NO302858B1 - Electrode having reduced oxygen evolution during electrolysis of halogen-containing solutions and use thereof - Google Patents

Electrode having reduced oxygen evolution during electrolysis of halogen-containing solutions and use thereof Download PDF

Info

Publication number
NO302858B1
NO302858B1 NO905305A NO905305A NO302858B1 NO 302858 B1 NO302858 B1 NO 302858B1 NO 905305 A NO905305 A NO 905305A NO 905305 A NO905305 A NO 905305A NO 302858 B1 NO302858 B1 NO 302858B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
coating
oxide
mol
titanium
iridium
Prior art date
Application number
NO905305A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO905305D0 (en
NO905305L (en
Inventor
Richard C Carlson
Kenneth L Hardee
Original Assignee
Eltech Systems Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=23777697&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=NO302858(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Eltech Systems Corp filed Critical Eltech Systems Corp
Publication of NO905305D0 publication Critical patent/NO905305D0/en
Publication of NO905305L publication Critical patent/NO905305L/en
Publication of NO302858B1 publication Critical patent/NO302858B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/091Electrodes 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
    • C25B11/093Electrodes 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/091Electrodes 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18After-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/052Electrodes comprising one or more electrocatalytic coatings on a substrate
    • C25B11/053Electrodes comprising one or more electrocatalytic coatings on a substrate characterised by multilayer electrocatalytic coatings

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

Elektroder for elektrolytiske prosesser har vært kjente som har en base eller et kjernemetall som bærer et lag eller belegg av metalloxyder. Elektrodens kjernemetall kan være et ventilmetall, som titan, tantal, zirkonium, Electrodes for electrolytic processes have been known which have a base or a core metal bearing a layer or coating of metal oxides. The core metal of the electrode may be a valve metal, such as titanium, tantalum, zirconium,

niob eller wolfram. Dersom belegget er en oxydblanding, niobium or tungsten. If the coating is an oxide mixture,

kan et oxyd i kjernen eller substratmetallet bidra til blandingen. Som fremsatt for eksempel i US patent 3711385 kan en slik blanding innbefatte et oxyd av substratmetallet pluss minst ett oxyd av et metall, som platina, iridium, rhodium, palladium, ruthenium og osmium. an oxide in the core or substrate metal may contribute to the mixture. As stated for example in US patent 3711385, such a mixture may include an oxide of the substrate metal plus at least one oxide of a metal, such as platinum, iridium, rhodium, palladium, ruthenium and osmium.

Det har også vært kjent at en slik blanding som kan betegnes som en edelmetalloxydblanding, kan være en blanding av rutheniumoxyd og iridiumoxyd. En slik er blitt generelt beskrevet i US patent nr. 3632498, og eksempler vist spesifikt, i kombinasjon med titanoxyd, er fremsatt i US patent 3948751. Spesielt for anvendelse som et belegg It has also been known that such a mixture, which can be described as a noble metal oxide mixture, can be a mixture of ruthenium oxide and iridium oxide. One such has been generally described in US patent no. 3632498, and examples shown specifically, in combination with titanium oxide, are set forth in US patent 3948751. Especially for use as a coating

på en elektrode anvendt ved elektrolyse av et vandig alkali-metallhalogenid, f.eks. natriumklorid, er det blitt angitt i US patent 4005004 at en slik edelmetalloxydblanding kan være spesielt tjenelig når den foreligger i ytterligere blanding med både titanoxyd og zirkoniumoxyd. En slik blanding gir, som fremsatt i patentet, et belegg av en fast oppløsning som tilsynelatende øker den praktiske utnyttelse av elektrodene for deres beregnede anvendelse. on an electrode used in the electrolysis of an aqueous alkali metal halide, e.g. sodium chloride, it has been stated in US patent 4005004 that such a noble metal oxide mixture can be particularly useful when it is present in a further mixture with both titanium oxide and zirconium oxide. Such a mixture provides, as stated in the patent, a coating of a solid solution which apparently increases the practical utilization of the electrodes for their intended use.

Mer nylig er det blitt foreslått for å øke slitasje-motstanden til en elektrode, spesielt når den anvendes ved elektrolyse for produksjon av oxygen og klor i kombinasjon med hverandre, å sørge for at den molare mengde av titanoxyd er lik eller større enn antall mol av de samlede oxyder av iridium og ruthenium. Dette er blitt beskrevet i US patent 4564434 i hvilket det også angis at den molare mengde av iridiumoxyd tilveiebringes slik at den er tilnærmet den samme som, eller større enn, den molare mengde av rutheniumoxyd. More recently, it has been proposed to increase the wear resistance of an electrode, especially when used in electrolysis for the production of oxygen and chlorine in combination with each other, to ensure that the molar amount of titanium oxide is equal to or greater than the number of moles of the combined oxides of iridium and ruthenium. This has been described in US patent 4564434 in which it is also stated that the molar amount of iridium oxide is provided so that it is approximately the same as, or greater than, the molar amount of ruthenium oxide.

Oppsummering av oppfinnelsen Summary of the invention

Det ville imidlertid være ønskelig å tilveiebringe However, it would be desirable to provide

et elektrokatalytisk belegg som ved elektrolyse av halogen- an electrocatalytic coating which by electrolysis of halogen

holdige oppløsninger, f.eks. klor-alkaliproduksjon fra saltoppløsningselektrolyse, vil gi redusert oxygenutvikling. Det ville også ha vært spesielt ønskelig å tilveiebringe containing solutions, e.g. chlorine-alkali production from salt solution electrolysis will result in reduced oxygen development. It would also have been particularly desirable to provide

et slikt belegg som oppviser forsinket vekttap når det utsettes for kaustiske betingelser. Det ville ha vært høyst gunstig dersom slike karakteristika hadde kunnet bli oppnådd, ikke bare i kombinasjon, men uten at det går ut over andreønskede trekk, f.eks. uten at det går ut over klorutviklings-potensialet for anoden. Det ville også ha vært fordelaktig å fremstille en elektrode under anvendelse av en belegningsblanding som lett lar seg fremstille, har en enkel sammen-setning og byr på lett og sikker håndtering og bruk. such a coating exhibits delayed weight loss when exposed to caustic conditions. It would have been highly beneficial if such characteristics could have been achieved, not only in combination, but without compromising other desirable features, e.g. without exceeding the chlorine development potential for the anode. It would also have been advantageous to produce an electrode using a coating mixture which can be easily produced, has a simple composition and offers easy and safe handling and use.

Oppfinnelsen angår generelt en elektrode som har redusert oxygenutvikling under elektrolyse av halogenholdige oppløsninger ved lav pH og består av et elektrisk ledende metallsubstrat med et belegg som har øket stabilitet under alkaliske betingelser, idet den særpreges ved at belegget består av minst 15, men mindre enn 25 mol% iridiumoxyd, 35-50 mol% rutheniumoxyd og minst 30, men mindre enn 45, mol% titanoxyd, basis 100 mol% av disse oxyder som er tilstede i belegget, hvorved belegget har et molforhold mellom titanoxyd og oxydene av iridium og ruthenium samlet av mindre enn 1:1 og idet molforholdet mellom rutheniumoxyd og iridiumoxyd er fra over 1,5:1 og opp til 3:1. The invention generally relates to an electrode which has reduced oxygen evolution during electrolysis of halogen-containing solutions at low pH and consists of an electrically conductive metal substrate with a coating which has increased stability under alkaline conditions, being characterized by the fact that the coating consists of at least 15, but less than 25 mol% iridium oxide, 35-50 mol% ruthenium oxide and at least 30, but less than 45, mol% titanium oxide, base 100 mol% of these oxides present in the coating, whereby the coating has a molar ratio between titanium oxide and the oxides of iridium and ruthenium combined of less than 1:1 and the molar ratio between ruthenium oxide and iridium oxide being from over 1.5:1 and up to 3:1.

Oppfinnelsen vedrører også anvendelse av en elektrode som beskrevet ovenfor som anode i en membrancelle anvendt for elektrolyse av saltoppløsning som har en pH innen området av fra 2 til 4. The invention also relates to the use of an electrode as described above as an anode in a membrane cell used for the electrolysis of salt solution which has a pH within the range of from 2 to 4.

Beskrivelse av de foretrukne utførelsesformer Description of the preferred embodiments

Belegningsblandingen kan generelt The coating mixture can generally

påføres på et hvilket som helst elektrisk ledende metallsubstrat som vil være tilstrekkelig applied to any electrically conductive metal substrate that will suffice

elektrisk ledende til å kunne tjene som en elektrode i en elektrolyseprosess. Det tas således sikte på å kunne an-vende et bredt spektrum av metaller for substratet, men tatt i betraktning påføringen av et elektrokatalytisk belegg kan substratmetallene mer typisk være slike som nikkel eller mangan, eller nesten alltid ventilmetallene, innbefattende titan, tantal, aluminium, wolfram, zirkonium og niob. Titan er av spesiell interesse på grunn av dets robushet, korrosjonsmotstand og tilgjengelighet. De egnede metaller for substratet kan såvel som de normalt tilgjen-gelige elementære metaller som sådanne innbefatte metall-legeringer og intermetalliske blandinger. For eksempel kan titan generelt være legert med nikkel, kobolt, jern, mangan eller kobber. Nærmere bestemt kan titan av kvalitet 5 innbefatte opp til 6,75 vekt% aluminium og 4,5 vekt% vanadium, kvalitet 6 opp til 6% aluminium og 3% tinn, kvalitet 7 opp til 0,25 vekt% palladium, og kvalitet 10 fra 10 til 13 vekt% molybden pluss 4,5 til 7,5 vekt% zirkonium osv. electrically conductive to be able to serve as an electrode in an electrolysis process. The aim is thus to be able to use a wide spectrum of metals for the substrate, but taking into account the application of an electrocatalytic coating, the substrate metals can more typically be such as nickel or manganese, or almost always the valve metals, including titanium, tantalum, aluminium, tungsten, zirconium and niobium. Titanium is of particular interest due to its robustness, corrosion resistance and availability. The suitable metals for the substrate can, as well as the normally available elemental metals as such, include metal alloys and intermetallic mixtures. For example, titanium may generally be alloyed with nickel, cobalt, iron, manganese or copper. Specifically, grade 5 titanium may include up to 6.75 wt% aluminum and 4.5 wt% vanadium, grade 6 up to 6% aluminum and 3% tin, grade 7 up to 0.25 wt% palladium, and grade 10 from 10 to 13 wt% molybdenum plus 4.5 to 7.5 wt% zirconium, etc.

Belegningsblandingen påført på det belagte metallsubstrat vil være vandig, hvilket nesten alltid innebærer bare vann uten blanding med ytterligere væske. Fortrinnsvis anvendes avionisert eller destillert vann for å unngå uorganiske forurensninger. Av hensyn til økonomien ved fremstillingen og anvendelsen vil de vandige blandinger som er tjenelige, være oppløsninger av forløperbestanddeler i det vandige medium, dvs. forløpere for oxydene som vil være tilstede i belegget. Forløperbestanddelene anvendt i den vandige oppløsning er de som kan oppløseliggjøres effektivit og økonomisk i vann, f.eks. under oppnåelse av oppløsninger uten omfattende kokebetingelser. Forløperne må dessuten levere det respektive metalloxyd ved termisk spaltning. Dersom de alle hadde være tilstede i den samme blanding, ville de også ha måttet være forenlige med hverandre. I dette henseende er de på fordelaktig måte ikke reaktive overfor hverandre, f.eks. de vil ikke reagere under dannelse av produkter som vil føre til skadelige ikke-oxydsubstituenter i belegget eller utfellingen fra belegningsoppløsningen. Som regel vil hver forløperbestanddel være et metallsalt som hyppigst er et halogenidsalt, og dette vil av økonomiske grunner sammen med effektiv fremstilling av oppløsningen utelukkende bestå av kloridsaltet. Andre anvendbare salter innbefatter imidlertid jodider, bromider og ammoniumklor-salter, som f.eks. ammoniumhexakloriridat eller -ruthenat. The coating composition applied to the coated metal substrate will be aqueous, which almost always involves only water without mixing with additional liquid. Deionized or distilled water is preferably used to avoid inorganic contaminants. For reasons of economy in production and use, the aqueous mixtures that are useful will be solutions of precursor constituents in the aqueous medium, i.e. precursors for the oxides that will be present in the coating. The precursor components used in the aqueous solution are those that can be effectively and economically dissolved in water, e.g. while obtaining solutions without extensive boiling conditions. The precursors must also deliver the respective metal oxide by thermal decomposition. If they were all present in the same mixture, they would also have to be compatible with each other. In this respect, they are advantageously not reactive to each other, e.g. they will not react to form products that will lead to harmful non-oxide substituents in the coating or precipitation from the coating solution. As a rule, each precursor component will be a metal salt, which is most often a halide salt, and for economic reasons, together with efficient production of the solution, this will consist exclusively of the chloride salt. However, other useful salts include iodides, bromides and ammonium chloride salts, such as ammonium hexachloriridate or -ruthenate.

I de individuelle eller kombinerte oppløsninger vil In the individual or combined solutions will

i tillegg til den egnede forløperbestanddel nesten alltid ingen ytterligere bestanddel være tilstede med bare ett unntak. Dette unntak vil praktisk talt alltid være nærværet av uorganisk syre. For eksempel kan en oppløsning av iridium-triklorid ytterligere inneholde sterk syre, nesten alltid saltsyre, som vanligvis vil være tilstede i en mengde som vil gi 5-2 0 vekt% syre. De individuelle eller kombinerte oppløsninger vil typisk ha en pH av mindre enn 1, som f.eks. innen området fra 0,2 til 0,8. in addition to the suitable precursor component almost always no additional component is present with only one exception. This exception will practically always be the presence of inorganic acid. For example, a solution of iridium trichloride may further contain a strong acid, almost always hydrochloric acid, which will usually be present in an amount which will give 5-20% by weight acid. The individual or combined solutions will typically have a pH of less than 1, as e.g. within the range from 0.2 to 0.8.

Når belegningsblandingen er en oppløsning av samtlige forløperbestanddeler, vil denne inneholde minst 15, men mindre enn 25, mol% av iridiumbestanddelen, 35-50 mol% av rutheniumbestanddelen og minst 30, men mindre enn 45, mol% When the coating mixture is a solution of all precursor components, this will contain at least 15, but less than 25, mol% of the iridium component, 35-50 mol% of the ruthenium component and at least 30, but less than 45, mol%

av titanbestanddelen, basis 100 mol% av disse bestanddeler. En blanding som inneholder en iridiumbestanddel i en mengde av mindre enn 15 mol% vil være utilstrekkelig til å tilveiebringe et elektrodebelegg som har den beste stabilitet under kaustiske betingelser, som f.eks. når elektroden anvendes i en klor-alkalicelle. På den annen side vil mindre enn 25 mol% av iridiumforløperen være ønskelig for å opp- of the titanium component, base 100 mol% of these components. A composition containing an iridium component in an amount of less than 15 mol% will be insufficient to provide an electrode coating having the best stability under caustic conditions, such as e.g. when the electrode is used in a chlorine-alkali cell. On the other hand, less than 25 mol% of the iridium precursor would be desirable in order to

nå den beste lave arbeidspotensialeffektivitet for belegget. Hva gjelder rutheniumet, vil en komponentmengde i oppløs-ningen av mindre enn ca. 35 mol% være utilstrekkelig til å tilveiebringe det mest effektive lave klorpotensial for erholdte belegg, mens en mengde som ikke er større enn 50 mol% øker beleggstabiliteten. For å oppnå de beste beleggkarakteristika vil dessuten molforholdet mellom rutheniumoxyd og iridiumoxyd i det erholdte belegg være fra over 1,5:1 og opp til 3:1. reach the best low working potential efficiency for the coating. As regards the ruthenium, a component amount in the solution of less than approx. 35 mol% may be insufficient to provide the most effective low chlorine potential for coatings obtained, while an amount not greater than 50 mol% increases coating stability. In order to achieve the best coating characteristics, the molar ratio between ruthenium oxide and iridium oxide in the obtained coating will also be from over 1.5:1 and up to 3:1.

For titanforløperen i belegningsblandingen er en mengde som tilveiebringer mindre enn 30 mol% titan uøkonomisk, mens 45 mol% titan eller mer kan føre til høyere arbeids potensial for elektrodebeleggene når de arbeider i klor-alkaliceller. For å oppnå den beste økonomi sammen med de mest ønskede samlede beleggkarakteristika vil belegnings-oppløsningen fortrinnsvis inneholde bestanddeler i et mengde-forhold slik at de tilveiebringer 18-22 mol% iridium, 35-40 mol% ruthenium og 40-44 mol% titan. Det erholdte belegg vil dessuten ha et molforhold mellom titanoxyd og den samlede mengde av oxydene av iridium og ruthenium av under 1:1, men nesten alltid over 0,5:1. For the titanium precursor in the coating mixture, an amount providing less than 30 mol% titanium is uneconomical, while 45 mol% titanium or more can lead to a higher working potential for the electrode coatings when working in chlor-alkali cells. In order to achieve the best economy together with the most desired overall coating characteristics, the coating solution will preferably contain components in a quantity ratio such that they provide 18-22 mol% iridium, 35-40 mol% ruthenium and 40-44 mol% titanium. The resulting coating will also have a molar ratio between titanium oxide and the total amount of the oxides of iridium and ruthenium of less than 1:1, but almost always above 0.5:1.

Før belegningsblandingen påføres på substratmetallet, har substratmetallet med fordel en renset overflate. Dette kan oppnås ved hjelp av hvilke som helst av de anvendte be-handlinger for å oppnå en ren metalloverflate, innbefattende mekanisk rensing. De vanlige rensemetoder som går ut på av-setning, enten kjemisk eller elektrolytisk, eller en annen kjemisk renseoperasjon kan også med fordel anvendes. Dersom prepareringen av substratet innbefatter gløding og metal-let er titan av kvalitet 1, kan titanet glødes ved en temperatur av minst 450°C i en tid av minst 15 minutter, men som oftest er en mer forhøyet glødetemperatur, f.eks. 600-875°C, fordelaktig. Before the coating mixture is applied to the substrate metal, the substrate metal advantageously has a cleaned surface. This can be achieved using any of the treatments used to achieve a clean metal surface, including mechanical cleaning. The usual cleaning methods that involve deposition, either chemically or electrolytically, or another chemical cleaning operation can also be used with advantage. If the preparation of the substrate includes annealing and the metal is titanium of quality 1, the titanium can be annealed at a temperature of at least 450°C for a time of at least 15 minutes, but most often a more elevated annealing temperature, e.g. 600-875°C, beneficial.

Efter den ovenstående operasjon, f.eks. rensing eller rensing og gløding, og innbefattende hvilke som helst ønskelige skylle- og tørretrinn, er metalloverflaten klar for fortsatt operasjon. Dersom en slik operasjon er etsing, vil denne bli utført med en aktiv etseoppløsning. Typiske etseoppløsninger er sure oppløsninger. Disse kan oppnås ved hjelp av saltsyre, svovelsyre, perklorsyre, salpetersyre, oxalsyre, vinsyre og fosforsyre såvel som blandinger derav, f.eks. kongevann. Andre etsemidler som kan anvendes innbefatter kaustiske etsemidler, som f.eks. en oppløsning av en kombinasjon av kaliumhydroxyd/hydrogenperoxyd, eller en smelte av kaliumhydroxyd med kaliumnitrat. For å oppnå effektiv operasjon er etseoppløsningen med fordel en sterk, eller konsentrert, vandig oppløsning, som f.eks. en 18-22 vekt% oppløsning av saltsyre, eller en oppløsning av svovelsyre. Dessuten blir oppløsningen under etsingen med fordel holdt ved forhøyet temperatur, som f.eks. ved 8 0°C eller høyere for vandige oppløsninger, og ofte ved eller nær kokebetingelse eller høyere, f.eks. under tilbakeløps-betingelse. Etsingen vil fortrinnsvis frembringe en opp-ruet overflate, som fastslått ved hjelp av understøttet, visuell inspeksjon. Efter etsingen kan den etsede metalloverflate utsettes for skylle- og tørretrinn for å gjøre overflaten klar for belegning. After the above operation, e.g. cleaning or cleaning and annealing, and including any desirable rinsing and drying steps, the metal surface is ready for continued operation. If such an operation is etching, this will be carried out with an active etching solution. Typical etching solutions are acidic solutions. These can be achieved using hydrochloric acid, sulfuric acid, perchloric acid, nitric acid, oxalic acid, tartaric acid and phosphoric acid as well as mixtures thereof, e.g. aqua regia. Other etchants which can be used include caustic etchants, such as a solution of a combination of potassium hydroxide/hydrogen peroxide, or a melt of potassium hydroxide with potassium nitrate. To achieve efficient operation, the etching solution is advantageously a strong, or concentrated, aqueous solution, such as e.g. an 18-22% by weight solution of hydrochloric acid, or a solution of sulfuric acid. Moreover, the solution during the etching is advantageously kept at an elevated temperature, such as e.g. at 80°C or higher for aqueous solutions, and often at or near boiling conditions or higher, e.g. under reflux condition. The etching will preferably produce a roughened surface, as determined by aided visual inspection. After etching, the etched metal surface can be subjected to rinsing and drying steps to make the surface ready for coating.

Belegningsblandingen kan derefter påføres på metall-substratet ved hjelp av en hvilken som helst metode for typisk å påføre en vandig belegningsblanding på et substratmetall. Slike påføringsmetoder innbefatter pensel-, valse-og sprøytepåføring. Dessuten kan kombinasjonsmetoder anvendes, f.eks. sprøyte- og penslingsmetode. Sprøytepå-føring kan enten utføres på vanlig måte med trykkgass eller den kan utføres ved elektrostatisk sprøytepåføring. Med fordel vil elektrostatisk sprøytepåføring bli anvendt for å oppnå den beste ompakningsvirkning av dusjen for belegning av en artikkels bakside, som f.eks. en nettelektrode. The coating composition can then be applied to the metal substrate using any method of typically applying an aqueous coating composition to a substrate metal. Such application methods include brush, roller and spray application. In addition, combination methods can be used, e.g. spraying and brushing method. Spray application can either be carried out in the usual way with compressed gas or it can be carried out by electrostatic spray application. Advantageously, electrostatic spray application will be used to achieve the best repacking effect of the shower for coating the backside of an article, such as a grid electrode.

Efter påføring av belegget vil den påførte blanding bli oppvarmet for å tilveiebringe det blandede oxydbelegg ved termisk spaltning av forløperne som er tilstede i belegningsblandingen. Derved fås det blandede oxydbelegg som inneholder de blandede oxyder i det molare forhold som er omtalt ovenfor. En slik oppvarming for den termiske spaltning vil bli utført ved en temperatur av minst 440°C topp-metalltemperatur i en tid av minst 3 minutter. Det påførte belegg vil mer typisk bli oppvarmet ved en mer forhøyet temperatur i en litt lengre tid, men som regel unngås en temperatur av over 550°C av økonomiske grunner og for å After application of the coating, the applied mixture will be heated to provide the mixed oxide coating by thermal decomposition of the precursors present in the coating mixture. Thereby the mixed oxide coating is obtained which contains the mixed oxides in the molar ratio mentioned above. Such heating for the thermal cleavage will be carried out at a temperature of at least 440°C peak metal temperature for a time of at least 3 minutes. The applied coating will more typically be heated at a more elevated temperature for a slightly longer time, but as a rule a temperature of over 550°C is avoided for economic reasons and to

unngå skadelige virkninger på anodepotensialet dersom det belagte metall skal anvendes som en anode. Egnede betingelser kan innbefatte oppvarming i luft eller oxygen. Efter en slik oppvarming, og før ytterligere belegning som f.eks. når en ytterligere påføring av belegningsblandingen vil bli foretatt, vil det oppvarmede og belagte substrat som regel få avkjøle til i det minste i det vesentlige den omgivende temperatur. Det erholdte ferdige belegg har et glatt ut-seende for det nakne øye, men ved undersøkelse under mikro- avoid harmful effects on the anode potential if the coated metal is to be used as an anode. Suitable conditions may include heating in air or oxygen. After such heating, and before further coating such as e.g. when a further application of the coating mixture will be made, the heated and coated substrate will generally be allowed to cool to at least substantially the ambient temperature. The finished coating obtained has a smooth appearance to the naked eye, but when examined under a micro-

skop ses det å være uhomogent med innleirede krystallitter i beleggfeltet. Selv om det derefter tas sikte på å på-føre belegningsblandinger som er forskjellige fra dem som her er beskrevet, for derved å oppnå den beste generelle ytelse fra det belagte substratmetall anvendt som en elektrode, vil senere påførte belegg ha de sammensetninger ifølge oppfinnelsen som her er beskrevet. scope is seen to be inhomogeneous with embedded crystallites in the coating field. Although it is then aimed to apply coating compositions different from those described herein, in order to thereby achieve the best overall performance from the coated substrate metal used as an electrode, subsequently applied coatings will have the compositions according to the invention as herein is described.

Det nedenstående eksempel viser en måte som den fore-liggende oppfinnelse ble utført på i praksis, men det skal ikke fortolkes derhen at det begrenser oppfinnelsen. The following example shows a way in which the present invention was carried out in practice, but it should not be interpreted as limiting the invention.

Eksempel Example

En belegningsoppløsning ble fremstilt ved å kombinere 157 g iridium, under anvendelse av en oppløsning av iridium-triklorid i 18 vekti HC1, 144 g ruthenium, under anvendelse av en oppløsning av rutheniumtriklorid i 18 vekt% HC1, 8 Og titan, under anvendelse av titanklorid i 10 vekt% HCl-oppløs-ning, 331 g HC1, under anvendelse av en 36 vekt% oppløsning, hvorefter fortynning til 10 liter ble foretatt med avionisert vann. Derved ble en belegningsblanding erholdt som hadde A plating solution was prepared by combining 157 g of iridium, using a solution of iridium trichloride in 18% by weight of HCl, 144 g of ruthenium, using a solution of ruthenium trichloride in 18% by weight of HCl, 8 and titanium, using titanium chloride in 10% by weight HCl solution, 331 g of HCl, using a 36% by weight solution, after which dilution to 10 liters was made with deionized water. Thereby a coating mixture was obtained which had

21 mol% iridium, 36,3 mol% ruthenium og 42,7 mol% titan. 21 mol% iridium, 36.3 mol% ruthenium and 42.7 mol% titanium.

4 liter av 93 g pr. liter (gpl) HCl-oppløsning ble derefter tilsatt for å fremstille den endelige belegningsoppløsning. 4 liters of 93 g per liters (gpl) of HCl solution were then added to prepare the final coating solution.

Denne oppløsning ble under anvendelse av håndrull påført på et titanettsubstrat med et diamantmønstret nett, idet hvert diamantmønster hadde en langdimensjonsutformning på ca. 8 mm pluss en kortdimensjonssutformning på ca. 4 mm. Titannettet var blitt glødet ved 600°C i 30 minutter og etset i 25 vekt% svovelsyre ved 85-90°C og ble derefter skylt i vann og tørret i luft. Det påførte belegg ble lufttørret og derefter brent ved 470°C. 18 belegg ble påført på denne måte. Efter det siste belegg ble anoden efterbrent ved 525°C i 4 timer. This solution was applied using a hand roller to a titanium mesh substrate with a diamond patterned mesh, each diamond pattern having a long dimension design of approx. 8 mm plus a short dimension design of approx. 4 mm. The titanium mesh had been annealed at 600°C for 30 minutes and etched in 25% by weight sulfuric acid at 85-90°C and then rinsed in water and dried in air. The applied coating was air dried and then fired at 470°C. 18 coatings were applied in this way. After the last coating, the anode was post-fired at 525°C for 4 hours.

Da åtte prøver av det erholdte belagte titansubstrat ble anvendt som en anode i 12 normal NaOH ved 95°C i 4 timer ved 25 kA/m 2 , ble det gjennomsnittlige vekttap 5,27 g/m 2. When eight samples of the obtained coated titanium substrate were used as an anode in 12 normal NaOH at 95°C for 4 hours at 25 kA/m 2 , the average weight loss was 5.27 g/m 2 .

Da en prøve ble anvendt som en anode i en klor-alkalimembran-celle som arbeidet ved 3,3 kA/m<2>, ble 0,06%, 0,22% og 0,38%, basert på volum, oxygen produsert i klorcelleproduktet ved en elektrolytt-pH av henholdsvis 3 og 4. Denne anodes arbeidspotensial i membrancellen var 1,09 V målt mot en standard kalomelreferanseelektrode. When a sample was used as an anode in a chlorine-alkali membrane cell operating at 3.3 kA/m<2>, 0.06%, 0.22% and 0.38%, based on volume, of oxygen were produced in the chlorine cell product at an electrolyte pH of 3 and 4 respectively. The working potential of this anode in the membrane cell was 1.09 V measured against a standard calomel reference electrode.

Det gjennomsnittlige kaustiske vekttap av 5,27 g/m<2>var spesielt bemerkelsesverdig da et sammenligningsbelegg med 7,8 mol% iridiumoxyd, 15 mol% rutheniumoxyd og 7 7,2 mol% titanoxyd oppviste et slikt vekttap av 8,9 g/m 2 da det ble prøvet under de samme betingelser. Dessuten og igjen for-holdsvis, men efterhvert som molprosenten ble forandret til mer tett å nærme seg sammensetningen ifølge oppfinnelsen, men fremdeles i et sammenligningsbelegg, økte kaustiskvekt-tapet til 19,2 g/m<2>. The average caustic weight loss of 5.27 g/m<2> was particularly noteworthy when a comparative coating with 7.8 mol% iridium oxide, 15 mol% ruthenium oxide and 7.2 mol% titanium oxide showed such a weight loss of 8.9 g/m m 2 when tested under the same conditions. Also and again relatively, but gradually as the mole percentage was changed to more closely approach the composition according to the invention, but still in a comparative coating, the caustic weight loss increased to 19.2 g/m<2>.

Claims (6)

1. Elektrode som har redusert oxygenutvikling under elektrolyse av halogenholdige oppløsninger ved lav pH og består av et elektrisk ledende metallsubstrat med et belegg som har øket stabilitet under alkaliske betingelser,karakterisert vedat belegget består av minst 15, men mindre enn 25, mol% iridiumoxyd, 35-50 mol% rutheniumoxyd og minst 30, men mindre enn 45, mol% titanoxyd, basis 100 mol% av disse oxyder som er tilstede i belegget, hvorved belegget har et molforhold mellom titanoxyd og oxydene av iridium og ruthenium samlet av mindre enn 1:1 og idet molfbrholdet mellom ruthéniumoxyd og iridiumoxyd er fra over 1,5:1 og opp til 3:1.1. Electrode that has reduced oxygen evolution during electrolysis of halogen-containing solutions at low pH and consists of an electrically conductive metal substrate with a coating that has increased stability under alkaline conditions, characterized in that the coating consists of at least 15, but less than 25, mol% iridium oxide, 35-50 mol% ruthenium oxide and at least 30, but less than 45, mol% titanium oxide, base 100 mol% of these oxides present in the coating, whereby the coating has a molar ratio between titanium oxide and the oxides of iridium and ruthenium combined of less than 1 :1 and as the mole ratio between ruthenium oxide and iridium oxide is from over 1.5:1 and up to 3:1. 2. Elektrode ifølge krav 1, karakterisert vedat det ledende metallsubstrat omfatter et metall valgt fra gruppen bestående av titan, tantal, zirkonium, niob, aluminium, wolfram og legeringer og intermetalliske blandinger av disse.2. Electrode according to claim 1, characterized in that the conductive metal substrate comprises a metal selected from the group consisting of titanium, tantalum, zirconium, niobium, aluminium, tungsten and alloys and intermetallic mixtures thereof. 3. Elektrode ifølge krav 1, karakterisert vedat det ledende metallsubstrat omfatter titan eller en legering eller intermetallisk blanding som inneholder titan.3. Electrode according to claim 1, characterized in that the conductive metal substrate comprises titanium or an alloy or intermetallic mixture containing titanium. 4. Elektrode ifølge krav 3, karakterisert vedat det ledende metallsubstrat omfatter et glødet og etset titansubstrat.4. Electrode according to claim 3, characterized in that the conductive metal substrate comprises an annealed and etched titanium substrate. 5. Elektrode ifølge krav 1, karakterisert vedat belegget er et ikke-homogent, men glatt, belegg av blandede oxyder og består i det vesentlige av 18-22 mol% iridiumoxyd, 35-40 mol% rutheniumoxyd og 40-44 mol% titanoxyd, med et molforhold mellom rutheniumoxyd og iridiumoxyd av fra 1,7:1 til 2,2:1.5. Electrode according to claim 1, characterized in that the coating is a non-homogeneous, but smooth, coating of mixed oxides and essentially consists of 18-22 mol% iridium oxide, 35-40 mol% ruthenium oxide and 40-44 mol% titanium oxide, with a molar ratio between ruthenium oxide and iridium oxide off from 1.7:1 to 2.2:1. 6. Anvendelse av en elektrode ifølge krav 1 som anode i en membrancelle anvendt for elektrolyse av saltoppløsning som har en pH innen området av fra 2 til 4.6. Use of an electrode according to claim 1 as an anode in a membrane cell used for electrolysis of salt solution which has a pH within the range of from 2 to 4.
NO905305A 1989-12-08 1990-12-07 Electrode having reduced oxygen evolution during electrolysis of halogen-containing solutions and use thereof NO302858B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US44777589A 1989-12-08 1989-12-08

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO905305D0 NO905305D0 (en) 1990-12-07
NO905305L NO905305L (en) 1991-06-10
NO302858B1 true NO302858B1 (en) 1998-05-04

Family

ID=23777697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO905305A NO302858B1 (en) 1989-12-08 1990-12-07 Electrode having reduced oxygen evolution during electrolysis of halogen-containing solutions and use thereof

Country Status (11)

Country Link
EP (1) EP0437178B1 (en)
JP (1) JPH03188291A (en)
KR (1) KR910012344A (en)
AR (1) AR245508A1 (en)
AT (1) ATE127863T1 (en)
AU (1) AU640719B2 (en)
BR (1) BR9006109A (en)
CA (1) CA2030092C (en)
DE (1) DE69022386T2 (en)
ES (1) ES2076349T3 (en)
NO (1) NO302858B1 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100407710B1 (en) * 2001-11-08 2003-12-01 (주) 테크윈 Catalytic oxide anode manufacturing method by high temperature sintering
US7566389B2 (en) 2003-10-08 2009-07-28 Akzo Nobel N.V. Electrode
KR100898173B1 (en) * 2008-07-09 2009-05-19 금강엔지니어링 주식회사 Electrode manufacturing methode for treatment wastewater
EP2390385B1 (en) * 2010-05-25 2015-05-06 Permelec Electrode Ltd. Anode for electrolysis and manufacturing method thereof
DE102010023418A1 (en) 2010-06-11 2011-12-15 Uhde Gmbh Single or multi-sided substrate coating
JP5456744B2 (en) 2010-11-04 2014-04-02 ペルメレック電極株式会社 Electrolytic sampling method
IT1403585B1 (en) * 2010-11-26 2013-10-31 Industrie De Nora Spa ANODE FOR CHLORINE ELECTROLYTIC EVOLUTION
KR20160120377A (en) 2015-04-07 2016-10-18 주식회사 마텍스코리아 Electrode manufacturing method having a carbon nano-plane structure

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3853739A (en) * 1972-06-23 1974-12-10 Electronor Corp Platinum group metal oxide coated electrodes
JPS5137877A (en) * 1974-09-27 1976-03-30 Asahi Chemical Ind Denkaiyodenkyoku oyobi sonoseizoho
US4457824A (en) * 1982-06-28 1984-07-03 General Electric Company Method and device for evolution of oxygen with ternary electrocatalysts containing valve metals
JPS60162787A (en) * 1984-01-31 1985-08-24 Tdk Corp Electrode for electrolysis
US4564434A (en) * 1984-09-28 1986-01-14 Busse Machukas Vladimir B Electrode for electrolysis of solutions of electrolytes

Also Published As

Publication number Publication date
DE69022386T2 (en) 1996-03-07
AU6785890A (en) 1991-06-13
AU640719B2 (en) 1993-09-02
BR9006109A (en) 1991-09-24
CA2030092C (en) 1998-11-03
CA2030092A1 (en) 1991-06-09
EP0437178B1 (en) 1995-09-13
NO905305D0 (en) 1990-12-07
NO905305L (en) 1991-06-10
ES2076349T3 (en) 1995-11-01
ATE127863T1 (en) 1995-09-15
JPH03188291A (en) 1991-08-16
AR245508A1 (en) 1994-01-31
KR910012344A (en) 1991-08-07
DE69022386D1 (en) 1995-10-19
EP0437178A1 (en) 1991-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2519522C (en) Electrocatalytic coating with platinum group metals and electrode made therefrom
AU2004323018B2 (en) Pd-containing coating for low chlorine overvoltage
AU2005325733B2 (en) High efficiency hypochlorite anode coating
JP4884333B2 (en) Electrode for electrolysis
NO137324B (en) PROCEDURES FOR PRODUCING ELECTRODES SUITABLE FOR USE IN ELECTROLYTICAL PROCESSES.
NO158190B (en) ELECTRODE FOR ELECTROLYSE PROCESSES AND PROCEDURES IN MANUFACTURING THEREOF.
JP2006515389A5 (en)
NO341164B1 (en) Chloro-anode coating with uniform surface morphology
NO302858B1 (en) Electrode having reduced oxygen evolution during electrolysis of halogen-containing solutions and use thereof
CA1130759A (en) Electrolysis electrodes and method of making same
JP2019119930A (en) Chlorine generating electrode
NO790997L (en) PROCEDURES FOR ELECTROLYSIS OF A WATER, HALOGENIC SOLUTION
RU2379380C2 (en) High-efficiency anode coating for producing hypochlorite
NO129580B (en)
US5230780A (en) Electrolyzing halogen-containing solution in a membrane cell
HU199574B (en) Process for production of electrode suitable to electrolize of alkalchlorid watery solutions
JP2836840B2 (en) Electrode for chlorine generation and method for producing the same
NO861978L (en) CATALYTIC COMPOSITION MATERIALS, SPECIFICALLY FOR ELECTROLYSE ELECTRODES, AND MANUFACTURING METHOD.
DK2655693T3 (en) Electrolytic cell electrode
RU2425176C2 (en) Method to produce electrode, electrode (versions) and electrolytic cell (versions)
RU2791363C2 (en) Anode for electrolytic chlorine recovery
JP2024072226A (en) Electrolysis Anode
WO2005014884A2 (en) Anode for electrochemical processes