NO162524B - Fremgangsm te til fremstilling av en elektrode for kjemiske prosesserte til fremstilling av hy drogen i en elektrolysecelle. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte til fremstilling av en elektrode for elektrokjemiske prosesser og en fremgangsmåte til fremstilling av hydrogen i en elektrolysecelle.

Ved elektrolyse-prosesser prøver man vanligvis å redusere

de elektrokjemiske reaksjoners potensialer ved elektrodene til en lavest mulig verdi. Dette er spesielt tilfelle ved de elektrolyse-prosesser ved hvilke gassformig hydrogen fremstilles ved den aktive overflate av en katode, såsom prosesser for elektrolyse av vann, vandige oppløsninger av saltsyre og vandige oppløsninger av natriumklorid.

De katoder som hittil har funnet den mest utstrakte anvendelse for elektrolyse av vann eller av vandige oppløsninger av natriumklorid eller kaliumklorid, har i alminnelighet be-stått av plater eller nettverk av bløtt stål. Disse kjente katoder frembyr fordelen av å være bekvemme i bruk og billige. Hydrogenutviklings-overspenningen på disse kjente stålkatoder

er imidlertid relativt høy, hvilket øker kostnaden ved elektrolyse-prosessene. Stålkatoder har den ytterligere ulempe at de er utsatt for gradvis korrosjon i kontakt med konsentrerte vandige oppløsninger av natriumhydroksyd, slik disse vanligvis dannes i elektrolyseceller med membraner med selektiv permeabilitet.

Med sikte på å forbedre elektrolyse-prosessers energi-utbytte er det blitt foreslått katoder som fremstilles ved at det på et stål- eller nikkel-underlag påføres et belegg dannet av et nikkelpulver blandet med et polysilikat, med på-følgende sintring av nikkelpulveret i en reduserende atmos-

fære ved en temperatur over 760°C (Journal of the Electrochemical Society, vol. 128, No. 4, April 1981 - D.E. HALL: "Electrodes for alkaline water electrolysis", s. 740-746).

I US-patent 4 362 647 (AGENCY OF INDUSTRIAL SCIENCE & TECHNOLOGY) er det foreslått katoder som fremstilles ved at

en nikkelplate eller et nikkelpulver sintret på et ledende underlag underkastes to på hinannen følgende varmebehandlinger, respektive en oksydasjon ved en temperatur over 8 00°C og en reduksjon ved en temperatur mellom 300 og 600°C. Ved denne kjente prosess utføres oksydasjonen vanligvis ved en temperatur mellom 900 og 1 000°c.

Sammenlignet med elektroder laget av stålplater eller nikkelplater som sådanne vil disse kjente katoder i alminnelighet gi en forbedring i energi-utbyttet ved elektrolyse av vann eller av vandige oppløsninger av natriumklorid.

Oppfinnelsen tar sikte på å tilveiebringe en fremgangsmåte til fremstilling av elektroder som ved anvendelse som katoder i elektrolyse-prosesser ved hvilke hydrogen utvikles, gjør det mulig å forbedre ytterligere energi-utbyttet ved elektrolyse-prosessen.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte til fremstilling av en elektrode for elektrokjemiske prosesser, i henhold til hvilken et elektrisk ledende substrat belegges med et materiale inneholdende et pulver av minst ett metall som er aktivt for elektrokjemisk proton-reduksjon, og det nevnte materiale oppvarmes på substratet, først i en oksyderende atmosfære og deretter i en reduserende atmosfære, karakterisert ved at det anvendes et materiale i hvilket det ovenfor nevnte aktive metall er i form av et usintret pulver, assosiert med kolloidalt silisiumdioksyd.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen må det aktive metall som velges, være et metall som kan oksyderes ved oppvarmning i en oksyderende atmosfære, og hvis oksyd kan redu-seres til metall i fast tilstand ved oppvarmning i en reduserende atmosfære,. Valget av det aktive metall avhenger ennvidere av formålet med elektroden. I det tilfelle hvor sist-nevnte skal tjene som en katode for elektrolytisk fremstilling av hydrogen i en elektrolyse-prosess, velges det med fordel fra kobolt, jern, mangan og nikkel.

Substratet kan være laget av hvilket som helst elektrisk ledende materiale som er kompatibelt med det aktive metall og de oksydasjons- og reduksjons-behandlinger som anvendes.

I eksempelvis det tilfelle hvor det aktive metall velges fra kobolt, jern, mangan og nikkel, kan substrat-materialet fordelaktig velges fra disse metaller og deres legeringer.

Substratet kan ha hvilken som helst form som er egnet

for formålet med elektroden. Det kan for eksempel være en full eller perforert plate, et metall-trådnett, et nettverk eller en stabel med korn. Det kan ha et overflate-utseende som er glatt, dog foretrekkes en ru overflate. Det kan eventuelt være festet til en underliggende bærer laget av et forskjellig materiale, for eksempel et materiale som er

en bedre leder for elektrisitet, såsom kobber eller aluminium.

Hensikten med oppvarmningen i en oksyderende atmosfære

er å oksydere det aktive metall. Valget av temperatur, atmosfære og oppvarmningstid avhenger av det aktive metall som er valgt og må følgelig bestemmes i hvert enkelt tilfelle ved rutinemessig laboratorie-arbeide. Etter endt oppvarmning i en oksyderende atmosfære er det aktive métall i metalloksyd-tilstanden.

Hensikten med oppvarmningen i en reduserende atmosfære

er å redusere dette metalloksyd til metall-tilstanden. Valget av oppvarmningsbetingelser avhenger også av det valgte aktive metall.

I henhold til oppfinnelsen inneholder det elektrode-materiale som underkastes oppvarmning i en oksyderende atmosfære, det aktive metallpulver i den usintrede tilstand, sammen med kolloidalt silisiumdioksyd. I henhold til et første karakteristisk trekk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen unngår man med hensikt å sintre det aktive metallpulver før materialet oppvarmes i en oksyderende atmosfære. Det er ønskelig å anvende et aktivt metallpulver som er så fint som mulig. Som en alminnelig regel anvendes et pulver i hvilket den midlere partikkeldiameter ikke overstiger 50 \ im og fortrinnsvis 3 0 ym. Pulvere som i alminnelighet er meget godt egnet, er de som har en midlere partikkeldiameter mellom 1 og 25 iim, spesielt de med en midlere diameter under 20 pm.

I henhold til det andre karakteristiske trekk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er det aktive metallpulver assosiert med kolloidalt silisiumdioksyd. Den optimale mengde av kolloidalt silisiumdioksyd som anvendes, avhenger av forskjellige faktorer, spesielt det aktive metallets natur og partikkelstørrelse. I alminnelighet anvendes kolloidalt silisiumdioksyd i materialet i en relativ mengde på vekt-basis som ligger mellom 0,5 og 10 vekt% av det aktive metall, fortrinnsvis mellom 0,8 og 4 vekt%.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan kolloidalt silisiumdioksyd anvendes i form av en gel som er blandet som sådan med det aktive metallpulver under dannelse av det ovenfor nevnte materiale.

I henhold til en spesielt fordelaktig utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir det aktive metallpulver dispergert i en oppløsning av kolloidalt silisiumdioksyd, fortrinnsvis en vandig oppløsning, hvorved det ovenfor nevnte materiale dannes, hvilket deretter påføres som sådant, i form av en flytende suspensjon, på substratet på hvilken som helst hensiktsmessig måte, for eksempel ved

at substratet dyppes i suspensjonen, ved belegning med kost eller rull eller ved sprøyting. Ved denne utførelsesform av oppfinnelsen vil den maksimalt tillatelige konsentrasjon av silisiumdioksyd i suspensjonen bestemmes av behovet for å danne en stabil kolloidal silisiumdioksyd-oppløsning. Den avhenger av forskjellige faktorer, spesielt av konsentrasjonen av aktivt metall i suspensjonen og av det eventuelle nærvær av additiver såsom stabiliseringsmidler for den kolloidale oppløsning eller fortykningsmidler. I tilfellet av vandige oppløsninger bør konsentrasjonen av silisiumdioksyd i den kolloidale oppløsning som regel ikke overstige 30 vekt%, og verdier mellom 3 og 28 %, mer spesielt mellom 10 og 25 %,

er ønskelige.

Det aktive metallpulver kan dispergeres i oppløsningen

av kolloidalt silisiumdioksyd som sådant og den resulterende suspensjon påføres substratet. I alminnelighet er det ønskelig å fortynne oppløsningen av kolloidalt silisiumdioksyd med vann før det aktive metallpulver dispergeres i den, slik at dispergeringen lettes og suspensjonen får en viskositet som er kompatibel med god belegning av substratet. Den optimale mengde av fortynnende vann kan variere i avhengig-het av partikkelstørrelsen av det aktive metallpulver, den relative mengde av aktivt metall som tilsettes den kolloidale silisiumdioksyd-oppløsning, og den ønskede viskositet. I praksis oppnåes gode resultater ved anvendelse av en sådan mengde fortynningsvann at konsentrasjonen av aktivt metall i den resulterende vandige suspensjon er mellom 10 og 80 vekt%, fortrinnsvis mellom 15 og 60 vekti, mens konsentrasjoner mellom 20 og 50 vekt% er spesielt fordelaktige.

I henhold til en alternativ form av den nettopp beskrevne utførelsesform av oppfinnelsen er det fordelaktig å underkaste det ovenfor nevnte materiale en tørkning på substratet før det oppvarmes i en oksyderende atmosfære, idet formålet med tørkningen er å fjerne i det minste størstedelen av vannet fra den kolloidale oppløsning. Ved denne alternative utførelse av oppfinnelsen blir tørkningen med fordel regulert slik at vanninnholdet i materialet ved slutten av tørkningen ikke overstiger 10 %, fortrinnsvis 5 %, av vekten av materialet. Under tørkningen bør sintring av det aktive metallpulver unngåes.

Ved en annen alternativ form av nevnte utførelsesform ifølge oppfinnelsen anvendes en kolloidal silisiumdioksyd-oppløsning som ytterligere inneholder lithiumioner som et stabiliseringsmiddel. Ved denne alternative utførelse av oppfinnelsen kan lithiumionene tilsettes den kolloidale silisiumdioksyd-oppløsning på hvilken som helst hensiktsmessig måte, fortrinnsvis i form av 1ithiumhydroksyd. Inn-holdet av lithiumioner i den kolloidale oppløsning blir fortrinnsvis regulert slik at mol-forholdet SiO^iLiC^ i opp-løsningen vil ligge mellom 3 og 25, fortrinnsvis mellom 4 og 10. Oppløsninger av kolloidalt silisiumdioksyd som er spesielt hensiktsmessige innenfor oppfinnelsens ramme, er de som er beskrevet i US-patent 2 668 149 (DU PONT).

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utføres oppvarmningen i en oksyderende atmosfære og oppvarmningen i en reduserende atmosfære fortrinnsvis ved temperaturer som ikke resulterer i smelting eller sintring av metallpulveret.

I eksempelvis det tilfelle hvor det aktive metall er valgt fra kobolt, jern, mangan og nikkel, kan oppvarmningen i en oksyderende atmosfære utføres i luft, fortrinnsvis ved en temperatur som ikke overstiger 850°C, og oppvarmningen i en reduserende atmosfære kan utføres i hydrogen ved en temperatur som ikke overstiger 600°C. Temperaturer som er spesielt hensiktsmessige ligger mellom 600 og 800°C, mer spesielt mellom 700 og 760°C, når det gjelder oppvarmningen i en oksyderende atmosfære, og temperaturer mellom 300 og 500°C, spesielt mellom 350 og 450°C, når det gjelder oppvarmningen i en reduserende atmosfære.

I alminnelighet kan den elektrode som erholdes etter avsluttet oppvarmning i en reduserende atmosfære, etter kjøling anvendes som sådan i den påtenkte elektrokjemiske prosess.

I henhold til en spesiell utførelsesform av oppfinnelsen er det likevel foretrukket å underkaste elektroden en oksydasjonsbehandling ved slutten av oppvarmningen i en reduserende atmosfære. Denne oksydasjonsbehandling kan ut-føres i omgivelsesluft og utføres fortrinnsvis ved en temperatur over romtemperatur, men ikke overstigende maksimumstemperaturen for oppvarmningen i en reduserende atmosfære. En praktisk måte til å frembringe denne temperatur består i å kjøle elektroden i nærvær av luft etter endt oppvarmning i en reduserende atmosfære.

Ved en annen utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir et belegg inneholdende et metall valgt fra krom, molybden, kobolt, nikkel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, platina, lanthan og sjeldne jordartselementer påført elektroden etter oppvarmningen i en reduserende atmosfære. Nevnte belegg kan påføres ved slutten av oppvarmningen i en'reduserende atmosfære. I det tilfelle at denne oppvarmning i en reduserende atmosfære følges av en ytterligere oksydasjonsbehandling, kan nevnte belegg påføres ved slutten av den nevnte ytterligere oksydasjonsbehandling.

Under forøvrig like forhold kan det ved denne utførelses-form av oppfinnelsen oppnåes en ytterligere nedsettelse i spenningen ved de elektrokjemiske prosesser og spesielt ved elektrolyse-prosesser.

Ved anvendelse av denne utførelsesform av oppfinnelsen kan belegningsmetallet påføres elektroden på hvilken som helst hensiktsmessig måte, for eksempel ved en plasma-jet-sprøyteteknikk. I det tilfelle hvor belegningsmetallet velges fra krom, kobolt, nikkel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium og platina, kan avsetning ved en elektrolytisk prosess hensiktsmessig anvendes. For dette formål er det blitt funnet spesielt fordelaktig å utføre den elektro-lytiske avsetning av det valgte metall i en elektrolytt inneholdende ioner av det nevnte metall og i hvilken elektroden er sete for en elektrolytisk proton-reduksjon.

I henhold til en fordelaktig alternativ form av denne utførelsesform av oppfinnelsen, når det gjelder påføringen av belegningsmetallet på elektroden, påføres det først et lag av en termisk spaltbar forbindelse av nevnte metall, deretter underkastes forbindelsen en termisk spaltningsbehandling slik at det frigis et oksyd av det nevnte metall, og deretter oppvarmes oksydet i en reduserende atmosfære. Denne alternative form av nevnte utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsem kan benyttes med spesiell fordel i det tilfelle hvor belegningsmetallet velges fra lanthan og de sjeldne jordartselementer. Ved denne alternative form kan den termisk spaltbare forbindelse være hvilken som helst forbindelse som etter oppvarmning i en regulert atmosfære frigir et oksyd av det metall som velges for belegget. Den kan eksempelvis være et nitrat, sulfat, fosfat, klorid, et karboksylsyresalt såsom et formiat, acetat, propionat eller oksalat. Den kan anvendes i fast tilstand, for eksempel i form av et pulver, eller i flytende tilstand, for eksempel i form av et smeltet salt, en suspensjon eller en oppløsning. Oppvarmningsteiiiperaturen og den regulerte atmosfære må velges som en funksjon av det utvalgte metall og den termisk spaltbare forbindelse som anvendes. Under noen spesielle forhold (særlig når den termisk spaltbare forbindelse er et nitrat eller et oksalat) kan oppvarmningen utføres i en inert atmosfære (for eksempel i en nitrogen- eller argon-atmosfære).

I praksis er det imidlertid foretrukket å utføre oppvarmningen

i en oksyderende atmosfære, vanligvis i luft, ved en temperatur under 1000°C, fortrinnsvis ikke overstigende 850°C; temperaturer mellom 100 og 800°C og mer spesielt temperaturer som ikke overstiger 750°C, foretrekkes. Oppvarmningen i en reduserende atmosfære kan i alminnelighet utføres i en hydrogen-atmosfære ved en temperatur som ikke overstiger 600°C, vanligvis mellom 200 og 500°C, avhengig av det for belegningen av elektroden valgte metall.

De elektroder som oppnåes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er blitt funnet å ha anvendelser i forskjellige elektrokjemiske prosesser såsom eksempelvis katodisk beskyttelse, elektrolyse og brensel-celler.

Oppfinnelsen angår følgelig også anvendelsen av en elektrode fremstilt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen,

som katode for elektrolytisk fremstilling av hydrogen i en elektrolysecelle, typisk i et vandig alkalisk medium.

Denne anvendelse er blitt funnet å. være spesielt fordelaktig

i elektrolyse-celler for fremstilling av vandige oppløsninger av alkalimetall-hypokloritt, og i celler med et gjennom-trengelig diafragma og med en membran med selektiv gjennomtrengelighet for elektrolyse av vandige oppløsninger av natriumklorid, såsom de som er beskrevet i de franske patent-søknader 2 164 623, 2 223 083, 2 230 411, 2 248 335 og

2 387 897 (SOLVAY & Cie) :

De følgende eksempler vil ytterligere belyse oppfinnelsen og dens fordeler.

I hvert av de eksempler som følger, ble det utført elektrolyse av en vandig saltoppløsning inneholdende 2 55 g natriumklorid pr. kg i en laboratorie-celle med vertikale elektroder adskilt ved en "NAFION" (DU PONT DE NEMOURS) membran med selektiv kation-gjennomtrengelighet.

Cellen, som hadde sylindrisk form, omfattet en anode dannet av en sirkulær titanplate gjennomhullet med vertikale spalter og belagt med et aktivt materiale av blandede krystaller bestående av 5 0 vekt% ruthenium-dioksyd og 50 vekt%- titandioksyd.

Katoden besto av en uperforert skive hvis sammensetning er angitt i hvert eksempel.

Det samlede overflateareal av hver elektrode i cellen

2

var 102 cm , og avstanden mellom anoden og katoden var 6 mm, idet membranen var anordnet midt mellom anoden og katoden.

Under elektrolysen ble anode-kammeret kontinuerlig til-ført den ovennevnte vandige saltoppløsning og katode-kammeret en fortynnet vandig oppløsning av natriumhydroksyd, hvis konsentrasjon ble regulert for opprettholdelse av en konsentrasjon på ca. 32 vekt% natriumhydroksyd i katolytten. Tempera-turen i cellen ble holdt konstant ved 90°C. I alle forsøkene ble elektrolyse-strømtettheten holdt ved en bestemt verdi på 3 kA pr. m 2katode-areal. Klor ble produsert ved anoden og hydrogen ved katoden.

Første forsøksserie ( i henhold til oppfinnelsen)

Eksempel 1

(a) Sammensetning av katoden: Den anvendte katode var

en elektrode fremstilt på den nedenfor beskrevne måte i henhold til oppfinnelsen.

Belegningsblandingen ble fremstilt ved blanding av de følgende komponenter:

Det anvendte nikkelpulver i denne belegningsblanding hadde en slik partikkelstørrelse at dets spesifikke overflateareal var ca. 0,6 m 2/g.

En kolloidal oppløsning inneholdende ca. 20 vekt% silisiumdioksyd og 2,1 vekt% lithiumoksyd ble anvendt for den kolloidale silisiumdioksyd-oppløsning.

Et polysakkarid ble anvendt som fortykningsmiddel.

Seks suksessive belegg av denne belegningsblanding ble påført en nikkelplate som tjente som substrat, idet platen ble underkastet tørkning i en halv time i en ovn ved 70°C etter påføringen av hvert belegg. Tykkelsen av det belegnings-materiale som på denne måte ble dannet på substratet, var ca. 100 pm etter påføring av seks belegg og veide ca. 400 g

2

pr. m .

Substratet med belegg ble deretter oppvarmet i 5 timer

i en ovn ved 750°C i nærvær av luft, hvorved praktisk talt alt nikkel i belegget ble oksydert. Etter kjøling ble de behandlet i 1 time ved 450°C i en ovn, gjennom hvilken det ledet en strøm av hydrogen, og deretter kjølt til romtemperatur, mens hydrogenatmosfæren i ovnen ble opprettholdt. (b) Resultater av elektrolysen: Den elektrode som erholdtes etter den nettopp beskrevne prosess, ble anordnet som katode i elektrolyse-cellen. Under elektrolysen ble celle-spenningen konstant ved 3,29 volt.

Eksempel 2

(a) Sammensetning av katoden: En elektrode ble fremstilt i henhold til den metode som er beskrevet i eksempel 1, bort-sett fra med hensyn til den endelige kjøling: denne, som fulgte behandlingen i en hydrogenatmosfære ved 450°C, ble utført i luft, slik at det fant sted en delvis reoksydasjon av nikkel. (b) Resultater av elektrolysen: Spenningen over elektrolyse-cellens terminaler når den således fremstilte elektrode ble anvendt som katode, stabiliserte seg ved 3,16 volt. Katode-potensialet ble ytterligere målt ved hjelp av den målemetode ved hvilken det anvendes et Luggin-kapillar forbundet med en referanse-elektrode (mettet kalomel) i KC1 (ECS) (Modern Electrochemistry, Bockris og Reddy, Plenum Press, 1970, vol. 2, s. 890 og 891). Katode-potensialet

stabiliserte seg. hurtig, ved ,cajlc,.18 volt.

Eksempel 3

(a) Sammensetning av katoden: Den i eksempel 1 beskrevne fremgangsmåte ble først fulgt for fremstilling av katoden. Den således erholdte elektrode ble påført fem belegg, det ene etter det andre, med en vandig oppløsning av en vannoppløselig forbindelse av lanthan, slik at det ble oppnåo dd en samlet vekt pa o ca. 50 g lanthan pr. m<2 >elektrode-areal. Etter hver av de fem belegningsoperasjoner ble elektroden tørket i en halv time i en ovn ved 7 0°C, deretter underkastet en oksyderende oppvarmning i 5 minutter i en ovn ved 750°C i nærvær av luft og deretter en reduksjons-behandling i 1 time ved 4 50°C i en ovn gjennom hvilken det ble ledet en strøm av hydrogen. (b) Elektrolyse- resultater: Spenningen over celle-terminalene ved anvendelsen av denne katode ble konstant ved 3,19 volt.

Eksempel 4

(a) Sammensetning av katoden: Operasjonene i den i eksempel 3 beskrevne fremgangsmåte ble gjentatt, men med de følgende endringer: - oppløsningen av den vannoppløselige forbindelse av lanthan ble erstattet med en vandig oppløsning av en vannoppløselig forbindelse av molybden; - den anvendte mengde av oppløsning i de fem belegningsoperasjoner ble regulert slik at det på elektroden ble dannet et lag av ca. 150 g molybden pr. m <2>elektrode-areal; - den oksyderende behandling ble utført i 1 time ved 400°C. (b) Elektrolyse- resultater: Spenningen over elektrolyse-cellens terminaler ble konstant ved 3,13 volt.

Eksempel 5

(a) Samme nsetning av katoden: En elektrode ble først fremstilt ved den fremgangsmåte som er beskrevet i eksempel 1. Den således erholdte elektrode ble plassert som en midler-tidig katode i den ovenfor beskrevne elektrolyse-celle, og elektrolyse ble startet som beskrevet. Så snart celle-spenningen hadde stabilisert seg, ble en oppløsning av heksaklorplatinasyre tilsatt katolytten i en mengde som ble

regulert slik at det erholdtes en elektrolytisk avsetning pa ca. 2 g platina pr. m 2 areal av den midlertidige katode. (b) Elektrolyse- resultater: Etter at heksaklorplatinasyre-oppløsningen var tilsatt som beskrevet ovenfor, falt spenningen over celle-terminalene og stabiliserte seg ved ca. 3,13 volt.

Annen fors øksserie ( sammenligningsforsøk)

Eksempel 6

I dette forsøk besto celle-katoden av en plate av sandblåst nikkel, umodifisert. Under elektrolysen stabiliserte celle-spenningen seg ved 3,36 volt.

Eksempel 7

(a) Sammensetning av katoden: Den belegningsblanding som er beskrevet i eksempel 1, ble anvendt og ble påført som fem suksessive belegg på en nikkelplate, idet platen ble tørket i en halv time i en ovn ved 70°C etter påføringen av hvert belegg. Tykkelsen av belegningsmaterialet dannet på nikkelplaten på denne måte var ca. 100 um, og det veide ca.

4 00 g pr. m<2.>

Platen med belegg ble deretter oppvarmet i 30 minutter ved 750°C i en ovn, gjennom hvilken det ble ledet en strøm av hydrogen, slik at nikkelpulveret ble sintret. (b) Elektrolyse- resultater: Spenningen over celle-terminalene ble konstant ved 3,33 volt under elektrolysen.

Eksemoel 8

(a) Sammensetning av katoden: Den fremgangsmåte som ble anvendt for elektroden i eksempel 2 ble fulgt, men i tillegg ble sintring av nikkelpulveret utført før oppvarmning i en oksyderende atmosfære. For oppnåelse av sintring ble substratet med belegg oppvarmet i 30 minutter i en ovn ved 750°C i hydrogenatmosfære. (b) Elektrolyse- resultater: Katode-potensialet, målt som i eksempel 2, stabiliserte seg ved -1,20 volt.

En sammenligning av de elektrolyseresultater som ble oppnådd i forsøkene i eksempler 1-5 med resultatene i eksempler 6 og 8 viser at de katoder som ble fremstilt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, i alminnelighet muliggjør en betydelig spenningsnedsettelse.

En sammenligning mellom eksempler 2 og 8 viser ennvidere at fravær av sintrdng før oppvarmningen i en oksyderende atmosfære ikke har noen skadelig virkning på katode-potensialet .

Claims (10)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av en elektrode for elektrokjemiske prosesser, i henhold til hvilken et elektrisk ledende substrat belegges med et materiale inneholdende et pulver av minst ett metall som er aktivt for elektrokjemisk proton-reduksjon, og det nevnte materiale oppvarmes på substratet, først i en oksyderende atmosfære og deretter i en reduserende atmosfære, karakterisert ved at det anvendes et materiale i hvilket det ovenfor nevnte aktive metall er i form av et usintret pulver, assosiert med kolloidalt silisiumdioksyd.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det anvendes et materiale i hvilket mengden av kolloidalt silisiumdioksyd er mellom 0,8 og 4 vekt% av aktivt metall.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det som nevnte materiale anvendes en suspensjon av det aktive metallpulver i en kolloidal silisiumdioksyd-oppløsning.

4., Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at det anvendes en suspensjon inneholdende fra 20 til 50 vekt% av aktivt metall i en vandig oppløsning av kolloidalt silisiumdioksyd inneholdende en vektmengde av silisiumdioksyd på 0,8-4 vekt% av aktivt metall.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at det anvendes en kolloidal silisiumdioksyd-oppløsning som inneholder lithiumioner i en slik regulert mengde at det molare forhold SiC^LiC^ blir mellom 4 og 10.

6. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det anvendes et substrat laget av et materiale valgt fra kobolt, jern, mangan, nikkel og legeringer av disse metaller, og et aktivt metall valgt fra kobolt, jern, mangan og nikkel.

7. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at materialet oppvarmes ved en temperatur mellom 600 og 800°C i en oksyderende atmosfære og ved en temperatur mellom 300 og 500°C i en reduserende atmosfære.

8. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det ved slutten av oppvarmningen i en reduserende atmosfære påføres elektroden et belegg inneholdende et metall valgt fra krom, molybden, kobolt, nikkel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, platina, lanthan og sjeldne jordartselementer.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at man for å påføre belegningsmetallet på elektroden først avsetter et lag av en termisk spaltbar forbindelse av det nevnte metall på elektroden, deretter underkaster nevnte forbindelse en termisk spaltningsbehandling for å frigjøre et oksyd av det nevnte metall og deretter oppvarmer oksydet i en reduserende atmosfære.

10. Fremgangsmåte til fremstilling av hydrogen i en elektrolyse-celle, hvor hydrogen fremstilles elektrolytisk på en katode, karakterisert ved at det som katode anvendes en elektrode fremstilt ved en fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav.