NO160766B - Strippesystem for en lastetank. - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av elektroder for vannelektrolyse.

Ved vannelektrolyserør avhenger drift-spenningen og dermed økonomien for den

elektrolytiske hydrogen- og oksygen-fremstilling i avgjørende grad av elektrodenes

beskaffenhet.

Man kjenner fremgangsmåter til fremstilling av slike elektroder, hvor elektro-deoverflatene behandles med edelmetaller.

På grunn av de relativt høye edelmetall-priser, har bare elektrodefremstilling som

anvender uedle metaller blitt teknisk in-teressante. Det store flertall av disse fremgangsmåter anvender varme metallsmelter,

presser og sinterovner med beskyttelses-atmosfære. Alle disse fremgangsmåter har

imidlertid den ulempe at de på grunn av

relativt høye apparatomkostninger blir

temmelig kostbare, så snart de behandlede

elektroder overskrider en bestemt størrelse.

Til fremstilling av større elektroder

har fremfor alt elektrolytiske fremgangsmåter vist seg gunstige. Dette kan ikke

minst skyldes at de galvaniske innretninger på grunn av den store etterspørsel fra

mange firmaer delvis fremstilles i serie,

slik at hele anlegg praktisk talt kan fåes

fra lager. Selv brukte innretninger befin-ner seg på markedet, og derfor er utvidelse

eller modifikasjon av ferdige anlegg for

andre anvendelsesformål alltid en mulig-het.

En av disse galvaniske fremgangsmåter bygger på utskilling av en legering —

fortrinnsvis nikkel sink — på elektrode-overflaten, som aktiveres ved hjelp av på-følgende utløsning av en av legeringskom-

ponentene (sink). Det aktive metallet blir tilbake i porøs form, i nevnte eksempel nikkel. Denne fremgangsmåte frembyr en spesiell fordel: Ville man nemlig fremstille aktive overflates]ikt, dvs. sjikt som nedsetter hydrogenoverspenningen, i teknisk brukbare tykkelser (over 10 mikron) di-rekte i vandig oppløsning, så ville sjiktopp-bygningen stanse i det øyeblikk det første overspenningsnedsettende atombelegg var utskilt. I dette tilfelle ville den elektriske strømmen tjene til en nytteløs hydrogenutvikling, slik at sjiktet ville bli meget tynt og ømfintlig, med andre ord ville denne fremstillingsmåte forhindres av seg selv.

Derimot lykkes den katodiske utskilling av en legering, som ikke nedsetter hydrogenoverspenningen, med godt strøm-utbytte i praktisk talt hvilken som helst tykkelse. Ved aktiveringen i alkalisk me-dium går da omvendt utløsnings-reaksjo-nen for seg under hydrogenutvikling, og desto raskere jo mer aktiv masse det er dannet.

Således fremstilte elektroder arbeider imidlertid utilfredsstillende ved tekniske strømtettheter. Elektrodene aldres i løpet av få uker, og taper derved sine gode egen-skaper. De bestandigste sjikt har hittil vært sjikt som før aktiveringen besto av en "del nikkel og to deler sink. Vesentlig my-kere sjikt (for høy sinkgehalt før aktiveringen) nedslites mekanisk for raskt, og vesentlig hårdere sjikt (for høy nikkelge-halt før aktiveringen) lar seg bare meget vanskelig aktivere og gir ved kontinuerlig strømbelastning stigende spenninger med driftstiden.

Man fant nå at selv elektroder med

egnet sammensetning av utskilt og aktivert sjikt ikke er teknisk bestandig nok, på

grunn av at baliluten som brukes som elek-

trolytt, på grunn av det aktiverte sjiktets porøse karakter, angriper grunn-metallet jern, særlig på anodene. Kobber er ikke egnet som grunnmetall, fordi det går i opp-

løsning i den sterkt alkaliske elektrolytt.

Nikkel ville vært egnet som grunnmetall,

hvis legeringssjiktet ikke regelmessig had-

de vist seg å skalle av, senest under aktiveringen. Det tynne oksydsjiktet på alle nikkeloverflater, også på galvanisk utfelte forniklede overflater, forhindrer selv etter alle mulige forbehandlinger som beising eller sandblåsing, en sterk nok klebing el-

ler forbindelse med nikkel-sinklaget.

Den best mulige klebing eller forbin-

delse med underlaget ville man oppnå hvis sammensetningen av sjiktet kunne varieres kontinuerlig i en retning innenfra og ut-

over, i likhet med en struktur som man får ved inndiffundering av inaktive kompo-

nenter i et aktivt metall. Slike elektroder,

f. eks. av jern og aluminium, er kjente.

Gjennom oppfinnelsen blir det mulig

å fremstille elektroder for vannelektrolyse på økonomisk gunstig måte. Oppfinnelsens grunntanke består i at legeringssjiktets sammensetning reguleres ved regulering eller forandring av badsammensetningen, temperaturen og røringen, men fortrinns-

vis ved forandring av strømtettheten, slik at konsentrasjonen av det aktive metall av-

tar ut mot overflaten, hvorved man etter aktivering får et sjikt som er høyporøst og aktivt på overflaten, men i dybden derimot er så tett og fast at det beskytter grunnme-

' tallet mot alle elektrokjemiske angrep.

Herved frembringes altså uten strømav-

brytelse og derved uten fremkalling av kle-befasthetsnedsettende passivt sjikt først et sjikt som er så fattig på inaktive legerings-komponenter at det ved den derpå følgende aktivering ikke angripes og ikke blir porøst.

De påfølgende sjikt blir etter hvert stadig

rikere på inaktive komponenter. Etter aktiveringen er slike sjikt på overflaten me-

get porøse og aktive, men innover i sjiktet beskyttes grunnmetallet på grunn av den stadig tettere avleiring. Det galvaniske ba-

det inneholder fortrinnsvis nikkel og sink.,

For reguleringen av sjiktsammenset-

ningen har man de følgende muligheter:

1. Forandring av badsammensetningen.

2. Forandring av temperaturen.

3. Forandring av strømtettheten.

4. Forandring av røreintensiteten.

Det valgte reguleringsområde og den

mest virksomme metode til forandring av legeringssammensetningen avhenger av badtypen.

Et egnet bad med stort reguleringsom-

råde har følgende sammensetning:

310 g/l NiCL,. 6H20

160 g/l ZnCl, vannfri.

(Anodemateriale: sinkstaver og nikkel-

staver).

Sammensetningen av den utskilte le-

gering påvirkes på følgende måte:

1. Badsammensetning:

Økning av sink-konsentrasjonen fører,

på samme måte som nedsettelse av nikkel-konsentrasjonen, til sinkrikere sjikt. Under den galvaniske utfelling får man en kon-sentrasjonsforskyvning, idet man uteluk-

kende benytter sinkanoder.

2. Temperatur:

Økning av temperaturen bevirker ut-

skilling av nikkelrikere sjikt.

3. Strømtettheten:

Økning av strømtettheten øker sink-innholdet i sjiktet.

4. Røring:

Økning av røreintensiteten medfører øket sinkinnhold i sjiktet.

Reguleringen av legeringssammenset-

ningen skjer på beste måte etter metode 3,

idet de øvrige variable da holdes konstant.

Idet man går ut fra nevnte badsammensetning får man ved 60—70° C og ikke for svak røring ved en økning av strøm-tettheten fra 2 til 12 A/dm- en utfelling av legering på jernblikkatoder, hvor legerings-

sjiktet ved aktivering med eksempelvis 20-

pst.-ig natronlut omdannes til holdbare og virksomme overflatesjikt.

Overraskende har det vist seg at så-

ledes fremstilte elektroder ikke bare egner seg som katode ved den tekniske vannelektrolyse, men også som anoder. De ano-

der som er fremstilt i henhold til den nye fremgangsmåten atskiller seg fra anoder med jevn porøsitet gjennom hele sjikt-tykkelsen ved den store motstandskraft mot anodisk korrosjon. De etter foreliggen-

de fremgangsmåte preparerte elektroder er

— forutsatt at det er avsatt stadig sink-

rikere sjikt på nikkelrikere sjikt og ikke omvendt — fortrinnlig holdbare og abso-

lutt uømfintlige mot avskalling. Ved vann-elektrolysen kan man derfor oppnå spen-

ninger på under 1,8 V ved strømtettheter på

2000 A/m-.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av elektroder for vannelektrolyse ved galva-

nisk utfelling av en aktivertaar legering be-stående av ett eller flere aktive metaller som jern, kobolt eller nikkel samt et inak-tivt kjemisk utløsbart metall som sink, aluminium eller tinn, på en elektrode med øn-sket form, karakterisert ved at ut-fellingen av legerings-sjiktet reguleres ved kontrollert forandring av bad-sammensetning, temperatur, røreintensitet, eller fortrinnsvis strømtetthet, på en slik måte at konsentrasjonen av det aktive metall brin- ges til å avta ut mot overflaten, hvorved sjiktet etter aktivering blir høyporøst og aktivt på overflaten, men stadig tettere og fastere innover i dybden slik at elektrodens grunnmetall er beskyttet mot alle elektrokjemiske angrep.

2. Fremgangsmåte som angitt i på-stand 1, karakterisert ved at det galvaniske bad inneholder nikkel og sink.