NO322413B1 - Katode til bruk ved elektrolyse av vandige opplosninger, anvendelse av denne samt fremgangsmate for fremstilling av klor og alkalimetallhydroksid. - Google Patents

Katode til bruk ved elektrolyse av vandige opplosninger, anvendelse av denne samt fremgangsmate for fremstilling av klor og alkalimetallhydroksid. Download PDF

Info

Publication number
NO322413B1
NO322413B1 NO20011931A NO20011931A NO322413B1 NO 322413 B1 NO322413 B1 NO 322413B1 NO 20011931 A NO20011931 A NO 20011931A NO 20011931 A NO20011931 A NO 20011931A NO 322413 B1 NO322413 B1 NO 322413B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
titanium
cathode
cathode according
zirconium
electrolysis
Prior art date
Application number
NO20011931A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20011931L (no
NO20011931D0 (no
Inventor
Philippe Joubert
Francoise Andolfatto
Original Assignee
Arkema
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
Application filed by Arkema filed Critical Arkema
Publication of NO20011931D0 publication Critical patent/NO20011931D0/no
Publication of NO20011931L publication Critical patent/NO20011931L/no
Publication of NO322413B1 publication Critical patent/NO322413B1/no

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
    • C25B11/052Electrodes comprising one or more electrocatalytic coatings on a substrate
    • 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
    • C25B11/055Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material
    • C25B11/057Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material consisting of a single element or compound
    • C25B11/061Metal or alloy
    • C25B11/063Valve metal, e.g. titanium
    • 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
    • C25B11/075Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound
    • C25B11/081Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound the element being a noble metal
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

En katode omfattende et elektrisk ledende substrat fremstilt av et element valgt fra gruppen som utgjøres av titan, nikkel, tantal, zirkonium, niob, jern og legeringer derav, er belagt med et mellomsjikt av oksyder basert på titan og et edelmetall, og med et ytre sjikt av metalloksyder omfattende titan,. zirkonium og et edelmetall. Anvendelsen av en slik katode beskrives for elektrolyse av oppløsninger,. særlig for elektrolyse av vandige oppløsninger av alkalimetallklorider.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en katode som kan benyttes for elektrolyse av vandige oppløsninger der det skjer en vannreduksjonsreaksjon. Oppfinnelsen angår videre anvendelse av katoden samt en fremgangsmåte for fremstilling av klor og alkalimetallhydroksyd ved elektrolyse av det tilsvarende klorid.
Mer spesielt angår oppfinnelsen en aktivert katode som kan benyttes for elektrolyse av alkaliske vandige oppløsninger av alkalimetallklorider, og mer spesielt for fremstilling av klor og natriumhydroksyd.
Således fremstilles klor og natriumhydroksyd industrielt i elektrolyseceller der hver av disse celler omfatter flere katoder av bløtt stål og flere titananoder belagt med en blanding av titanoksyd og ruteniumoksyd. Disse mates generelt med en elektrolytisk oppløsning bestående av rundt 200 til 300 g/l natriumklorid.
Imidlertid har disse katoder av bløtt stål en relativt høy overspenning uttrykt som absolutte verdier som vannreduserende katoder og har også en utilstrekkelig resistens mot korrosjon på grunn av oppløst klor.
Uttrykket "overspenning" betyr forskjellen mellom det termodynamiske potentialet for redoksparet det dreier seg om (H2O/H2) i forhold til en referansekatode og potentialet som effektivt måles i det angjeldende medium i forhold til den samme referanseelektrode. Her skal uttrykket overspenning benyttes for å angi den absolutte verdi av katodeoverspenningen.
Det er foreslått mange katoder for å overvinne disse mangler.
Således beskriver FR 2 311 108 en katode hvis substrat er en plate bestående av titan, zirkonium, niob eller av en legering i det vesentlige bestående av en kombinasjon av disse metaller, og hvorpå det er anbrakt et sjikt av metalloksyd, i det vesentlige bestående av et oksyd av et eller flere metaller valgt blant rutenium, rhodium, palladium, osmium, iridium og platina og eventuelt et oksyd av et eller flere metaller valgt blant kalsium, magnesium, strontium, barium, sink, krom, molybden, wolfram, selen og tellur.
US-patent 4.100.049 beskriver en katode som omfatter et substrat av jern, nikkel, kobolt eller en legering av disse metaller og et belegg av palladiumoksyd eller zirkoniumoksyd.
EP 209 427 beskriver en katode bestående av et elektrisk ledende substrat fremstilt av nikkel, rustfritt stål eller bløtt stål med et belegg bestående av et antall metalloksydsjikt, der overflatesjiktet består av et oksyd av et ventilmetall, dvs. et metall valgt fra grupper 4b, 5b og 6b i elementenes periodiske system, og der mellomsjiktet består av et oksyd av et edelmetall fra gruppe VIII, dvs. rutenium, rhodium, palladium, osmium, iridium og platina.
Mellomsjiktene og overflatesjiktene kan bestå av oksydet av det angjeldende metall eller av et blandet oksyd av de angjeldende metaller og av det andre metall i små andeler.
NO-A-20004332 beskriver en katode for elektrolyse av vandige oppløsninger, spesielt fremstilling av kloratet av et alkalimetall fra det tilsvarende klorid. Katoden består av et elektrisk ledende substrat valgt blant titan, nikkel, tantal, zirkonium og niob. Katoden har et mellomsjikt av et blandet oksyd basert på titan og rutenium og et ytre sjikt av metalloksyder omfattende titan, zirkonium og rutenium.
Selv om disse katoder har en tilfredsstillende overspenning, har søkerne under bedømmelse av katodene observert en modifikasjon av polariseringskurven etter det første sveip, noe som avdekker en skade på overflatesjiktet, hvilket er ugunstig for korrekt beskyttelse av substratet og som derfor resulterer i en begrenset levetid for elektrodene.
Det er nå funnet en elektrode som kan redusere overspenningen av vannreduksjonsreaksjonen i alkalisk medium. Katode for elektrolyse av vandige oppløsninger, bestående av et elektrisk ledende substrat belagt med et mellomsjikt av oksyder basert på titan og på et edelmetall fra gruppe VIII i elementenes periodiske system, og med et ytre sjikt av metalloksyder omfattende titan, zirkonium og et edelmetall fra gruppe VIII i elementenes periodiske system, kjennetegnet ved at edelmetallet i det ytre sjiktet utgjør en molar mengde på mellom 30% og 50%, beregnet på basis av mengden av metallene som utgjør sammensetningen av dette sjiktet.
Uttrykket "edelmetall fra gruppe VIII i elementenes periodiske system" består i denne beskrivelse rutenium, rhodium, palladium, osmium, iridium eller platina. Fortrinnsvis benyttes rutenium eller iridium, aller helst rutenium.
Mellomsjiktene inneholder fortrinnsvis titanoksyd og ruteniumoksyd.
Det ytre sjikt av metalloksyder inneholder fortrinnsvis titanoksyd, zirkoniumoksyd og ruteniumoksyd.
Aller helst består det ytre sjikt i det vesentlige av ZrTiC>4 ledsaget av RuC>2 og eventuelt Zr02 og/eller Ti02.
Metallet av hvilket substratet er fremstilt kan velges fra elektrisk ledende metaller. Det velges fortrinnsvis fra gruppen omfattende titan, nikkel, tantal, zirkonium, niob, jern og legeringer derav.
Fortrinnsvis velges titan, nikkel, jern eller legeringer derav.
Edelmetalhtitan-molforholdet i mellomsjiktet er fortrinnsvis mellom 0,4 og 2,4.
Zirkonium:titan-molforholdet i det ytre sjiktet ligger fortrinnsvis mellom 0,25 og 9 og helst mellom 0,5 og 2.
Edelmetallet i det ytre sjikt er som nevnt tilstede i en mengde på mellom 30 og 50 mol-%, beregnet på metallene som utgjør en del av blandingen i dette sjikt.
Katoden ifølge oppfinnelsen kan fremstilles i henhold til en fremgangsmåte som omfatter å gjennomføre de følgende trinn:
a) å forbehandle et substrat for å gi det overflateruhetsegenskaper,
b) belegning av det forbehandlede substrat ved bruk av en oppløsning A i det vesentlige omfattende titan og et edelmetall fulgt av tørking og etterfølgende
kalsinering av det således belagte substratet,
c) belegning av substratet oppnådd under b) ved bruk av en oppløsning B omfattende titan, zirkonium og et edelmetall fulgt av tørking og kalsinering av det således
belagte substrat.
Forbehandlingen omfatter generelt å underkaste substratet, enten en sandblåsingsoperasjon, eventuelt fulgt av vasking med syre, eller en strippeoperasjon ved bruk av en vandig oppløsning av oksalsyre, flussyre, en blanding av flussyre og salpetersyre, en blanding av flussyre og glycerol, en blanding av flussyre, salpetersyre og glycerol eller en blanding av flussyre, salpetersyre og hydrogenperoksyd, fulgt av en eller flere vaskinger med avgasset, demineralisert vann.
Substratet kan foreligge i form av en massiv plate, en perforert plate, strekkmetall eller en katodekurv bestående delvis av strekkmetall eller perforert metall.
Oppløsning A fremstilles vanligvis ved, ved romtemperatur og under omrøring, å bringe i kontakt i det vesentlige et mineralsalt eller organisk salt av titan og et edelmetall med vann eller i et organisk oppløsningsmiddel, eventuelt i nærvær av et chelateringsmiddel. Temperaturen kan heves til over romtemperatur for å understøtte saltoppløsningen.
Fortrinnsvis anbringes et mineralsalt eller organisk salt av titan og av et edelmetall i kontakt med vann eller i et organisk oppløsningsmiddel, eventuelt i nærvær av et chelateringsmiddel.
Titanet og edelmetallet er fortrinnsvis tilstede i oppløsning A i en konsentrasjon høyst lik 10 mom.
Oppløsning B fremstilles generelt ved å bringe i kontakt, ved romtemperatur og under omrøring, et mineralsalt eller organisk salt av titan, av zirkonium og av et edelmetall med vann eller i et organisk oppløsningsmiddel, eventuelt i nærvær av et chelateringsmiddel. Når kontakten er ekosterm, benyttes et vannbad for å avkjøle reaksj onsblandingen.
Fortrinnsvis anbringes et mineralsalt eller organisk salt av titan, av zirkonium og av et edelmetall, i kontakt med vann eller i et organisk oppløsningsmiddel, eventuelt i nærvær av et chelateringsmiddel.
De foretrukne titan- og edelmetallsalter er klorider, oksyklorider, nitrater, oksynitrater, sulfater og alkoksyder. Fortrinnsvis benyttes edelmetallklorider, ruteniumklorider, titanklorider og titanoksyklorider.
Zirkoniumsalter som kan benyttes er kloridene og sulfatene, zirkonylklorid, zirkonylnitrat og alkoksyder som butylzirkonat.
Zirkonyl- og zirkoniumklorider er spesielt foretrukket.
Som organiske oppløsningsmidler som kan benyttes skal nevnes lette alkoholer og fortrinnsvis isopropanol og etanol, og aller helst isopropanol og absolutt etanol.
Selv om det er mulig generelt å benytte vann eller et organisk oppløsningsmiddel for å fremstille oppløsning B, er det ikke desto mindre foretrukket å bruke et organisk oppløsningsmiddel når metallsaltene er faste ved romtemperatur.
Når således metallsaltet er zirkoniumklorid, benyttes absolutt etanol eller absolutt isopropanol som oppløsningsmiddel.
Titan og zirkonium er generelt tilstede i oppløsning B i en konsentrasjon fra 0,5 til 5 mol/l. Konsentrasjonen av edelmetall i oppløsning B er generelt mellom 0,05 og 10 mol/l og fortrinnsvis mellom 0,1 og 5 mol/l.
Oppløsning A kan avsettes på det forbehandlede substrat ved bruk av forskjellige teknikker som solgel, elektroplatering, galvanisk elektroplatering, spraying eller belegning. Det forbehandlede substratet belegges fortrinnsvis med oppløsning A, for eksempel ved bruk av en børste. Det således belagte substrat lufttørkes og/eller tørkes i en ovn ved en temperatur under 150°C. Etter tørking kalsineres substratet i luft eller under inerte gasser som nitrogen eller argon eller alternativt under oksygenanrikede, inerte gasser ved en temperatur minst lik 300°C og fortrinnsvis mellom 450°C og 550°C, i et tidsrom fra 10 minutter til 2 timer.
For trinn c) i prosessen kan man benytte de samme avsetningsteknikker og de samme tørke- og kalsineringsoperasjonsbetingelser som i trinn b) bortsett fra at avsetningen gjennomføres med oppløsning B.
Andre teknikker som kjemisk dampavsetning (CVD), fysisk dampavsetning (PVD) eller plasmaspraying, er også egnet for belegning av det forbehandlede substratet med et mellomsjikt og et ytre sjikt.
Oppløsning A kan avsettes enten på en av sidene av det forbehandlede substratet eller på begge sider. Oppløsning B kan også avsettes på begge sider av substratet som er belagt med mellomsjiktet.
Avhengig av den ønskede tykkelse av mellomsjiktet kan trinn b) i prosessen gjennomføres flere ganger. På tilsvarende måte kan trinn c) i prosessen gjentas flere ganger.
I det mellomliggende sjiktet er massen av produkt som er avsatt minst lik 2 g/m<2>, fortrinnsvis mellom 10 og 60 g/m<2> og helst mellom 20 og 35 g/m<2>, i forhold til det geometriske arealet av substratet.
Konsentrasjonen av oppløsning A er slik at den foretrukne mengde avsatt masse kan oppnås ved å gjenta trinn b) et rimelig antall ganger og fortrinnsvis mellom 1 og 10 ganger. 1 det ytre sjikt er massen av produkt som avsettes minst lik 5 g/m<2>, generelt mellom 5 og 70 g/m<2>, og helst mellom 25 og 50 g/m<2>, beregnet på det geometriske arealet av substratet. Oppløsning B fremstilles generelt slik at konsentrasjonen gjør det mulig å oppnå en foretrukken avsatt masse ved å gjenta trinn c) minst en og fortrinnsvis mellom 2 og 10 ganger.
Katoden ifølge oppfinnelsen er best egnet for elektrolyse av vandige oppløsninger av alkalimetallklorider og særlig vandige NaCl-oppløsninger.
Bruken av katoden i kombinasjon med en anode tillater den elektrolytiske syntese av klor og alkalimetallhydroksyd med et høyt Faraday-utbytte.
Anoder som kan nevnes er DSA-anoder (Dimensionally Stable Anodes) bestående av et substrat av titanoksyd og ruteniumoksyd. Molforholdet rutenium:titan i dette sjikt er fortrinnsvis mellom 0,4 og 2,4.
Foreliggende oppfinnelse omfatter videre anvendelse av en katode som omtalt ovenfor . for elektrolyse av vandige oppløsninger av alkalimetallklorider.
Endelig omfatter oppfinnelsen videre en fremgangsmåte for fremstilling av klor og alkalimetallhydroksyd ved elektrolyse av det tilsvarende klorid, kjennetegnet ved at det anvendes en katode som omtalt ovenfor.
Katoden ifølge oppfinnelsen har fordelen av å ha lavere overspenning enn katodene ifølge den kjente teknikk under elektrolyse.
I tillegg underløper katoden ifølge oppfinnelsen ingen endring fra de aller første karakteriserende cykler og viser større kjemisk stabilitet med henblikk på korrosive alkaliske media.
Oppfinnelsen skal illustreres ved de følgende eksempler.
EKSEMPLER
1. Fremstilling av en katode (ifølge oppfinnelsen)
1.1 Forbehandling og avsetning av mellomsjiktet
En titanplate med tykkelse 2 mm og dimensjon 4 cm x 1 cm og hvorpå det er sveiset en rund stav for tilmatning av strøm, sandblåses med partikler av korundum.
En oppløsning A inneholdende rutenium og titan i ekvimolar mengde fremstilles ved sammenblanding ved romtemperatur under omrøring av 2,24 g RuCU, med en renhet lik eller større enn 98%, 3,64 cm3 TiOCl2-2HCl inneholdende 127 g/l Ti, og 2,5 cm<3 >absolutt isopropanol.
Enden av en av sidene av den forbehandlede plate og med et areal på 1 cm x 4 cm, belegges så med oppløsning A ved bruk av en børste, hvoretter den tørkes i 30 minutter i åpen luft og ved romtemperatur. Den belagte plate blir så tørket i en ovn ved 120°C i 30 minutter, hvoretter den kalsineres i en ovn under luft ved 500°C i 30 minutter.
Disse operasjoner (belegning, tørking og kalsinering) gjentas ytterligere to ganger og ved slutten av disse tre cykler er massen av ruteniumoksyd og titanoksyd som avsatt lik 18 g/m2 beregnet på det geometriske arealet av platen.
1.2 Avsetning av det ytre sjikt
Generell prosedyre
Zirkoniumoksydklorid eller -oksyklorid, ruteniumklorid og titanklorid eller -oksyklorid, blandes med absolutt etanol under omrøring. Når det gjelder kloridene, fremstilles oppløsning B under kalde betingelser og holdes kalde ved hjelp av vann/isbad, under omrøring, inntil bruk.
Når det gjelder oksykloridene, fremstilles oppløsning B ved 60°C og holdes ved denne temperaturen, under omrøring, inntil bruk.
Platen som belagt i trinn 1.1 belegges så med oppløsning B ved hjelp av en børste. I et første trinn tørkes den belagte plate i 30 minutter i åpen luft og romtemperatur og deretter, i et andre trinn, tørkes den ytterligere i en ovn ved 120°C i 30 minutter og kalsineres til slutt i en ovn under luft ved 500°C i 30 minutter.
Disse operasjoner (belegning, tørking og kalsinering) gjentas flere ganger inntil det er oppnåd en avsatt masse av oksyder som ligger i området 30 til 45 g/m<2>, beregnet på det geometriske arealet av platen.
2. Bedømmelse av katoden - prosedyre
Ytelsesegenskapene for katoden med henblikk på reduksjon av vann, bedømmes fra en polariseringskurve, satt opp i en IM NaOH-oppløsning og ved en temperatur mellom 20 og 25°C (romtemperatur).
Uttrykket "polariseringskurve" betyr kurven over variasjonen av katodespenningen målt relativt referanseelektroden, for eksempel en mettet kalomelelektrode (SCE), som en funksjon av strømdensiteten.
Forsøksapparaturen besto av katoden som skulle bedømmes, en platina motelektrode (areal 5 cm2) og en SCE-referanseelektrode utvidet med en kapillar som anbringes i umiddelbar nærhet av katoden.
Det hele er senket ned i en IM NaOH-oppløsning, omrørt ved hjelp av en magnetrører.
De tre elektroder forbindes med terminalene av en potentiostat. Katodespenningen settes opp ved hjelp av apparaturen og verdien av strømmen som passerer gjennom systemet avleses etter at systemet har nådd likevekt.
Spenningen varieres fra -0 mV/SCE til -1500 mV/SCE.
EKSEMPEL 1 (IFØLGE OPPFINNELSEN)
Oppløsning B fremstilles ved sammenblanding under omrøring og i en glasskolbe av 1,07 g RuCl3, 2,59 g ZrOCl2-8H20, 1,55 ml TiOCl2-2HCl i 7 ml absolutt etanol, dvs. med en total molarsammensetning på 0,3 Ru-0,7 (Ti, 2Zr).
Platen som er belagt med mellomsjiktet belegges så med den således fremstilte oppløsning B, hvoretter den tørkes og kalsineres i luft som angitt under den generelle prosedyre. Disse trinn gjentas 8 ganger og etter sluttkalsineringen er den avsatte massen 39 g/m<2>, beregnet på platens geometriske areal.
Den således fremstilte katoden bedømmes ved bruk av den tidligere beskrevne prosedyre. Katodespenningen er-1,375 V/SCE for en strømdensitet på-2 kA/m<2>.
For sammenligningsformål er katodespenningen for en nikkelkatode -1,475 V/SCE under de samme betingelser.
EKSEMPEL 2 (IFØLGE OPPFINNELSEN)
Oppløsning B fremstilles ved sammenblanding under omrøring og i en glasskolbe av 2,49g RuCl3,2,59 g ZrOCl2-8H20,1,55 ml TiOCl2-2HCl i 10 ml absolutt etanol, dvs. med en total molarsammensetning på 0,5 Ru-0,5 (Ti, 2Zr).
Platen belagt med mellomsjiktet belegges så med den således fremstilte oppløsning B, hvoretter den tørkes og kalsineres i luft som angitt under den generelle prosedyre. Disse operasjoner gjentas 8 ganger og etter den siste kalsinering er den ytre avsatte massen 41 g/m<2>, beregnet på platens geometriske areal.
Den således fremstilte katoden ble bedømt ved bruk av den tidligere beskrevne prosedyre. Katodespenningen er -1,195 V/SCE for en strømdensitet på -2 kA/m<2>.
EKSEMPEL 3 (IFØLGE OPPFINNELSEN)
Oppløsning B ble fremstilt ved sammenblanding under omrøring i en glassbeholder, avkjølt ved bruk av et isbad av 2,49g RuCl3,2,80 g ZrCU og 1,32 ml TiCl4 i 10 ml absolutt etanol, dvs. en total molarsammensetning på 0,5 Ru-0,5 (Ti, 2Zr).
Platen belagt med mellomsjiktet belegges så med den således fremstilte oppløsning B, hvoretter den tørkes og kalsineres i luft som angitt under den generelle prosedyre. Disse operasjoner gjentas 8 ganger og etter den siste kalsinering er den avsatte massen 45 g/m<2>, beregnet på det geometriske arealet av platen.
Den således fremstilte katoden ble bedømt ved bruk av den tidligere beskrevne prosedyre. Katodespenningen er-1,190 V/SCE for en strømdensitet på-2 kA/m2 i en IM NaOH-oppløsning.
EKSEMPEL 3 (IKKE IFØLGE OPPFINNELSEN)
Det fremstilles en katode i henhold til EP 209 427 og bedømmelsen gjennomføres.
Substratet var en plate med dimensjonene 4 x 1 x 0,2 cm hvortil det var sveiset en rund stav for tilmatning av strøm. En overflatebehandling gjennomføres ved hjelp av korundum.
En oppløsning av 2 g RuCl3 i 2 ml etanol fremstilles ved romtemperatur. Kontrollplaten belegges ved bruk av denne oppløsning. Deretter lufttørkes platen ved 120°C i 30 minutter fulgt av kalsinering under luft (500°C, 30 minutter). Det oppnås en avsetning på 16 mg/m2 Ru02.
Deretter fremstilles en oppløsning av 2,6 mg TiOCl2HCl inneholdende 2,5 mol/l Ti, i 2 cm3 etanol, ved romtemperatur. Man gjennomførte de samme
belegnings/ovnstørkings/kalsineirngscykler i luftbehandlinger. På denne måten avsettes 8,5 g/m2 Ti02.
Katodespenningen for denne elektrode er -1,240 V/SCE for en strømdensitet på
-2 kA/m<2>, bedømt i henhold til den tidligere beskrevne prosedyre.
Selv om denne spenning er tilfredsstillende, observeres det en stor modifikasjon i polariseringskurven etter det første sveip og opptreden av faste partikler i oppløsningen, noe som er karakteristisk for en modifikasjon av overflatesjiktet og en skade på dette, hvilket er utilfredsstillende for langstidsbruk av katoden.

Claims (14)

1. Katode for elektrolyse av vandige oppløsninger, bestående av et elektrisk ledende substrat belagt med et mellomsjikt av oksyder basert på titan og på et edelmetall fra gruppe VIII i elementenes periodiske system, og med et ytre sjikt av metalloksyder omfattende titan, zirkonium og et edelmetall fra gruppe VIII i elementenes periodiske system, karakterisert ved at edelmetallet i det ytre sjiktet utgjør en molar mengde på mellom 30% og 50%, beregnet på basis av mengden av metallene som utgjør sammensetningen av dette sjiktet.
2. Katode ifølge krav 1, karakterisert ved at substratet er valgt blant titan, nikkel, tantal, zirkonium, niob, jern og legeringer derav.
3. Katode ifølge krav 2, karakterisert ved at substratet er av titan, jern eller nikkel.
4. Katode ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3, karakterisert ved at edelmetallet fra gruppe VITI i elementenes periodiske system er rutenium, rhodium, palladium, osmium, iridium eller platina.
5. Katode ifølge krav 4, karakterisert ved at edelmetallet er rutenium eller iridium.
6. Katode ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5, karakterisert ved at mellomsjiktet består av titanoksyd og ruteniumoksyd.
7. Katode ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 6, karakterisert ved at det ytre sjikt av metalloksyder inneholder zirkoniumoksyd, titanoksyd og ruteniumoksyd.
8. Katode ifølge krav 7, karakterisert ved at den i det vesentlige består av ZrTiCu, ledsaget av R11O2 og eventuelt Z1O2 og/eller Ti02.
9. Katode ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 8, karakterisert ved at molforholdet edelmetall:titan i mellomsjiktet ligger mellom 0,4 og 2,4.
10. Katode ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 8, karakterisert ved at molforholdet zirkonium:titan i det ytre sjiktet ligger mellom 0,25 og 9.
11. Katode ifølge krav 10, karakterisert ved at molforholdet zirkonium:titan ligger mellom 0,5 og 2.
12. Anvendelse av en katode ifølge et av kravene 1 til 11 for elektrolyse av vandige oppløsninger av alkalimetallklorider.
13. Anvendelse ifølge krav 12, hvor de vandige oppløsningene av alkalimetallklorider er vandige NaCl-oppløsninger.
14. Fremgangsmåte for fremstilling av klor og alkalimetallhydroksyd ved elektrolyse av det tilsvarende klorid, karakterisert ved at det anvendes en katode ifølge et av kravene 1 til 11.
NO20011931A 1999-08-20 2001-04-19 Katode til bruk ved elektrolyse av vandige opplosninger, anvendelse av denne samt fremgangsmate for fremstilling av klor og alkalimetallhydroksid. NO322413B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9910659A FR2797646B1 (fr) 1999-08-20 1999-08-20 Cathode utilisable pour l'electrolyse de solutions aqueuses
PCT/FR2000/002341 WO2001014615A1 (fr) 1999-08-20 2000-08-18 Cathode utilisable pour l'electrolyse de solutions aqueuses

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO20011931D0 NO20011931D0 (no) 2001-04-19
NO20011931L NO20011931L (no) 2001-05-28
NO322413B1 true NO322413B1 (no) 2006-10-02

Family

ID=9549257

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20011931A NO322413B1 (no) 1999-08-20 2001-04-19 Katode til bruk ved elektrolyse av vandige opplosninger, anvendelse av denne samt fremgangsmate for fremstilling av klor og alkalimetallhydroksid.

Country Status (15)

Country Link
US (1) US6527924B1 (no)
EP (1) EP1125005B1 (no)
JP (1) JP4464023B2 (no)
KR (1) KR100735588B1 (no)
CN (1) CN1205359C (no)
AT (1) ATE292696T1 (no)
AU (1) AU7014300A (no)
CA (1) CA2347728C (no)
DE (1) DE60019256T2 (no)
ES (1) ES2240152T3 (no)
FR (1) FR2797646B1 (no)
MX (1) MXPA01003960A (no)
NO (1) NO322413B1 (no)
PT (1) PT1125005E (no)
WO (1) WO2001014615A1 (no)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2852973B1 (fr) * 2003-03-28 2006-05-26 Atofina Procede de formation d'un revetement d'oxydes metalliques sur un substrat electroconducteur; cathode activee en resultant et son utilisation pour l'electrolyse de solutions acqueuses de chorures de meteaux alcalins.
FR2853329B1 (fr) * 2003-04-02 2006-07-14 Onera (Off Nat Aerospatiale) Procede pour former sur un metal un revetement protecteur contenant de l'aluminium et du zirconium
CA2522900C (en) * 2003-05-07 2013-04-30 Eltech Systems Corporation Smooth surface morphology anode coatings
ITMI20061974A1 (it) * 2006-10-16 2008-04-17 Industrie De Nora Spa Anodo per elettrolisi
US20080115810A1 (en) * 2006-11-20 2008-05-22 Permelec Electrode Ltd. Method of reactivating electrode for electrolysis
TW200846499A (en) * 2007-05-24 2008-12-01 Liung Feng Ind Co Ltd Method of generating hydrogen using dissimilar metal
EP2085501A1 (en) * 2008-01-31 2009-08-05 Casale Chemicals S.A. High performance cathodes for water electrolysers
JP5456744B2 (ja) * 2010-11-04 2014-04-02 ペルメレック電極株式会社 金属電解採取方法
ITMI20102354A1 (it) * 2010-12-22 2012-06-23 Industrie De Nora Spa Elettrodo per cella elettrolitica
CN102352517B (zh) * 2011-10-21 2014-04-30 重庆大学 一种高活性阴极及其制备方法
ES2944935T3 (es) 2012-02-23 2023-06-27 Treadstone Tech Inc Superficie de metal resistente a la corrosión y eléctricamente conductora
CN102677092B (zh) * 2012-05-30 2015-01-14 浙江大学 一种钛阳极的制备方法
CN102719859A (zh) * 2012-07-07 2012-10-10 西安泰金工业电化学技术有限公司 一种电沉积镍用钛网阳极及其制备方法
ITMI20122030A1 (it) * 2012-11-29 2014-05-30 Industrie De Nora Spa Catodo per evoluzione elettrolitica di idrogeno
CN104973661B (zh) * 2014-04-10 2017-09-29 中国石油化工股份有限公司 一种复合阴极电极及其制备方法和应用
KR101949517B1 (ko) * 2017-07-12 2019-02-19 경북대학교 산학협력단 혼합 금속 산화물 코팅층을 포함하는 전기화학적 수처리용 전극, 그 제조방법 및 이를 이용한 수처리 방법
KR102043423B1 (ko) * 2018-06-12 2019-11-11 경북대학교 산학협력단 복합 산화물을 코팅한 수처리용 전기전도성 분리막 및 이의 제조방법
CN109097790B (zh) * 2018-06-19 2020-04-21 重庆大学 体相析氢电极的制备方法及电解水制氢反应器
US11668017B2 (en) 2018-07-30 2023-06-06 Water Star, Inc. Current reversal tolerant multilayer material, method of making the same, use as an electrode, and use in electrochemical processes
US11075435B2 (en) 2018-10-25 2021-07-27 International Business Machines Corporation Electroplating of niobium titanium
CN109553224A (zh) * 2018-12-07 2019-04-02 杭州水处理技术研究开发中心有限公司 一种化学镀镍废水处理设备及其方法
WO2020252255A1 (en) * 2019-06-12 2020-12-17 Olin Corporation Electrode coating
US11735802B2 (en) 2020-04-27 2023-08-22 International Business Machines Corporation Electroplated metal layer on a niobium-titanium substrate
CN114250454B (zh) * 2021-11-22 2023-08-04 广东省科学院资源利用与稀土开发研究所 一种金属氧化物电极用钛基体防护涂层及其制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4530742A (en) * 1983-01-26 1985-07-23 Ppg Industries, Inc. Electrode and method of preparing same
MX169643B (es) * 1985-04-12 1993-07-16 Oronzio De Nora Impianti Electrodo para procesos electroquimicos, procedimiento para su produccion y cuba de electrolisis conteniendo dicho electrodo
JPH09120820A (ja) * 1990-02-09 1997-05-06 Osaka Gas Co Ltd 固体電解質燃料電池用電極及びその製造方法
US5516598A (en) * 1994-07-28 1996-05-14 Polyplus Battery Company, Inc. Secondary cell using organosulfur/metal charge transfer materials as positive electrode
US5582623A (en) * 1994-11-23 1996-12-10 Polyplus Battery Company, Inc. Methods of fabricating rechargeable positive electrodes
JPH08279357A (ja) * 1995-04-05 1996-10-22 Sanyo Electric Co Ltd リチウム二次電池及びその製造方法
JPH1021898A (ja) * 1996-07-04 1998-01-23 Nippon Glass Fiber Co Ltd リチウム電池
FR2775486B1 (fr) * 1998-03-02 2000-04-07 Atochem Elf Sa Cathode specifique, utilisable pour la preparation d'un chlorate de metal alcalin et son procede de fabrication

Also Published As

Publication number Publication date
KR100735588B1 (ko) 2007-07-04
AU7014300A (en) 2001-03-19
CA2347728C (fr) 2010-10-19
NO20011931L (no) 2001-05-28
CN1205359C (zh) 2005-06-08
JP2003507580A (ja) 2003-02-25
NO20011931D0 (no) 2001-04-19
ATE292696T1 (de) 2005-04-15
EP1125005A1 (fr) 2001-08-22
ES2240152T3 (es) 2005-10-16
CN1348510A (zh) 2002-05-08
MXPA01003960A (es) 2002-04-24
PT1125005E (pt) 2005-08-31
KR20010083919A (ko) 2001-09-03
FR2797646B1 (fr) 2002-07-05
EP1125005B1 (fr) 2005-04-06
DE60019256T2 (de) 2006-03-09
JP4464023B2 (ja) 2010-05-19
WO2001014615A1 (fr) 2001-03-01
US6527924B1 (en) 2003-03-04
FR2797646A1 (fr) 2001-02-23
CA2347728A1 (fr) 2001-03-01
DE60019256D1 (de) 2005-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO322413B1 (no) Katode til bruk ved elektrolyse av vandige opplosninger, anvendelse av denne samt fremgangsmate for fremstilling av klor og alkalimetallhydroksid.
CA1045583A (en) Long-term electrode for electrolytic processes
US5587058A (en) Electrode and method of preparation thereof
US3882002A (en) Anode for electrolytic processes
US3701724A (en) Electrodes for electrochemical processes
US5334293A (en) Electrode comprising a coated valve metal substrate
US4005004A (en) Electrode coating consisting of a solid solution of a noble metal oxide, titanium oxide, and zirconium oxide
CA1143698A (en) Electrolysis electrode consisting of platinum and tin dioxide
EA018528B1 (ru) Электрод, пригодный в качестве катода для выделения водорода, способ изготовления указанного электрода и ячейка для процессов электролиза с катодным выделением водорода
US3986942A (en) Electrolytic process and apparatus
CA1246008A (en) Electrode with nickel substrate and coating of nickel and platinum group metal compounds
ZA200507825B (en) Method for the formation of a coating of metal oxides on an electrically-conducting substrate, resultant activated cathode and use thereof for the electrolysis of aqueous solutions of alkaline metal chlorides
HU199575B (en) Electrodes applicable by electrolise and process for their production
US5164062A (en) Electrocatalytic cathodes and method of preparation
MXPA00008615A (es) Catodo especifico, utilizado para preparar un clorato de metal alcalino y metodo para la elaboracion del mismo.
NO161812B (no) Katode for vandig elektrolyse.
GB2291887A (en) Use of insoluble electrode comprising an iridium oxide-containing coating as anode in electrolytic reduction of a disulphide compound
CA1088026A (en) Stable electrode for electrochemical applications
NO171566B (no) Anode for anvendelse i en elektrolysecelle og fremgangsmaate for fremstilling av anoden
JPH0238669B2 (no)
US4107025A (en) Stable electrode for electrochemical applications
NO772838L (no) Framgangsmaate til fremstilling av elektroder
US3677917A (en) Electrode coatings
US5066380A (en) Electrocatalytic cathodes and method of preparation
WO2012085095A2 (en) Electrode for electrolytic cell

Legal Events

Date Code Title Description
CHAD Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften)

Owner name: KEM ONE, FR

MM1K Lapsed by not paying the annual fees