte in which the coated anode is later to be used, a passivating oxide is quickly formed which protects the underlying metal against corrosion due to the electrolyte. These metals are also often referred to as "valve metals".
Oppfinnelsen angår nærmere bestemt dimensjonsstabile elektroder som er forsynt med en forbedret barriere eller et mellomlag mellom substratet av filmdannende metall og det elektrokatalytiske ytre belegg. More specifically, the invention relates to dimensionally stable electrodes which are provided with an improved barrier or an intermediate layer between the film-forming metal substrate and the electrocatalytic outer coating.
Teknikkens stand State of the art
Norsk patentskrift 138907 angår elektroder for elektrolyseprosesser og beskriver generelt elektropletter-ing av et tykt topplag av f.eks. platinametall på et termisk spaltbart underlag. Dette underlager ikke innarbeidet i et barrierelag dannet som en overflateoxydfilm av substratet (f.eks. titan) under dannelse av filmen. Patentskriftet kommer ikke med noen hentydning angående et eget dannet Ti02_barrierelag, se f.eks. eksemplet på side 9, linjene 5-7. Norwegian patent document 138907 relates to electrodes for electrolysis processes and generally describes electroplating of a thick top layer of e.g. platinum metal on a thermally cleavable substrate. This substrate is not incorporated into a barrier layer formed as a surface oxide film by the substrate (e.g. titanium) during formation of the film. The patent does not make any allusion regarding a separately formed Ti02_barrier layer, see e.g. the example on page 9, lines 5-7.
US patentskrift 4127468 angår en fullstendig for-skjellig type av elektrode, dvs. en findelt, porøs elektrode som består av et edelmetall (metall fra gruppe VIII, Pt, Pd, Ir etc.) som er legert med et annet metall, f.eks. rhenium, som eventuelt kan være båret på et titanunderlag (se spalte 2, linje 52). Patentskriftets beskrivelse konsentrerer seg imidlertid om gassdiffusjonselektroder og den porøse leger-ing og fremstillingen av denne. Det finnes ingen henvisning til et barrierelag. US patent document 4127468 relates to a completely different type of electrode, i.e. a finely divided, porous electrode consisting of a noble metal (metal from group VIII, Pt, Pd, Ir etc.) which is alloyed with another metal, e.g. . rhenium, which may optionally be supported on a titanium substrate (see column 2, line 52). The patent's description, however, concentrates on gas diffusion electrodes and the porous alloy and its production. There is no reference to a barrier layer.
Ifølge tidligere forslag (se f.eks. britisk patent-skrifter 855107 og 869865) ble en titanelektrode med et belegg av et metall fra platinagruppen forsynt med et inert barrierelag av titanoxyd på de porøse steder av belegget, According to previous proposals (see e.g. British patent documents 855107 and 869865) a titanium electrode with a coating of a metal from the platinum group was provided with an inert barrier layer of titanium oxide at the porous places of the coating,
og dette barrierelag ble fortrinnsvis' dannet eller forsterket ved hjelp av en varmebehandling. Ifølge et senere forslag fremsatt i britisk patentskrift 925080 ble det inerte barrierelag av titanoxyd dannet på forhånd ved elektrolytisk behand-ling eller oppvarming av titansubstratet i en oxyderende atmosfære før platinagruppemetallet ble påført. Denne for-håndsdannelse av et slikt barrierelag ble også foreslått i britisk patentskrift 1147422 med det formål å forbedre for-ankringen av et aktivt belegg bestående av eller inneholdende platinagruppemetalloxyder. and this barrier layer was preferably formed or reinforced by means of a heat treatment. According to a later proposal made in British patent document 925080, the inert barrier layer of titanium oxide was formed in advance by electrolytic treatment or heating of the titanium substrate in an oxidizing atmosphere before the platinum group metal was applied. This pre-formation of such a barrier layer was also proposed in British patent document 1147422 with the aim of improving the anchoring of an active coating consisting of or containing platinum group metal oxides.
Den senere utvikling av belegg dannet av blandede krystaller eller faste oppløsninger av samtidig avsatte oxyder av filmdannende metaller og platinagruppemetaller (se US patentskrift 3632498) ga kommersielt anvendbare elektroder som revolusjonerte klor-alkaliindustrien og som er blitt utstrakt anvendt for andre formål. Med disse elektroder ble utmerkede resultater oppnådd uten at det var behov for et forsterket eller på forhånd dannet inert barriere- eller forankringslag på substratet, og det er idag generelt akseptert at de på forhånd dannede eller forsterkede, inerte barrierelag er skadelige for bruksresultatet. Vurdert ut fra den tidligere teknikkems stand synes for-slagene angående på forhånd dannede eller forsterkede, The later development of coatings formed from mixed crystals or solid solutions of co-deposited oxides of film-forming metals and platinum group metals (see US Patent 3,632,498) provided commercially applicable electrodes that revolutionized the chlor-alkali industry and have been widely used for other purposes. With these electrodes, excellent results were achieved without the need for a reinforced or previously formed inert barrier or anchoring layer on the substrate, and it is generally accepted today that the previously formed or reinforced inert barrier layers are harmful to the results of use. Judging from the previous state of the art, the proposals regarding preformed or reinforced,
inerte barrierelag å ha vært forsøk uten suksess på å unngå mangler som de tidligere belegg snarere enn substratet var beheftet med. inert barrier layers to have been unsuccessful attempts to avoid defects that the previous coatings rather than the substrate were afflicted with.
Ikke desto mindre er enkelte forslag fremdeles blitt fremsatt i et forsøk på å forbedre inerte barrierelag, Nevertheless, some proposals have still been made in an attempt to improve inert barrier layers,
f.eks. ved å påføre et titanoxydbarrierelag fra en oppløs-ning inneholdende Ti 4+-ioner. Dette har igjen vist seg å være skadelig for elektrodenes bruksegenskaper. e.g. by applying a titanium oxide barrier layer from a solution containing Ti 4+ ions. This has again been shown to be detrimental to the electrodes' performance properties.
Et annet forsøk har gått ut på å tilveiebringe et ikke-passiverende barrierelag eller mellomlag under det aktive, ytre belegg. Typiske forslag har vært dopede tinn-dioxydunderlag, tynne underlag av ett eller flere platina-metaller, som en platina-iridiumlegering, og underlag av koboltoxyd eller blyoxyd etc. Selv om forskjellige patenter har hevdet at disse elektroder gir marginale forbedringer for spesielle anvendelser, har ingen av disse forslag i praksis ført til noen vesentlig forbedring eller til utstrakt kommersiell anvendelse. Another attempt has been to provide a non-passivating barrier layer or intermediate layer under the active outer coating. Typical proposals have been doped tin dioxide substrates, thin substrates of one or more platinum metals, such as a platinum-iridium alloy, and substrates of cobalt oxide or lead oxide etc. Although various patents have claimed that these electrodes provide marginal improvements for particular applications, none of these proposals in practice led to any significant improvement or to extensive commercial application.
Beskrivelse av oppfinnelsen Description of the invention
Oppfinnelsen angår en elektrode for anvendelse for elektrolyseprosesser, omfattende et substrat av filmdannende metall med et porøst, elektrokatalytisk belegg som omfatter minst ett platinagruppemetall og/eller oxyd derav eventuelt blandet med andre metalloxyder, i en mengde av minst 2 g/m<o >av platinagruppemetallet eller -metallene pr. projisert overflateareal av substratet, idet substratet under belegget har et på forhånd dannet barrierelag som utgjøres av en overflateoxydfilm vokset opp fra substratet, og elektroden er særpreget ved at rhodium og/eller iridium er blitt innarbeidet i det på forhånd dannede barrierelags overflateoxydfilm under dannelsen av denne, i en mengde av opp til 1 g/m<2 >(beregnet som metall) pr. projisert overflateareal av substratet. The invention relates to an electrode for use in electrolysis processes, comprising a substrate of film-forming metal with a porous, electrocatalytic coating comprising at least one platinum group metal and/or its oxide optionally mixed with other metal oxides, in an amount of at least 2 g/m the platinum group metal or metals per projected surface area of the substrate, as the substrate under the coating has a pre-formed barrier layer consisting of a surface oxide film grown from the substrate, and the electrode is characterized by the fact that rhodium and/or iridium has been incorporated into the pre-formed barrier layer surface oxide film during the formation of this , in an amount of up to 1 g/m<2 > (calculated as metal) per projected surface area of the substrate.
Barrierelagets overflateoxydfilm gjøres ikke-passiverende ved innarbeidelsen av rhodium og/eller iridium som metall eller som en forbindelse, som regel oxydet eller en delvis oxydert forbindelse. The barrier layer's surface oxide film is made non-passivating by the incorporation of rhodium and/or iridium as metal or as a compound, usually the oxide or a partially oxidized compound.
Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte ved fremstilling av en slik elektrode og som er særpreget ved at barrierelaget dannes ved på substratet å påføre ett eller flere belegg av en sterkt fortynnet (som herefter definert) sur oppløsning som inneholder en termisk spaltbar forbindelse av rhodium og/eller iridium, hvorefter det påførte belegg eller hvert påført belegg tørkes og oppvarmes for på substratet å danne en overflatefilm av film- The invention also relates to a method for the production of such an electrode and which is characterized by the fact that the barrier layer is formed by applying to the substrate one or more coatings of a highly diluted (as defined below) acidic solution containing a thermally cleavable compound of rhodium and/or iridium, after which the applied coating or each applied coating is dried and heated to form on the substrate a surface film of film-
dannende metalloxyd og samtidig i det minste delvis spalte forbindelsene, idet det påførte belegg eller hvert påført belegg av den sterkt fortynnede oppløsning inneholder en slik mengde av forbindelsen at den absorberes i det vesentlige fullstendig i overflatefilmen som dannes under oppvarming, og idet antallet av påførte belegg er slikt at det således dannede barrierelag bringes til å inneholde opp til 1,0 g/m 2 rhodium og/eller iridium pr. projisert overflateareal av substratet. forming metal oxide and at the same time at least partially cleaving the compounds, the applied coating or each applied coating of the highly diluted solution containing such an amount of the compound that it is absorbed substantially completely in the surface film formed during heating, and the number of applied coatings is such that the thus formed barrier layer is brought to contain up to 1.0 g/m 2 of rhodium and/or iridium per projected surface area of the substrate.
Den anvendte maling eller oppløsning vil typisk inneholde et organisk oppløsningsmiddel, som isopropylalkohol, en syre (spesielt HC1, HBr eller HI) eller et annet middel (f.eks. NaF) som angriper det filmdannende metall og letter dannelsen av filmdannende metalloxyd under den påfølgende varmebehandling, og ett eller flere varmspaltbare salter av iridium og/eller rhodium. Denne oppløsning vil som regel være minst 5 ganger sterkere fortynnet, fortrinnsvis ca. 10 eller derover ganger sterkere fortynnet (uttrykt ved innholdet av edelmetall) , enn' den malingoppløsning som kan anvendes for fremstillingen av de ytre, porøse, elektrokatalytiske oxydbe-legg. Dette innebærer at mengden av iridium og/eller rhodium vil bli minsket, f.eks. til 1/5 eller 1/10 eller endog 1/100, i forhold til mengden av det tilsvarende platinagruppemetall i den maling som anvendes for dannelse av det ytre belegg, ved tilnærmet den samme mengde oppløsnings-middel og syre. Den fortynnede maling vil i alminnelighet inneholde 1-15 g/l iridium og/eller rhodium (beregnet som metall) . The paint or solution used will typically contain an organic solvent, such as isopropyl alcohol, an acid (especially HCl, HBr or HI) or another agent (eg NaF) which attacks the film-forming metal and facilitates the formation of film-forming metal oxide during the subsequent heat treatment, and one or more heat-cleavable salts of iridium and/or rhodium. This solution will usually be at least 5 times more diluted, preferably approx. 10 or more times more diluted (expressed by the content of precious metal) than the paint solution that can be used for the production of the outer, porous, electrocatalytic oxide coatings. This means that the amount of iridium and/or rhodium will be reduced, e.g. to 1/5 or 1/10 or even 1/100, in relation to the amount of the corresponding platinum group metal in the paint used to form the outer coating, with approximately the same amount of solvent and acid. The diluted paint will generally contain 1-15 g/l iridium and/or rhodium (calculated as metal).
Innvirkningen av syren eller et annet middel som angriper eller korroderer det filmdannende metall og letter dannelsen av oxydfilmen under den påfølgende varmebehandling, er meget viktig. Uten et egnet middel som gir denne virkning, vil dannelsen av overflateoxydfiImen av det filmdannende metall bli i det vesentlige hindret eller sterkt hemmet. The action of the acid or other agent which attacks or corrodes the film-forming metal and facilitates the formation of the oxide film during the subsequent heat treatment is very important. Without a suitable agent which provides this effect, the formation of the surface oxide film of the film-forming metal will be substantially prevented or strongly inhibited.
Det har vist seg at når ett belegg av en gitt oppløs-ningsmiddel/syreblanding påføres på et filmdannende metall-substrat som på forhånd er blitt renset og etset på vanlig måte, hvorefter oppvarming foretas for å avdrive oppløs-ningsmidlet, vil en gitt mengde av filmdannende metalloxyd dannes. Denne metode kan gjentas en rekke ganger (som regel fire eller fem ganger med 4 ml HC1 i 60 ml isopropylalkohol påført på et titansubstrat, tørket og oppvarmet til 500°C i 10 minutter) før veksten av filmdannende metalloxyd i løpet av på hverandre følgende behandlinger blir hemmet. Det første lag av den integrerende overflateoxydfilm som dannes, vil være forholdsvis porøst. Dette gjør det mulig for det derefter påførte belegg av den sure maling å trenge inn i dette porøse, første lag under tørketrinnet, slik at syren vil angripe det underliggende filmdannende metall. Ioner av det filmdannende metall tilveiebringes således av substratet for omdannelse til oxyd under den påfølgende oppvarming, og dette oxyd vil delvis dannes i porene i det første lag. Den erholdte oxydfilms porøsitet blir således redusert efter hver belegningssyklus inntil intet mer filmdannende metall fra substratet kan omvandles til oxyd. En ekstremt stabil, forholdsvis kompakt og ugjennomtrengbar film av filmdannende metalloxyd kan således dannes ved på-føring av et begrenset antall belegg av sur maling fulgt av tørking og oppvarming. It has been found that when one coating of a given solvent/acid mixture is applied to a film-forming metal substrate that has previously been cleaned and etched in the usual way, after which heating is carried out to drive off the solvent, a given amount of film-forming metal oxide is formed. This method can be repeated a number of times (typically four or five times with 4 ml of HCl in 60 ml of isopropyl alcohol applied to a titanium substrate, dried and heated to 500°C for 10 minutes) before the growth of film-forming metal oxide during successive treatments is inhibited. The first layer of the integrating surface oxide film that is formed will be relatively porous. This enables the subsequently applied coating of the acidic paint to penetrate this porous first layer during the drying step, so that the acid will attack the underlying film-forming metal. Ions of the film-forming metal are thus provided by the substrate for conversion to oxide during the subsequent heating, and this oxide will partially form in the pores of the first layer. The porosity of the obtained oxide film is thus reduced after each coating cycle until no more film-forming metal from the substrate can be converted to oxide. An extremely stable, relatively compact and impermeable film of film-forming metal oxide can thus be formed by applying a limited number of coats of acidic paint followed by drying and heating.
Ved fremstillingen av barrierelag ifølge oppfinnelsen inneholder hvert påført malingbelegg en slik liten mengde av iridium- og/eller rhodiumforbindelsen at elektrokataly-satoren som dannes ved den termiske spaltning,blir fullstendig innarbeidet i den integrerende overflatefilm av filmdannende metalloxyd som dannes hver gang. Som regel vil hvert påført belegg av malingen inneholde høyst ca. 0,2 g/m<2 >iridium og/eller rhodium pr. projisert overflateareal av substratet, som regel langt mindre. Dessuten vil påføring av ytterligere lag av den fortynnede maling stanses efter at det antall belegg er blitt påført utover hvilke vekst av overflateoxydfilmen på det filmdannende metall opphører eller hemmes. Den optimale mengde elektrokatalytisk middel i den fortynnede maling og det optimale antall belegg som skal påføres for å oppnå et tilfredsstillende kompakt, ugjennomtrengbart barrierelag, kan således meget lett be-stemmes for et hvilket som helst spesielt substrat, opp-løsningsmiddel/syre og elektrokatalytisk materiale. I en rekke tilfeller vil to eller ti lag av den sterkt fortynnede maling bli påført, idet hver påføring efterfølges av tørk-ing og oppvarming ved 400-600°C i 5-15 minutter, eventuelt med unntagelse av for det siste lag som kan oppvarmes i lengre tid, kanskje i flere timer eller dager ved 450-600°C In the production of barrier layers according to the invention, each applied paint coating contains such a small amount of the iridium and/or rhodium compound that the electrocatalyst formed by the thermal decomposition is completely incorporated into the integrating surface film of film-forming metal oxide that is formed each time. As a rule, each applied coating of the paint will contain a maximum of approx. 0.2 g/m<2 >iridium and/or rhodium per projected surface area of the substrate, usually far less. Moreover, the application of further layers of the diluted paint will be stopped after the number of coatings has been applied beyond which the growth of the surface oxide film on the film-forming metal ceases or is inhibited. The optimum amount of electrocatalytic agent in the diluted paint and the optimum number of coatings to be applied to achieve a satisfactory compact, impermeable barrier layer can thus be very easily determined for any particular substrate, solvent/acid and electrocatalytic material . In a number of cases, two or ten layers of the highly diluted paint will be applied, each application being followed by drying and heating at 400-600°C for 5-15 minutes, possibly with the exception of the last layer which can be heated for a longer time, perhaps for several hours or days at 450-600°C
i luft eller i en reduserende atmosfære (f.eks. ammoniakk/ hydrogen). in air or in a reducing atmosphere (e.g. ammonia/hydrogen).
Ved visuell iakttagelse eller under et mikroskop kan det fastslås at barrierelag fremstilt på denne måte på et etset eller ikke etset titanunderlag som regel beholder det samme område av tydelig utseende som titanoxydfilmer fremstilt på samme måte, men som ikke inneholder iridium- og/ eller rhodiumelektrokatalysator, typisk en lyseblå, gul og/ eller rød "interferens"-filmfarve. By visual observation or under a microscope, it can be determined that barrier layers produced in this way on an etched or unetched titanium substrate generally retain the same area of clear appearance as titanium oxide films produced in the same way, but which do not contain iridium and/or rhodium electrocatalyst, typically a light blue, yellow and/or red "interference" film color.
Den fortynnede, sure malingoppløsning som anvendes for å fremstille barrierelaget ifølge oppfinnelsen, inneholder fortrinnsvis bare en termisk spaltbar iridium- og/eller rhodiumforbindelse da ,den filmdannende metalloxydkomponent tilveiebringes av underlaget. Den fortynnede maling kan imidlertid inneholde små mengder av andre bestanddeler, som andre platinagruppemetaller (ruthenium,palladium, platina, osmium og spesielt ruthenium), gull, sølv, tinn, krom, kobolt, antimon, molybden, jern, nikkel, mangan, wolfram, vanadium, titan, tantal, zirkonium, niob, vismuth, lantan, tellur, fosfor, bor, beryllium, natrium, lithium, kalsium, strontium, bly eller kobberforbindelser eller blandinger derav. Hvis en hvilken som helst liten mengde av en forbindelse av et filmdannende metall anvendes, vil dette som regel utgjøres av et annet metall enn det filmdannende metall i substratet for derved å bevirke at overflatefilmen blir dopet. Utmerkede resultater er blitt oppnådd ved anvendelse av iridium-/rutheniumforbindelser i et vektforhold av ca. The diluted, acidic paint solution used to produce the barrier layer according to the invention preferably only contains a thermally cleavable iridium and/or rhodium compound as the film-forming metal oxide component is provided by the substrate. However, the diluted paint may contain small amounts of other constituents, such as other platinum group metals (ruthenium, palladium, platinum, osmium and especially ruthenium), gold, silver, tin, chromium, cobalt, antimony, molybdenum, iron, nickel, manganese, tungsten, vanadium, titanium, tantalum, zirconium, niobium, bismuth, lanthanum, tellurium, phosphorus, boron, beryllium, sodium, lithium, calcium, strontium, lead or copper compounds or mixtures thereof. If any small amount of a compound of a film-forming metal is used, this will usually be a metal other than the film-forming metal in the substrate to thereby cause the surface film to be doped. Excellent results have been obtained using iridium/ruthenium compounds in a weight ratio of approx.
2:1, beregnet som metall. Når slike tilsetningsmidler inne-holdes i den fortynnede maling, vil de selvfølgelig fore- 2:1, calculated as metal. When such additives are contained in the diluted paint, they will of course
ligge i en mengde som er forenlig med den lille mengde av den hovedsakelige elektrokatalysator, dvs. en iridium- og/ lie in an amount compatible with the small amount of the main electrocatalyst, i.e. an iridium and/
eller rhodiumforbindelse, slik at i det vesentlige hele mengden) av den hovedsakelige elektrokatalysator og tilsetnings-midlet vil bli innarbeidet i overflatefi Imen av oxydet av filmdannende metall. I ethvert tilfelle vil den samlede mengde av iridium og/eller rhodium og andre metaller være under 1 g/m 2 , og som regel under 0,5 g/m <2>, og den ekstra metallmengde vil være tilstede i en mindre mengde enn rhodium og/eller iridium. Disse iridium-/rhodiumforbindelser og andre metallforbindelser kan være termisk spaltbare under dannelse av metallet eller oxydet, men ikke i noen av disse to tilfeller er det nødvendig med en fullstendig spaltning. or rhodium compound, so that substantially the entire amount) of the main electrocatalyst and additive will be incorporated into the surface film of the film-forming metal oxide. In any case, the total amount of iridium and/or rhodium and other metals will be below 1 g/m 2 , and as a rule below 0.5 g/m <2>, and the additional amount of metal will be present in an amount less than rhodium and/or iridium. These iridium/rhodium compounds and other metal compounds may be thermally cleavable to form the metal or the oxide, but in neither case is complete cleavage required.
For eksempel har barrierelag som inneholder delvis spaltet iridiumklorid inneholdende opp til ca. 5 vekt% av det opprinnelige klorid, vist utmerkede egenskaper. Barrierelag som inneholder så lite som 0,1-0,3 g/m (beregnet som metall) For example, barrier layers containing partially cleaved iridium chloride containing up to approx. 5% by weight of the original chloride, showed excellent properties. Barrier layer containing as little as 0.1-0.3 g/m (calculated as metal)
av iridium- og/eller rhodiumoxyd/-klo.rid i overf latef ilmene, of iridium and/or rhodium oxide/chloride in the surface films,
gir utmerkede resultater. Forsøk har vist at et barrierelag som inneholder 0,5-0,6 g/m 2 (beregnet som metall) av iridium, gives excellent results. Experiments have shown that a barrier layer containing 0.5-0.6 g/m 2 (calculated as metal) of iridium,
gir en optimal virkning uttrykt ved øket levealder for de belagte elektroder. Når iridiummengden økes utover disse verdier, fås ingen ytterligere økning av levealderen. provides an optimal effect expressed by increased lifespan for the coated electrodes. When the amount of iridium is increased beyond these values, no further increase in lifespan is obtained.
Når et titansubstrat anvendes, har det vist seg at overflateoxydfilmen hovedsakelig består av titanoxyd i rutilform. Det antas at dannelsen av rutil, f.eks. ved 400-500°C, katalyseres av rhodiumet og/eller iridiumet i den fortynnede belegningsoppløsning. When a titanium substrate is used, it has been shown that the surface oxide film mainly consists of titanium oxide in rutile form. It is believed that the formation of rutile, e.g. at 400-500°C, is catalyzed by the rhodium and/or iridium in the diluted coating solution.
Efter at det forbedrede barrierelag er blitt dannet som After the improved barrier layer has been formed as
er ugjennomtrengbart for elektrolytt og for utviklet oxygen, påføres det porøse, ytre, elektrokatalytiske belegg ved anvendelse av vanlige metoder, f.eks. ved over det på forhånd dannede barrierelag å påføre en rekke belegg av en forholds- is impermeable to electrolyte and to evolved oxygen, the porous, outer, electrocatalytic coating is applied using common methods, e.g. by applying a series of coatings of a relative
vis konsentrert oppløsning som inneholder en termisk spaltbar forbindelse av et platinagruppemetall, fulgt av oppvarming. Hvert påført ytre belegg vil inneholde minst 0,4 g/m 2 av platinagruppemetallet pr. projisert areal av substratet, og belegningsmetoden gjentas for å bygge opp et effektivt ytre belegg inneholdende minst ca. 2 g/m 2 av platinagruppemetallet eller -metallene, som regel i oxyd-form. Belegningskomponentene kan velges slik at det fås et belegg som hovedsakelig består av en fast oppløsning av minst ett oxyd av et platinagruppemetall, som beskrevet i US patentskrift 3632498. Belegget utgjøres med fordel av en fast oppløsning av ruthenium og titanoxyder med et atomforhold mellom ruthenium og titan av 1:1-1:4. I dette tilfelle består belegget av flere på hverandre påførte lag som typisk har et utseende med mikrosprekker og er ganske porøse. Når et forbedret barrierelag anvendes ifølge oppfinnelsen sammen med et slikt belegg, forbedres elektrodens egenskaper sterkt ved standard akselererte levealderforsøk under oxygenavgivende betingelser. Det kan forutsis at under de betingelser som hersker ved normal teknisk fremstilling av klor, vil den forbedrede elektrode ha en vesentlig lenger levealder da det er kjent at én av grunnene til at disse elektroder svikter efter forlenget anvendelse ved fremstilling av klor, skyldes innvirkningen av oxygen på substratet. Det vil dessuten også være mulig å oppnå den samme levealder med en vesentlig reduksjon av tykkelsen for det ytre belegg, og derved muliggjøres besparelse av den anvendte mengde av be-legningsmaterialene og av den arbeidsinnsats og det energi-forbruk som er nødvendig for produksjonen. show concentrated solution containing a thermally cleavable compound of a platinum group metal, followed by heating. Each applied outer coating will contain at least 0.4 g/m 2 of the platinum group metal per projected area of the substrate, and the coating method is repeated to build up an effective outer coating containing at least approx. 2 g/m 2 of the platinum group metal or metals, usually in oxide form. The coating components can be selected so that a coating is obtained which mainly consists of a solid solution of at least one oxide of a platinum group metal, as described in US patent document 3632498. The coating is advantageously made up of a solid solution of ruthenium and titanium oxides with an atomic ratio between ruthenium and titanium of 1:1-1:4. In this case, the coating consists of several superimposed layers which typically have an appearance with microcracks and are quite porous. When an improved barrier layer is used according to the invention together with such a coating, the properties of the electrode are greatly improved in standard accelerated lifetime tests under oxygen-releasing conditions. It can be predicted that under the conditions that prevail in the normal technical production of chlorine, the improved electrode will have a significantly longer lifespan as it is known that one of the reasons why these electrodes fail after prolonged use in the production of chlorine is due to the influence of oxygen on the substrate. It will also be possible to achieve the same lifespan with a significant reduction in the thickness of the outer coating, thereby making it possible to save the amount of coating materials used and the work effort and energy consumption necessary for production.
Det ytre belegg kan også være; dannet av ett eller flere metaller fra platinagruppen, f.eks. en platina-iridiumlegering som er anvendbar for fremstilling av klorat og i begrenset grad i diafragma- eller membranceller for klor-produksjon. For vanlige Pt/Ir-belagte elektroder må beleggene være forholdsvis tykke (minst ca. 5 g/m 2) for å unngå passiveringsproblemer. Når det forbedrede barrierelag anvendes ifølge oppfinnelsen, kan tynnere og mer porøse lag av platinametallene anvendes uten at problemer oppstår på grunn av oxydasjon av substratet eller uten at de ulemper oppstår som er forbundet med de tidligere kjente passive barrierelag av titanoxyd. The outer coating can also be; formed from one or more metals from the platinum group, e.g. a platinum-iridium alloy useful for the production of chlorate and to a limited extent in diaphragm or membrane cells for chlorine production. For ordinary Pt/Ir-coated electrodes, the coatings must be relatively thick (at least approx. 5 g/m 2 ) to avoid passivation problems. When the improved barrier layer is used according to the invention, thinner and more porous layers of the platinum metals can be used without problems arising due to oxidation of the substrate or without the disadvantages associated with the previously known passive barrier layers of titanium oxide.
Det er også mulig å påføre det ytre belegg ved plasma-påsprøyting av en fast oppløsning av et oxyd av et filmdannende metall og et oxyd av et platinagruppemetall. For eksempel kan et pulver i form av en fast oppløsning frem-stilles ved flammesprøyting som beskrevet i US patentskrift 3677975, og dette pulver blir derefter plasmapåsprøytet på underlaget. Alternativt påføres belegget ved plasmapå-sprøyting av minst ett oxyd av et filmdannende metall over det på forhånd dannede barrierelag, hvorefter platinagruppemetallet eller -metallene og/eller oxydene derav innarbeides i det plasmapåsprøytede oxyd av det filmdannende metall, f.eks. ved den metode som er beskrevet i US patentskrift 4140813. Igjen øker det forbedrede barrierelag levealderen og gjør det mulig å redusere innholdet av edelmetall i belegget . It is also possible to apply the outer coating by plasma spraying of a solid solution of an oxide of a film-forming metal and an oxide of a platinum group metal. For example, a powder in the form of a solid solution can be produced by flame spraying as described in US patent 3677975, and this powder is then plasma sprayed onto the substrate. Alternatively, the coating is applied by plasma spraying of at least one oxide of a film-forming metal over the previously formed barrier layer, after which the platinum group metal or metals and/or their oxides are incorporated into the plasma-sprayed oxide of the film-forming metal, e.g. by the method described in US patent 4140813. Again, the improved barrier layer increases the lifespan and makes it possible to reduce the content of precious metal in the coating.
Ifølge en foretrukken fremgangsmåte ved masseproduk-sjon av elektrodene utsettes et sett av elektrodesubstrater sammen for en rekke forbehandlinger, omfattende etsing og dannelse av barrierelag ved dyppebslegning av substratsettet i den fortynnede oppløsning og oppvarming av substratsettet, hvorefter det ytre, elektrokatalytiske belegg påføres på substratene, ett av gangen. Ved denne metode unngås den ulempe ved kommersielle elektrodebelegningsanlegg som er forbundet med en "flaskehals" mellom etsebadet og belegnings-linjen. Ved den vanlige masseproduksjonsmetode forhåndsbe-handles et sett med substrater ved sandblåsing fulgt av etsing, skylling og tørking, og disse substrater blir derefter enkeltvis belagt i en belegnings-/brenningslinje. According to a preferred method for mass production of the electrodes, a set of electrode substrates is subjected together to a series of pre-treatments, including etching and formation of a barrier layer by dipping the substrate set in the diluted solution and heating the substrate set, after which the outer, electrocatalytic coating is applied to the substrates, one at a time. This method avoids the disadvantage of commercial electrode coating systems which are associated with a "bottleneck" between the etching bath and the coating line. In the usual mass production method, a set of substrates is pre-treated by sandblasting followed by etching, rinsing and drying, and these substrates are then individually coated in a coating/firing line.
Det har således vært nødvendig å synkronisere etsingen med belegningen/brenningen fordi de etsede substrater ikke kan henstå i lengre tid (lengre enn ca. 2 døgn) uten at dette går ut over elektrodens bruksegenskaper på grunn av luft-oxydasjon av substratet før belegning, spesielt dersom støv eller smuss blir forankret i den tynne oxydfilm. Når settene av substrater forhåndsbelegges med et forbedret barrierelag umiddelbart, efter etsingen, unngås denne flaskehalsvirkning, og de overflatebehandlede substrater kan lagres uten risiko for ytterligere oxydasjon. Eventuelt støv eller smuss som kan avsettes på barrierelaget, kan lett blåses bort før belegning da det ikke forankres i filmen. It has thus been necessary to synchronize the etching with the coating/firing because the etched substrates cannot remain for a long time (longer than approx. 2 days) without this affecting the electrode's performance characteristics due to air oxidation of the substrate before coating, especially if dust or dirt becomes embedded in the thin oxide film. When the sets of substrates are pre-coated with an improved barrier layer immediately after etching, this bottleneck effect is avoided, and the surface-treated substrates can be stored without the risk of further oxidation. Any dust or dirt that may be deposited on the barrier layer can be easily blown away before coating as it is not anchored in the film.
Dessuten er dyppebelegningsmetoden for et sett med substrater som er stablet mot hverandre, tilfredsstillende for produksjon av den forbedrede barrierelagoxydfilm som er vokset opp fra substratet. En lignende håndtering er ikke tilfredsstillende for påføring av de vanlige belegg, hvor en ytterligere tykkelse av hvert påført belegg må Also, the dip coating method for a set of substrates stacked against each other is satisfactory for producing the improved barrier layer oxide film grown from the substrate. A similar handling is not satisfactory for the application of the usual coatings, where an additional thickness of each applied coating must
bygges opp over og på toppen av den filmdannende metallbase og dens meget tynne overflateoxydfilm. is built up over and on top of the film-forming metal base and its very thin surface oxide film.
Elektrodebasen kan utgjøres av et blikk av et hvilket som helst filmdannende metall, idet titan er foretrukket av økonomiske grunner. Stenger, rør og ekspanderte duker av titan eller andre filmdannende metaller kan likeledes over-flatebehandles ved hjelp av den foreliggende fremgangsmåte. Titan eller et annet filmdannende metall som er blitt påført ved cladding på en ledende kjerne, kan også anvendes. For de fleste anvendelser vil basen etses før overflatebehand-lingen slik at det fås en ru overflate som gir god forankring for det senere påførte elektrokatalytiske belegg. Det er også mulig å overflatebehandle porøst, sintret eller plasma-påsprøytet titan med de fortynnede malingoppløsninger på samme måte, men det porøse titan vil fortrinnsvis bare ut-gjøre et overflatelag på en uporøs base. The electrode base can be made of a sheet of any film-forming metal, titanium being preferred for economic reasons. Rods, tubes and expanded sheets of titanium or other film-forming metals can also be surface-treated using the present method. Titanium or another film-forming metal which has been applied by cladding to a conductive core can also be used. For most applications, the base will be etched before the surface treatment so that a rough surface is obtained which provides good anchorage for the later applied electrocatalytic coating. It is also possible to surface treat porous, sintered or plasma-sprayed titanium with the diluted paint solutions in the same way, but the porous titanium will preferably only form a surface layer on a non-porous base.
Elektrodene med et forbedret barrierelag påført ifølge oppfinnelsen, er utmerket egnede som anoder for klor-alkali-elektrolyse. Disse elektroder har også vist fremragende bruksegenskaper når de anvendes for elektroutvinning i en blandet klorid-sulfatelektrolytt som gir blandet avgivelse av klor og oxygen. The electrodes with an improved barrier layer applied according to the invention are excellently suitable as anodes for chlorine-alkali electrolysis. These electrodes have also shown outstanding performance characteristics when used for electrorecovery in a mixed chloride-sulphate electrolyte which produces a mixed emission of chlorine and oxygen.
De beste utførelsesformer av oppfinnelsen The best embodiments of the invention
Oppfinnelsen vil bli ytterligere beskrevet i de neden-stående eksempler. The invention will be further described in the following examples.
Eksempel 1 Example 1
Prøvestykker av titan som målte 7,5 x 2 cm og som er tilgjengelige under handelsbetegnelsen "Contimet 30", ble avfettet, skylt i vann, tørket og etset i 0,5 time i oxal-syre. En malingoppløsning som besto av 6 ml n-propanol, Titanium specimens measuring 7.5 x 2 cm available under the trade name "Contimet 30" were degreased, rinsed in water, dried and etched for 0.5 hour in oxalic acid. A paint solution consisting of 6 ml of n-propanol,
0,4 ml konsentrert HC1 og 0,1 g iridium- og/eller rhodium-klorid, ble derefter påført ved påpensling på begge sider av prøvestykkene i form av fire tynne belegg. Prøvestykkene ble tørket for å fordampe oppløsningsmidlet og ble derefter oppvarmet i luft til 500°C i 10 minutter efter at hvert av de første tre belegg var blitt påført, og i 30 minutter efter at sluttbelegget var blitt påført. Dette gir et innhold av 0,2-0,3 g/m 2 av rhodium og/eller iridium (beregnet som metall) i barrierelaget avhengig av den oppløsningsmengde som ble påført for hvert belegg, bestemt ved vektmåling. 0.4 ml of concentrated HCl and 0.1 g of iridium and/or rhodium chloride were then applied by brushing on both sides of the test pieces in the form of four thin coatings. The specimens were dried to evaporate the solvent and then heated in air to 500°C for 10 minutes after each of the first three coatings had been applied, and for 30 minutes after the final coating had been applied. This gives a content of 0.2-0.3 g/m 2 of rhodium and/or iridium (calculated as metal) in the barrier layer depending on the amount of solution that was applied for each coating, determined by weight measurement.
En fast oppløsning av titanoxyd-rutheniumoxyd med et atomforhold mellom titan og ruthenium av ca. 2:1 ble derefter påført ved påstryking av en oppløsning bestående av 6 ml n-propanol, 0,4 ml konsentrert HC1, 3 ml butyltitanat og 1 g RuCl^, fulgt av oppvarming i luft ved 400°C i 5 minutter (det bør bemerkes at denne oppløsning er 10 ganger mer konsentrert uttrykt ved forholdet, edelmetall :propanol enn den fortynnede oppløsning anvendt for fremstilling av barrierelaget). Denne metode ble gjentatt inntil belegget forelå i en tykkelse av ca. 10 g/m2 ' (dvs. ca. 4 g/m 2 Ru-metall). A solid solution of titanium oxide-ruthenium oxide with an atomic ratio between titanium and ruthenium of approx. 2:1 was then applied by brushing on a solution consisting of 6 ml of n-propanol, 0.4 ml of concentrated HCl, 3 ml of butyl titanate and 1 g of RuCl^, followed by heating in air at 400°C for 5 minutes (it should it is noted that this solution is 10 times more concentrated expressed by the ratio, noble metal:propanol than the diluted solution used for the production of the barrier layer). This method was repeated until the coating was present in a thickness of approx. 10 g/m 2 ' (ie approx. 4 g/m 2 Ru metal).
Elektroder som var blitt fremstilt på denne måte, utsettes for sammenlignbare elektrokjemiske forsøk med lignende elektroder (a) med et TiC^-barrierelag dannet ved hjelp av den samme metode, men med en maling utelukkende bestående av 6 ml n-propanol og 0,4 ml konsentrert HC1, og Electrodes which had been prepared in this way are subjected to comparable electrochemical experiments with similar electrodes (a) with a TiC^ barrier layer formed by the same method, but with a paint consisting exclusively of 6 ml of n-propanol and 0.4 ml of concentrated HC1, and
(b) med intet barrierelag. De første resultater antyder (b) with no barrier layer. The first results suggest
at elektroden ifølge oppfinnelsen har en sterkt overlegen levealder ved akselererte levealderforsøk som anoder under oxygenavgivende betingelser, og at de ved klor-alkalielektro-lyse bør ha en levealder som er flere ganger lenger enn sammenligningsanoden (a) og betraktelig lenger enn sammenligningsanoden (b). that the electrode according to the invention has a greatly superior lifetime in accelerated lifetime tests as anodes under oxygen-releasing conditions, and that in chlorine-alkali electrolysis they should have a lifetime that is several times longer than the comparison anode (a) and considerably longer than the comparison anode (b).
Eksempel 2 Example 2
Et titanprøvestykke ble avfettet, skylt i vann, tørket, etset og derefter overflatebehandlet som i eksempel 1 med en malingoppløsning som inneholdt iridium- og rutheniumklorider i vektforholdet 2:1 (beregnet som metall). Behandlingen ble gjentatt fire ganger inntil den dannede titandioxydfilm inneholdt 0,2 g/m <2> Ir og 0,1 g/m <2>Ru, begge beregnet som metall. Varmebehandlingen ble utført ved 4 00°C i 10 minutter efter hvert påført belegg. Et ytre belegg av TiC>2.Ru02 ble derefter påført som i eksempel 1. De samme sammenlignbare elektrokjemiske forsøk har gitt de samme opprinnelige lovende resultater som ifølge eksempel 1. A titanium specimen was degreased, rinsed in water, dried, etched and then surface treated as in Example 1 with a paint solution containing iridium and ruthenium chlorides in a 2:1 weight ratio (calculated as metal). The treatment was repeated four times until the formed titanium dioxide film contained 0.2 g/m <2> Ir and 0.1 g/m <2> Ru, both calculated as metal. The heat treatment was carried out at 400°C for 10 minutes after each applied coating. An outer coating of TiC>2.Ru02 was then applied as in Example 1. The same comparable electrochemical experiments have given the same initial promising results as in Example 1.
Eksempel 3 Example 3
Titanprøvestykker ble avfettet, skylt i vann, tørket og etset som i eksempel 1 og behandlet med en iridiumkloridopp-løsning lignende den ifølge eksempel 1. Oppløsningen ble på-ført i form av fire tynne belegg, og prøvestykkene ble tør-ket for å fordampe oppløsningsmidlet og derefter oppvarmet til 480°C i 7 minutter ved slutten av hver beleggpåføring. Iridiumkonsentrasjonen ble variert slik at det ble oppnådd et innhold av 0,3, 0,6 og 0,8 g/m 2 iridium (beregnet som metall) i barrierelaget. Titanium specimens were degreased, rinsed in water, dried and etched as in Example 1 and treated with an iridium chloride solution similar to that of Example 1. The solution was applied in the form of four thin coatings, and the specimens were dried to evaporate the solvent. and then heated to 480°C for 7 minutes at the end of each coating application. The iridium concentration was varied so that a content of 0.3, 0.6 and 0.8 g/m 2 iridium (calculated as metal) was achieved in the barrier layer.
En fast oppløsning av titandioxyd-rutheniumdioxyd ble derefter påført som i eksempel 1, men med den forandring at beleggtykkelsen svarte til 20 g/m 2 (ca. 8 g/m 2 Ru-metall). Disse elektroder ble utsatt for akselererte levealderfor-søk under oxygenavgivende betingelser. Den maksimale levealder ble iakttatt for prøvestykket med et barrierelag som inneholdt 0,6 g/m 2 Ir. Denne ga en levealderøkning med en faktor på 10,3 i forhold til levealderen for en lignende elektrode uten et barrierelag (eller med et barrierelag av Ti02 uten iridium). Til sammenligning viste en lignende belagt elektrode med intet barrierelag, men med tilsetning av 0,6 g iridium dispergert i belegget, bare en marginal levealderøkning. A solid solution of titanium dioxide-ruthenium dioxide was then applied as in example 1, but with the change that the coating thickness equaled 20 g/m 2 (approx. 8 g/m 2 Ru metal). These electrodes were subjected to accelerated lifetime tests under oxygen-releasing conditions. The maximum lifetime was observed for the test piece with a barrier layer containing 0.6 g/m 2 Ir. This gave a lifetime increase by a factor of 10.3 compared to the lifetime of a similar electrode without a barrier layer (or with a barrier layer of TiO 2 without iridium). In comparison, a similarly coated electrode with no barrier layer, but with the addition of 0.6 g of iridium dispersed in the coating, showed only a marginal lifetime increase.
Eksempel 4 Example 4
Elektroder ble fremstilt på lignende måte som i eksempel 1, men ved anvendelse av en fortynnet maling som inneholdt av klorider av forskjellige platinagruppemetaller, deriblantpalLadium, platina og ruthenium alene, og dessuten rhodium og iridium som beskrevet ovenfor, for fremstilling av barrierelaget. Disse elektroder ble utsatt for sammenlignbare levealderforsøk i form av oxygenavgivende anoder. Bare de elektroder som hadde et barrierelag som inneholdt Rh og/eller Ir, viste en markert levealderøkning ved dette forsøk. Kombinasjoner av Rh og/eller Ir med mindre mengder av de andre platinagruppemetaller eller deres forbindelser, spesielt Ru og Pd, ga også vesentlige forbedringer. Electrodes were prepared in a similar manner to example 1, but using a diluted paint containing chlorides of various platinum group metals, including palladium, platinum and ruthenium alone, and also rhodium and iridium as described above, for the preparation of the barrier layer. These electrodes were subjected to comparable lifetime tests in the form of oxygen-releasing anodes. Only the electrodes that had a barrier layer containing Rh and/or Ir showed a marked increase in lifespan in this experiment. Combinations of Rh and/or Ir with smaller amounts of the other platinum group metals or their compounds, especially Ru and Pd, also gave significant improvements.
Eksempel 5 Example 5
Titanprøvestykker ble forsynt med barrierelag som inneholdt ca. 0,2 g/m 2 iridium og/eller rhodium, ved anvendelse av metoden ifølge eksempel 1. De ble derefter malt med en oppløsning inneholdende 0,5 g iridiumklorid og 1 g platina-klorid i 10 ml isopropylalkohol og 10 ml linalool, og oppvarmet i en ovn til 350°C. En ammoniakk/hydrogenblanding ble derefter innført i ca. 30 s for fremstilling av et belegg inneholdende 70% Pt og 30% Ir. Belegningsmetoden ble gjentatt for å bygge opp et belegg som inneholdt 4 g/m 2 av Pt/Ir-legeringen. For lignende elektroder belagt med mindre enn 7 g/m 2av Pt/Ir-legeringen, men uten det forbedrede barrierelag, er det blitt rapportert at bruk ved forhøyet strømtetthet gir passivering og at minst 7 g/m 2 må påføres for å oppnå tilfredsstillende drift i lengre tid. Dette problem overvinnes tilsynelatende av elektroden ifølge oppfinnelsen som gir tilfredsstillende drift med et belegg på Titanium test pieces were provided with a barrier layer containing approx. 0.2 g/m 2 iridium and/or rhodium, using the method of example 1. They were then ground with a solution containing 0.5 g iridium chloride and 1 g platinum chloride in 10 ml isopropyl alcohol and 10 ml linalool, and heated in an oven to 350°C. An ammonia/hydrogen mixture was then introduced for approx. 30 s for the production of a coating containing 70% Pt and 30% Ir. The coating method was repeated to build up a coating containing 4 g/m 2 of the Pt/Ir alloy. For similar electrodes coated with less than 7 g/m 2 of the Pt/Ir alloy, but without the improved barrier layer, it has been reported that use at elevated current density results in passivation and that at least 7 g/m 2 must be applied to achieve satisfactory operation for a longer period of time. This problem is apparently overcome by the electrode according to the invention which provides satisfactory operation with a coating on it
4 g/m . 4 g/m .
Eksempel 6 Example 6
Titanprøvestykker ble forsynt med barrierelag som inneholdt ca. 0,2 g/m 2 iridium og/eller rhodium, ved anvendelse av metoden ifølge eksempel 1. Et lag av ca. 400 g/m 2 titanoxyd ble derefter plasmapåsprøytet på barrierelaget under anvendelse av vanlige metoder. Det plasmapå-sprøytede titanoxydlag ble derefter belagt med belegg inneholdende 2 g/m (beregnet som metall) rutheniumoxyd og/eller iridiumoxyd i forskjellige forhold, ved maling med en opp-løsning av 6 ml propanol og 1 g RuCl3 og/eller IrCl^ og oppvarming i luft til 500 C i 10 minutter efter hver belegning. Foreløbig elektrokjemisk undersøkelse antyder at disse elektroder bør ha en ekstremt lang levealder anvendt som anoder i kvikksølv-klor-alkaliceller som drives ved høye strømtettheter. Ut fra de data som er publisert i US patentskrift 4140813, synes det som om elektroden ifølge oppfinnelsen vil oppnå den samme utmerkede levealder med så lite som 1/5 av edelmetallmengden. Titanium test pieces were provided with a barrier layer containing approx. 0.2 g/m 2 iridium and/or rhodium, using the method according to example 1. A layer of approx. 400 g/m 2 titanium oxide was then plasma sprayed onto the barrier layer using conventional methods. The plasma-sprayed titanium oxide layer was then coated with coatings containing 2 g/m (calculated as metal) ruthenium oxide and/or iridium oxide in various ratios, by painting with a solution of 6 ml of propanol and 1 g of RuCl3 and/or IrCl3 and heating in air to 500 C for 10 minutes after each coating. Preliminary electrochemical investigation suggests that these electrodes should have an extremely long lifetime used as anodes in mercury-chlor-alkali cells operated at high current densities. Based on the data published in US Patent 4140813, it appears that the electrode according to the invention will achieve the same excellent life span with as little as 1/5 of the amount of precious metal.
Eksempel 7 Example 7
Titanprøvestykker ble forsynt med barrierelag som inneholdt ca. 0,3 g/m 2 iridium, rhodium og iridium/ruthenium i et vektforhold av 2:1, ved anvendelse av metoden ifølge eksempel 1 (med den unntagelse at i enkelte tilfeller ble sluttoppvarmingen forlenget i flere timer). Titanium test pieces were provided with a barrier layer containing approx. 0.3 g/m 2 iridium, rhodium and iridium/ruthenium in a weight ratio of 2:1, using the method according to example 1 (with the exception that in some cases the final heating was extended for several hours).
En vandig oppløsning som inneholdt iridiumklorid og tantal-klorid (med Ir- og Ta-metall i likt vektforhold), ble påført ved påstrykning på begge sider av prøvestykkene i form av 5, 10 og 15 belegg. Hvert påført belegg inneholdt ca. 0,5 g/m 2 iridium. Efter hver beleggpåføring ble prøvestykkene tørket og oppvarmet i luft i 10 minutter ved 450°C og i 1 time efter den sikte beleggpåføring. Det erholdte samlede belegg utgjordes av en fast oppløsning av iridium- og tantal-oxyder inneholdende ca. 2,5, 5 og 7,5 g/m 2 iridium. Elektrodene ble undersøkt som anoder i 10%-ig svovelsyre ved 60°C og en strømtetthet av 1,2 kA/m<2>, idet strømtilførselen ble stanset i 15 minutter for hver periode på 24 timer uten at elektrodene ble fjernet fra syrebadet. De opprinnelige resultater antyder et overlegent bruksresultat sammenlignet med lignende elektroder på et rent titansubstrat og på et substrat av en titan-palLadiumlegering inneholdende 0,15% palladium. Titansubstratet med et barrierelag ifølge oppfinnelsen er selvfølgelig langt mindre kostbart enn denne titan-pailadiumlegering og gir en sterkt forbedret motstands-dyktighet overfor nødvendigheten av å stenge av cellen og overfor den passiverende virkning av oxygenavgivelse. Ut fra de foreløbige antydninger bør elektrodene ifølge oppfinnelsen med lav iridiummengde (2,5 g/m 2 + 0,3 g/m 2i barrierelaget) An aqueous solution containing iridium chloride and tantalum chloride (with Ir and Ta metal in equal weight ratio) was applied by brushing on both sides of the test pieces in the form of 5, 10 and 15 coats. Each applied coating contained approx. 0.5 g/m 2 iridium. After each coating application, the test pieces were dried and heated in air for 10 minutes at 450°C and for 1 hour after the intended coating application. The overall coating obtained consisted of a solid solution of iridium and tantalum oxides containing approx. 2.5, 5 and 7.5 g/m 2 iridium. The electrodes were examined as anodes in 10% sulfuric acid at 60°C and a current density of 1.2 kA/m<2>, the current supply being stopped for 15 minutes for each period of 24 hours without the electrodes being removed from the acid bath. The original results suggest a superior performance compared to similar electrodes on a pure titanium substrate and on a titanium-palladium alloy substrate containing 0.15% palladium. The titanium substrate with a barrier layer according to the invention is of course far less expensive than this titanium-palladium alloy and provides a greatly improved resistance to the necessity of shutting down the cell and to the passivating effect of oxygen release. Based on the preliminary indications, the electrodes according to the invention with a low amount of iridium (2.5 g/m 2 + 0.3 g/m 2 in the barrier layer)
ha en fremragende levealder sammenlignet med lignende elektroder uten barrierelaget. have an outstanding lifetime compared to similar electrodes without the barrier layer.
Claims (19)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB7934856 | 1979-10-08 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO802985L NO802985L (en) | 1981-04-09 |
NO155702B true NO155702B (en) | 1987-02-02 |
NO155702C NO155702C (en) | 1987-05-13 |
Family
ID=10508363
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO802985A NO155702C (en) | 1979-10-08 | 1980-10-07 | COATED METAL ELECTRODE FOR ELECTROLYSE PROCESSES AND PROCEDURES OF MANUFACTURING THEREOF. |
Country Status (17)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0027051B1 (en) |
JP (1) | JPS5658984A (en) |
KR (1) | KR860001050B1 (en) |
AT (1) | ATE8414T1 (en) |
AU (1) | AU540213B2 (en) |
BR (1) | BR8006373A (en) |
DD (1) | DD153397A5 (en) |
DE (1) | DE3068540D1 (en) |
DK (1) | DK153166C (en) |
ES (2) | ES495705A0 (en) |
FI (1) | FI68090C (en) |
GR (1) | GR70316B (en) |
IS (1) | IS1141B6 (en) |
MX (1) | MX159655A (en) |
NO (1) | NO155702C (en) |
SU (1) | SU1292670A3 (en) |
ZA (1) | ZA806185B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NO341164B1 (en) * | 2003-05-07 | 2017-09-04 | Eltech Systems Corp | Chloro-anode coating with uniform surface morphology |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1190186A (en) * | 1980-08-18 | 1985-07-09 | Henri B. Beer | Electrode with mixed oxide interface on valve metal base and stable outer coating |
DE3270207D1 (en) * | 1981-04-06 | 1986-05-07 | Eltech Systems Corp | Recoating of electrodes |
IT1197602B (en) * | 1982-03-11 | 1988-12-06 | Engelhard Corp | IMPROVEMENT IN PLATINUM-IRIDIUM CATALYTIC ELECTRODES, WITH LEAD, TANTALIUM, RUTHENIUM AND OXYGEN |
JPS58171589A (en) * | 1982-03-31 | 1983-10-08 | Ishifuku Kinzoku Kogyo Kk | Electrode for electrolysis and its manufacture |
CH649315A5 (en) * | 1982-09-22 | 1985-05-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | Method of producing an electrode, and electrode for an electrochemical cell |
JPS6022075B2 (en) * | 1983-01-31 | 1985-05-30 | ペルメレック電極株式会社 | Durable electrolytic electrode and its manufacturing method |
JPH0726240B2 (en) * | 1989-10-27 | 1995-03-22 | ペルメレック電極株式会社 | Electrolytic pickling or electrolytic degreasing method for steel sheet |
LU88516A1 (en) * | 1993-07-21 | 1996-02-01 | Furukawa Electric Co Ltd | Electrode for generating oxygen - obtd. by coating and depositing titanium cpd. on surface of base material, applying pyrolysis to titanium cpd., under oxygen@-contg. atmos. |
JP3810043B2 (en) * | 1998-09-30 | 2006-08-16 | ペルメレック電極株式会社 | Chrome plating electrode |
PL1670973T3 (en) * | 2003-10-08 | 2018-09-28 | Permascand Ab | Electrode |
DE102010043085A1 (en) * | 2010-10-28 | 2012-05-03 | Bayer Materialscience Aktiengesellschaft | Electrode for electrolytic chlorine production |
WO2019077907A1 (en) * | 2017-10-16 | 2019-04-25 | 株式会社村田製作所 | Biological signal sensor |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL122179C (en) * | 1959-02-06 | 1966-12-15 | ||
GB1206863A (en) * | 1968-04-02 | 1970-09-30 | Ici Ltd | Electrodes for electrochemical process |
US3775284A (en) * | 1970-03-23 | 1973-11-27 | J Bennett | Non-passivating barrier layer electrodes |
GB1351741A (en) * | 1970-03-25 | 1974-05-01 | Marston Excelsior Ltd | Electrodes |
US3926773A (en) * | 1970-07-16 | 1975-12-16 | Conradty Fa C | Metal anode for electrochemical processes and method of making same |
US3711385A (en) * | 1970-09-25 | 1973-01-16 | Chemnor Corp | Electrode having platinum metal oxide coating thereon,and method of use thereof |
DE2255690C3 (en) * | 1972-11-14 | 1985-01-31 | Conradty GmbH & Co Metallelektroden KG, 8505 Röthenbach | Anode for electrochemical processes |
NL7502841A (en) * | 1975-03-11 | 1976-09-14 | Stamicarbon | METHOD OF MANUFACTURING A METAL ELECTRODE. |
US4112140A (en) * | 1977-04-14 | 1978-09-05 | The Dow Chemical Company | Electrode coating process |
-
1980
- 1980-10-03 BR BR8006373A patent/BR8006373A/en not_active IP Right Cessation
- 1980-10-04 SU SU802990890A patent/SU1292670A3/en active
- 1980-10-06 AU AU62984/80A patent/AU540213B2/en not_active Expired
- 1980-10-06 GR GR63063A patent/GR70316B/el unknown
- 1980-10-07 DE DE8080303526T patent/DE3068540D1/en not_active Expired
- 1980-10-07 ZA ZA00806185A patent/ZA806185B/en unknown
- 1980-10-07 KR KR1019800003849A patent/KR860001050B1/en not_active IP Right Cessation
- 1980-10-07 ES ES495705A patent/ES495705A0/en active Granted
- 1980-10-07 AT AT80303526T patent/ATE8414T1/en not_active IP Right Cessation
- 1980-10-07 MX MX184224A patent/MX159655A/en unknown
- 1980-10-07 FI FI803173A patent/FI68090C/en not_active IP Right Cessation
- 1980-10-07 JP JP14035180A patent/JPS5658984A/en active Granted
- 1980-10-07 EP EP80303526A patent/EP0027051B1/en not_active Expired
- 1980-10-07 IS IS2586A patent/IS1141B6/en unknown
- 1980-10-07 DK DK423380A patent/DK153166C/en not_active IP Right Cessation
- 1980-10-07 NO NO802985A patent/NO155702C/en unknown
- 1980-10-08 DD DD80224371A patent/DD153397A5/en unknown
-
1981
- 1981-08-14 ES ES504762A patent/ES8205887A1/en not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NO341164B1 (en) * | 2003-05-07 | 2017-09-04 | Eltech Systems Corp | Chloro-anode coating with uniform surface morphology |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5658984A (en) | 1981-05-22 |
KR860001050B1 (en) | 1986-08-01 |
AU540213B2 (en) | 1984-11-08 |
IS2586A7 (en) | 1981-04-09 |
ES8205882A1 (en) | 1982-06-16 |
BR8006373A (en) | 1981-04-14 |
EP0027051B1 (en) | 1984-07-11 |
DK423380A (en) | 1981-04-09 |
EP0027051A1 (en) | 1981-04-15 |
SU1292670A3 (en) | 1987-02-23 |
JPS6160147B2 (en) | 1986-12-19 |
ATE8414T1 (en) | 1984-07-15 |
DK153166C (en) | 1988-12-19 |
DK153166B (en) | 1988-06-20 |
DE3068540D1 (en) | 1984-08-16 |
GR70316B (en) | 1982-09-10 |
KR830004461A (en) | 1983-07-13 |
NO155702C (en) | 1987-05-13 |
ES504762A0 (en) | 1982-06-16 |
IS1141B6 (en) | 1983-12-05 |
NO802985L (en) | 1981-04-09 |
FI803173L (en) | 1981-04-09 |
ES8205887A1 (en) | 1982-06-16 |
MX159655A (en) | 1989-07-25 |
ZA806185B (en) | 1981-09-30 |
ES495705A0 (en) | 1982-06-16 |
DD153397A5 (en) | 1982-01-06 |
FI68090C (en) | 1985-07-10 |
FI68090B (en) | 1985-03-29 |
AU6298480A (en) | 1981-04-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4331528A (en) | Coated metal electrode with improved barrier layer | |
US3773555A (en) | Method of making an electrode | |
US5587058A (en) | Electrode and method of preparation thereof | |
CA2519522C (en) | Electrocatalytic coating with platinum group metals and electrode made therefrom | |
AU2005325733B2 (en) | High efficiency hypochlorite anode coating | |
US7247229B2 (en) | Coatings for the inhibition of undesirable oxidation in an electrochemical cell | |
AU2004323018B2 (en) | Pd-containing coating for low chlorine overvoltage | |
JP5250663B2 (en) | Anode for electrolysis and method for producing anode for electrolysis | |
NO158190B (en) | ELECTRODE FOR ELECTROLYSE PROCESSES AND PROCEDURES IN MANUFACTURING THEREOF. | |
KR100735588B1 (en) | Cathode for electrolysing aqueous solutions | |
US4297195A (en) | Electrode for use in electrolysis and process for production thereof | |
NO155702B (en) | COATED METAL ELECTRODE FOR ELECTROLYSE PROCESSES AND PROCEDURES OF MANUFACTURING THEREOF. | |
US4530742A (en) | Electrode and method of preparing same | |
NO140235B (en) | ELECTRODE FOR USE IN ELECTROCHEMICAL PROCESSES | |
JP3883597B2 (en) | Novel stable coating solutions for producing improved electrocatalytic mixed oxide coatings on metal substrates or metal-coated conductive substrates, and dimensionally stable anodes produced from such solutions | |
US6231731B1 (en) | Electrolyzing electrode and process for the production thereof | |
JP2019119930A (en) | Chlorine generating electrode | |
CA2522900A1 (en) | Smooth surface morphology anode coatings | |
US4313814A (en) | Electrode for electrolysis and manufacture thereof | |
US7790233B2 (en) | Method for the formation of a coating of metal oxides on an electrically-conductive substrate, resultant activated cathode and use thereof for the electrolysis of aqueous solutions of alkaline metal chlorides | |
NO171566B (en) | ANODE FOR USE IN AN ELECTROLYCLE CELL AND PROCEDURE FOR MANUFACTURING THE ANOD | |
NO861978L (en) | CATALYTIC COMPOSITION MATERIALS, SPECIFICALLY FOR ELECTROLYSE ELECTRODES, AND MANUFACTURING METHOD. | |
NO302858B1 (en) | Electrode having reduced oxygen evolution during electrolysis of halogen-containing solutions and use thereof | |
CN113166956A (en) | Electrode for the electrolytic evolution of gases | |
JPH10287991A (en) | Oxygen generating electrode and its production |