PL73897B2 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 30.09.1975 73897 KI. 48a,5/08 MKP C23b 5/08 Twórcy wynalazku: Andrzej Malachowski, Ginter Nawrat Uprawniony z patentu tymczasowego: Politechnika Slaska im. W. Pstrowskiego, Gliwice (Polska) Sposób otrzymywania powlok galwanicznych o obnizonym nadnapieciu wodoru Wynalazek dotyczy sposobu otrzymywania powlok galwanicznych o obnizonym nadnapieciu wodoru slu¬ zacych jako pokrycia katod do procesu elektrolizy wody, anod do ogniw paliwowych, oraz do produkcji katalizatorów procesu uwodorniania.Dotychczas oba typy elektrod do elektrolizy wody to znaczy katody i anody otrzymuje sie w skali prze¬ myslowej glównie droga galwanicznego nakladania po¬ wlok niklowych o grubosci 70 \nm na wypiaskowana, perforowana blache stalowa. W miejsce powlok niklo¬ wych stosuje sie równiez powloki galwaniczne zawie¬ rajace oprócz podstawowego skladnika, którym jest ni¬ kiel dodatki takie jak siarka, urotropina, selen, man¬ gan, german i molibden, lub dodatki roztwarzajace sie w roztworach wodorotlenku sodowego lub potaso¬ wego. Stosuje sie równiez powloki zelazne uzyskiwane z kapieli zawierajacych oprócz soli zelaza sole cyny, cyrkonu, niklu, tantalu, rodanki lub tiosulfoniany. Za¬ miast elektrod pokrywanych galwanicznie stosuje sie równiez nikiel porowaty (tak zwany nikiel Raney'a), lub z dodatkiem srebra badz glinu.Dobór materialu elektrodowego wplywa w znacznym stopniu na ekonomike pracy elektrolizerów poniewaz potencjaly wydzielania wodoru i tlenu a scislej nad- napiecie wodoru na katodzie i nadnapiecie tlenu na , anodzie w warunkach elektrolizy wody i przy okres¬ lonej konstrukcji elektuoiizera w decydujacym stopniu zaleza od rodzaju uzytego materialu elektrodowego.Nadnapiecia te z kolei w znacznym sftopniu wplywaja #, jja wielkosc napiecia zaciskowego elektitolizera, czyli 10 15 20 25 30 na zuzycie jednostkowe energii elektrycznej, gdyz wy¬ dajnosc pradowa tego procesu wynosi zawsze 100%.Wyzej wyszczególnione powloki sa bardzo korzystne jako pokrycia anod z uwagi" na stosunkowo niewielkie nadnapiecie tlenu oraz dobre wlasnosci przeciwkoro¬ zyjne w warunkach anodowych, natomiast jako pokry¬ cia katod wykazuja potencjal wydzielania wodoru da¬ leki od potencjalu równowagowego. Powoduje to wzrost napiecia zaciskowego elekltrolizera ponad wartosc nie¬ zbedna i powoduje wzrost zuzycia jednostkowego ener¬ gii elektrycznej, co daje powazne straty energii i nie¬ potrzebny wzrost kosztów produkcji elektrolitycznego wodoru.Celem wynalazku jest zmniejszenie zuzycia energii elektrycznej i obnizenie kosztów produkcji elektrolitycz¬ nego wodoru. Zagadnienie techniczne, które nalezy roz¬ wiazac w tym celu, polega na znalezieniu sposobu otrzy¬ mywania takich powlok galwanicznych, które obok dobrej przyczepnosci do podloza wykazuja wlasnosci katalityczne reakcji wydzielania wodoru i posiadaja minimum nadnapiecia wodoru w warunkach elektro¬ lizy wody to znaczy obnizaja napiecie zaciskowe elek- trolizera.Cel ten osiaga sie poprzez zastapienie powlok sto¬ sowanych dotychczas powloka stopowa nikiel — wanad o zmieniajacej sie zawartosci wanadu w trakcie narasta¬ nia tej powloki.Sposób otrymywania powlok galwanicznych o obni¬ zonym nadnapieciu wodoru wedlug wynalazku polega na tym, ze do podstawowej kapieli galwanicznej do 7389773897 niklowania wprowadza sie w ilosci do 20 g/dra3 a korzystnie 0,4—0,5 g/dm3 dodfttek soli tawtarajacej wa¬ nad w postaci kationu i zmienia w czasie nakladania galwanicznej powloki stopowej wartosc pH kapieli od wartosci 1,0 do 9,0 a korzystnie 3,0—6,5 droga ko¬ lekcji, wzglednie samoczynnie poprzez stosowanie obje¬ tosciowej gestosci pradu w granicach 0,2—5 A/dm3 a korzystnie 3 A/dm3. Zmiana skladu powloki w trak¬ cie jej narastania jest konieczna ze wzgledu na duza zaleznosc wlasnosci mechanicznych tych powlok jak i ich wlasnosci katalitycznych od zawartosci wanadu w pftwloce. Obie pozadane cechy, to znaczy dobra przyczepnosc i jednoczesnie niskie nadnapiecie wodoru wykazuja jedynie powloki stopowe o zmiennej w trak¬ cie jej nakladania, zawartosci wanadu. Warstwa przy¬ legajaca do podloza charakteryzuje sie mala zawar¬ toscia wanadu posiadajac jednoczesnie dobra przyczep- /4nose do tegio podloza. Warstwy nastepne w miare przy¬ blizania sie do warstwy zewnetrznej zawieraja coraz wiecej wanadu, tak ze warstwa zewnetrzna, pracujaca w trakcie trwania elektrolizy zawiera najwiecej wanadu i posiada bardzo korzystne wlasnosci elektrochemiczne.Rózna zawartosc wanadu w powloce uzyskuje sie po¬ przez zmiane wartosci pH stosowanej kapieli galwa¬ nicznej w trakcie nakladania powloki stopowej nikiel — wanad.Warstwa o duzej zawartosci wanadu nalozona bez¬ posrednio na stal bylaby nieprzyczepna do podloza stalowego piaskowanego, jednak zmieniajac ilosci wa¬ nadu w stopie z niklem w trakcie trwania procesu gal¬ wanicznego uzyskujemy oprócz oszczednosci wanadu takze poprawe wlasnosci mechanicznych uzyskiwanych powlok.~W wyniku zastosowania proponowanych elektrod sto¬ powych nikiel — wanad osiaga sie podwójne korzysci, gdyz obnizony zostaje koszt produkcji elektrolitycznego wodoru wynikajacy z obnizenia zuzycia jednostkowego .energii elektrycznej od Zj= 4,8—5,3 kWh/Nm3 H2, do . Z,.«* 4,1—4,3 kWh/Nm3 Ha, czyli o okolo 15%, oraz na skutek zmniejszonego wydzielania sie ciepla wyni¬ kajacego z obnizenia zuzycia jednostkowego istnieje mozliwosc zintensyfikowania procesu elektrolizy wody bez dokonywania zmian konstrukcyjnych elekitrolizera, to znaczy ze podniesienie to nominalna gestosc pradu przy istniejacym juz rozwiazaniu konstrukcyjnym da¬ nego elektrolizera.Przyklad: Przygotowuje sie 1 litr kapieli podstawowej (kapieli typu Watts'a) o skladzie: 10 15 20 25 30 35 40 45 50 NiSCy 7H20 — 240 g/dm3 NiCl2-6HjO — 20 g/dm3 H3BO3 — 20 g/dm3 Do kapieli tej dodaje sie siarczanu wanadylowego VOSQfH20 w ilosci 400 mg/dm3 oraz tyle kwasu siarkowego aby pH tego roztworu obnizyc do pH=3,0.Tak przygotowany roztwór sluzacy jako kapiel w procesie galwanicznego nakladania powloki stopowej nikiel — wanad przenosi sie do elektroUzera o pojem¬ nosci 1 1 wyposazonego w mieszadlo oraz dwie rów¬ nolegle do siebie niklowe anody o powierzchni jedno¬ stronnej 0,5 dm2 kazda, oraz uchwyt sluzacy do za¬ wieszania katod stalowych piaskowanych, które pokry¬ wane sa powloka stopowa nikiel — wanad.Katode o powierzchni jednostronnej 0,5 dm2 UAtawia sie równolegle do anod i w równej odleglosci od nich, a nastepnie podlacza zródlo pradu stalego ustalajac natezenie pradu I = 3 A co odpowiada katodowej gestosci pradu Dk— 3 A/dm2 oraz objetosciowej ge¬ stosci pradu Dv= 3 A/dm2. Temperatura kapieli w trakcie trwania procesu galwanicznego winna byc stala i wynosic t = 40°C. Proces ten nalezy prowadzic w ciagu takiego okresu czasu az kapiel osiagnie wartosc pH = 6.5. Wynosi on okolo t = 2 godz., co pozwoli na nalozenie powloki stopowej nikiel — wanad o gru¬ bosci h = 30—40 \jm. Po nalozeniu powloki elektrode nalezy odlaczyc od zródla pradu stalego, wyjac z kapieli, wyplukac i wysuszyc.Przed przystapieniem do powtórnego uzycia kapieli nalezy obnizyc jej pH do wartosci pH = 3,0, oraz skorygowac stezenie siarczanu wanadylowego do zale¬ canej ilosci VOS04»H20 równej 400 mg/dm3, to znaczy nalezy dodac okolo 100—150 mg VOS04«H20.Tak przygotowana elektroda wykazuje obnizone nad¬ napiecie wodoru oraz obnizone napiecie zaciskowe elek¬ trolizera w warunkach przemyslowej elektrolizy wody. PL PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób otrzymywania powlok galwanicznych o obni¬ zonym nadnapieciu wodoru znamienny rym, ze do pod¬ stawowej kapieli galwanicznej do niklowania wprowa¬ dza sie w ilosci do 20 g/dm3 a korzystnie 0,4—0,5 g/dm3 dodatek soli zawierajacej wanad w postaci kationu i zmienia w czasie nakladania galwanicznej powloki stopowej wartosc pH kapieli do wantosci 1,0 do 9,0 a korzystnie 3,0—6,5 droga korekcji, wzglednie samo¬ czynnie poprzez stosowanie objetosciowej gestosci oradu w granicach 0,2—5 A/dm3, a korzystnie 3 A/dm3. C-YiLLNJA1 \}r edu Patentowego Cena 10 zl WDA — Zaklad Typograficzny. Zam. 2128. Naklad 120 egz. PL PL