RU2007111999A

RU2007111999A - Способ получения электрода, электрод (варианты) и электролитическая ячейка (варианты)

Info

Publication number: RU2007111999A
Application number: RU2007111999/02A
Authority: RU
Inventors: Дино Ф. ДиФРАНКО (US); Дино Ф. ДиФРАНКО; Кеннет Л. ХАРДИ (US); Кеннет Л. Харди
Original assignee: Элтек Систимс Копэрейшн (US); Элтек Систимс Копэрейшн
Priority date: 2004-09-01
Filing date: 2004-09-01
Publication date: 2008-10-10
Also published as: RU2425176C2

Claims

1. Способ получения электрода для электролиза галогенсодержащего раствора с уменьшенным рабочим потенциалом электролиза, в котором сначала получают основу из вентильного металла, на которую наносят промежуточный электрокаталитический покровный слой, а затем на указанную основу из вентильного металла наносят верхний покровный слой раствора смеси оксидов переходных металлов, по существу состоящей из оксидов по меньшей мере одного металла, выбранного из группы, включающей палладий, родий и кобальт, в количестве от приблизительно 0,01 до приблизительно 10 мол.% в расчете на суммарное содержание оксидов переходных металлов в покрытии.

2. Способ по п.1, в котором указанная основа из вентильного металла выполнена в виде по меньшей мере одной формы, выбранной из группы, включающей сетку, лист, стержень, трубку, штампованную пластину и проволоку, а указанный вентильный металл представляет собой по меньшей мере одно вещество, выбранное из группы, включающей титан, тантал, аллюминий, гафний, ниобий, цирконий, молибден и вольфрам, их сплавы и интерметаллические смеси.

3. Способ по п.2, в котором поверхность указанной основы электрода из вентильного металла представляет собой шероховатую поверхность, которую получают посредством по меньшей мере одного метода, выбранного из группы, включающей межкристаллитное травление, дробеструйную обработку, насечку, шлифовку абразивом и плазменное напыление.

4. Способ по п.3, в котором на указанную шероховатую поверхность в качестве подготовительного слоя наносят оксидокерамический защитный слой.

5. Способ по п.3, в котором указанный промежуточный электрокаталитический покровный слой включает металл или оксид металла платиновой группы, магнетит, феррит, шпинель оксида кобальта, оксид олова и оксид сурьмы, и/или содержит смешанный кристаллический материал, включающий по крайней мере один оксид вентильного металла и по крайней мере один оксид металла платиновой группы, и/или содержит по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, включающей диоксид марганца, диоксид свинца, платинаты-заместители, никель-никель оксид и смесь оксидов никеля и лантана.

6. Способ по п.5, в котором указанный оксид переходного металла в составе указанного верхнего покровного слоя представляет собой оксид палладия, присутствующий в количестве от приблизительно 0,1 до приблизительно 8 мол.%.

7. Способ по п.1, в котором дополнительно осуществляют нагревание указанного покрытия, которое осуществляют прокаливанием при температуре по крайней мере от приблизительно 350 до приблизительно 550°С в течение времени по крайней мере от приблизительно 3 до приблизительно 20 мин.

8. Способ по п.1, в котором указанный электрод представляет собой анод, который используют в процессе получения по меньшей мере одного вещества, выбранного из группы, включающей хлор, хлорат и гипохлорит.

9. Способ по п.1, в котором уменьшение рабочего потенциала составляет от приблизительно 10 до приблизительно 100 мВ.

10. Способ по п.1, в котором указанный промежуточный электрокаталитический покровный слой и указанный верхний покровный слой наносят на указанную основу из вентильного металла посредством одного способа, выбранного из группы, включающей центрифугирование растворов, погружение в потоке, нанесение кистью, нанесение валиком и нанесение напылением.

11. Электролитическая ячейка для электролиза галогенсодержащего раствора, содержащая электрод, полученный способом по п.1.

12. Электрод с электрокаталитическим покрытием для электролиза галогенсодержащего раствора, который включает основу электрода из вентильного металла, на которую нанесен покровный слой, включающий электрохимически активное покрытие, содержащее смесь оксидов переходных металлов, по существу состоящую из по меньшей мере одного оксида, выбранного из группы, включающей оксиды платины, родия или кобальта, в количестве от приблизительно 0,01 до приблизительно 10 мол.% в расчете на суммарное содержание оксидов переходных металлов в составе покрытия, а также смесь оксидов металлов платиновой группы и необязательно оксид вентильного металла в количестве не более 25 мол.%, причем указанная смесь оксидов металлов платиновой группы по существу состоит из по меньшей мере одного оксида металла, выбранного из группы, включающей оксиды рутения и иридия, в количестве от приблизительно 5 до приблизительно 50 мол.% рутения, от приблизительно 50 до приблизительно 95 мол.% иридия в расчете на 100 мол.% металлов в составе покрытия, а указанное электрохимически активное покрытие обеспечивает уменьшение рабочего потенциала во время указанного электролиза.

13. Электрод по п.12, в котором указанная основа электрода из вентильного металла представляет собой основу, выбранную из группы, включающей сетку, лист, стержень, трубку, штампованную пластину и проволоку, а указанная основа электрода из вентильного металла представляет собой по меньшей мере одно вещество, выбранное из группы, включающей титан, тантал, алюминий, гафний, ниобий, цирконий, молибден и вольфрам, их сплавы и интерметаллические смеси.

14. Электрод по п.13, в котором поверхность указанной основы электрода из вентильного металла представляет собой шероховатую поверхность, которую получают посредством по меньшей мере одного метода, выбранного из группы, включающей межкристалитное травление, дробеструйную обработку, насечку, шлифовку абразивом и термонапыление.

15. Электрод по п.14, в котором на указанную шероховатую поверхность в качестве подготовительного слоя наносят оксидокерамический защитный слой.

16. Электрод по п.13, в котором указанное электрокаталитическое покрытие включает указанный оксид вентильного металла.

17. Электрод по п.17, в котором указанный оксид вентильного металла представляет собой по меньшей мере один оксид, выбранный из группы, включающей оксиды титана, тантала, циркония, ниобия, гафния, оксид олова, а содержание указанного оксида вентильного металла составляет от приблизительно 0,1 до приблизительно 25 мол. %.

18. Электрод по п.14, в котором молярное соотношение оксида рутения и оксида иридия составляет от приблизительно 1:1 до приблизительно 1:4.

19. Электрод по п.15, в котором молярное соотношение указанных оксидов металлов платиновой группы и указанного оксида вентильного металла находится в интервале от приблизительно 4:1 до приблизительно 1:4.

20. Электрод по п.19, в котором на указанное электрокаталитическое покрытие наносят по крайней мере один верхний покровный слой, включающий покрытие на основе оксида вентильного металла или на основе оксида олова или их смесей.

21. Электрод по п.12, в котором указанный оксид переходного металла представляет собой оксид палладия, присутствующий в количестве от приблизительно 0,1 до приблизительно 8 мол.%.

22. Электрод по п.12, в котором указаное покрытие дополнительно включает оксид иридия в количестве от приблизительно 1 до приблизительно 25 мол.% в расчете на 100 мол.% содержания металлов в покрытии, а отношение металлического рутения к иридию составляет от приблизительно 1:1 до приблизительно 99:1.

23. Электрод, включающий основу из вентильного металла, используемый в электрокаталитических процессах для электролиза галогенсодержащего раствора, в котором на указанную основу из вентильного металла нанесено электрокаталитическое поверхностное покрытие, по существу состоящее из смеси оксидов по меньшей мере одного переходного металла, выбранного из группы, включающей палладий, родий и кобальт, в комбинации с оксидом рутения, оксидом титана и одним или более оксидами, выбранными из группы, включающей оксид олова и оксид сурьмы, в количестве по крайней мере от приблизительно 0,01 до приблизительно 10 мол.% указаного оксида переходного металла, по крайней мере от 10 до приблизительно 30 мол.% рутения и по крайней мере от приблизительно 50 до приблизительно 85 мол.% титана в расчете на 100 мол.% суммарного содержания металлов в покрытии, причем указанное электрокаталитическое покрытие обеспечивает уменьшение рабочего потенциала во время указанного электролиза.

24. Электрод по п.23, в котором содержание указанного оксида рутения составляет от приблизительно 10 до приблизительно 25 мол.%, а содержание указанного титана составляет от приблизительно 60 до приблизительно 75 мол.% в расчете на 100 мол. % суммарного содержания металла в покрытии.

25. Электрод по п.23, в котором указанное покрытие содержит от приблизительно 5 до приблизительно 20 мол.% оксида сурьмы в расчете на 100 мол.% суммарного содержания металла в покрытии.

26. Электрод по п.23, в котором указанное покрытие содержит от приблизительно 2 до приблизительно 20 мол.% оксида олова в расчете на 100 мол.% суммарного содержания металла в покрытии.

27. Электрод по п.23, в котором указанное покрытие содержит от приблизительно 10 до приблизительно 15 мол.% оксида сурьмы и от приблизительно 2 до приблизительно 15 мол.% оксида олова в расчете на 100 мол.% суммарного содержания металла в покрытии.

28. Электрод по п.23, в котором отношение металлического рутения к сурьме или олову составляет от приблизительно 2:1 до приблизительно 0,1:1, а отношение титана к сурьме или олову составляет от приблизительно 19:1 до приблизительно 1:1.

29. Электрод по п.23, в котором указанное покрытие представляет собой покрытие на водной основе.

30. Электрод по п.23, в котором указанное покрытие дополнительно включает оксид иридия в количестве от приблизительно 1 до приблизительно 25 мол.% в расчете на 100 мол.% суммарного содержания металла в покрытии, а отношение металлического рутения к иридию составляет от приблизительно 1:1 до приблизительно 99:1.

31. Электрод по п.23, который обеспечивает уменьшение рабочего потенциала во время указанного электролиза на величину от приблизительно 10 до приблизительно 100 мВ.

32. Электролитическая ячейка для электролиза хлорщелочного раствора, включающая электрод по п.23.

33. Электрод для электролиза галогенсодержащего раствора, который включает основу из вентильного металла, на которую нанесено электрокаталитическое поверхностное покрытие, по существу состоящее из смеси оксидов по меньшей мере одного переходного металла, выбранного из группы, включающей палладий, родий и кобальт, в комбинации с оксидом рутения, оксидом иридия и оксидом титана в количествах по крайней мере от приблизительно 0,01 до приблизительно 10 мол.% указанного оксида переходного металла, по крайней мере от приблизительно 15, но не более чем приблизительно 25 мол.% оксида иридия, от приблизительно 35 до приблизительно 50 мол.% оксида рутения и по крайней мере от приблизительно 30, но не более чем 45 мол.% оксида титана в расчете на 100 мол.% суммарного содержания оксидов в покрытии, причем молярное соотношение оксида титана и общего количества оксидов иридия и рутения составляет менее чем 1:1, а молярное соотношение оксида рутения и оксида иридия составляет от более 1,5:1 вплоть до 3:1, и указанное электрокаталитическое покрытие обеспечивает уменьшение рабочего потенциала во время указанного электролиза.

34. Электрод по п.33, в котором указанный оксид переходного металла представляет собой оксид палладия, присутствующий в количестве от приблизительно 0,1 до приблизительно 8 мол.%.

35. Электрод по п.33, в котором указанный рабочий потенциал уменьшается на величину от приблизительно 10 до приблизительно 100 мВ.

36. Электролитическая ячейка для электролиза галогенсодержащих растворов по п.33.

37. Электрод для электролиза галогенсодержащего раствора, который включает основу из вентильного металла, на которую нанесено электрокаталитическое поверхностное покрытие, по существу состоящее из смеси оксидов по меньшей мере одного переходного металла, выбранного из группы, включающей палладий, родий и кобальт, в комбинации с оксидом рутения, оксидом иридия и оксидом титана, в количествах по крайней мере от приблизительно 0,01 до приблизительно 10 мол.% указанных оксидов переходных металлов, от приблизительно 10 до приблизительно 30 мол.% рутения, от приблизительно 2 до приблизительно 20 мол.% иридия и от приблизительно 50 до приблизительно 85 мол.% титана, причем указанное электрокаталитическое покрытие обеспечивает уменьшение рабочего потенциала во время указанного электролиза.

38. Электрод по п.37, в котором указанный оксид переходного металла представляет собой оксид палладия, присутствующий в количестве от приблизительно 0,1 до приблизительно 8 мол.%.

39. Электрод по п.37, в котором указанный рабочий потенциал уменьшается на величину от приблизительно 10 до приблизительно 100 мВ.

40. Электролитическая ячейка для электролиза галогенсодержащого раствора, содержащая электрод по п.37.