RU2383660C1 - Method of fabrication of electrode for electrolysis of water solutions of alkali metal chlorides - Google Patents
Method of fabrication of electrode for electrolysis of water solutions of alkali metal chlorides Download PDFInfo
- Publication number
- RU2383660C1 RU2383660C1 RU2008126815/15A RU2008126815A RU2383660C1 RU 2383660 C1 RU2383660 C1 RU 2383660C1 RU 2008126815/15 A RU2008126815/15 A RU 2008126815/15A RU 2008126815 A RU2008126815 A RU 2008126815A RU 2383660 C1 RU2383660 C1 RU 2383660C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- titanium
- oxide
- coating
- ruthenium
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электрохимических производств, конкретно к технологии процесса изготовления и регенерации окиснометаллического электрода, применяемого в качестве анода при электролизе растворов хлоридов щелочных металлов, например при получении хлора, каустической соды, хлората натрия, гипохлорита.The invention relates to the field of electrochemical production, specifically to a process technology for the manufacture and regeneration of an oxide-metal electrode used as an anode in the electrolysis of alkali metal chloride solutions, for example, in the production of chlorine, caustic soda, sodium chlorate, hypochlorite.
Известен электрод для электрохимических процессов, содержащий электропроводную основу из титана или тантала, на которую нанесено активное покрытие, состоящее из окиси металла платиновой группы и смеси окислов металлов, содержащей окисел титана или тантала и, по меньшей мере, один окисел легирующего металла, выбранного из группы: олово, серебро, хром, лантан, алюминий, кобальт, сурьма, молибден, никель, железо, вольфрам, ванадий, фосфор, бор, бериллий, натрий, кальций, стронций, свинец, медь, висмут. Окисел легирующего металла берется в количестве 0,1-50% от веса двуокиси титана или пятиокиси тантала. Отношение содержания платиновой группы к остальным металлам окисного покрытия составляет 20:100-85:100. [Патент США №3948751]. Недостатком указанного электрода является низкая стойкость анодного покрытия и высокое перенапряжение на электролизерах.A known electrode for electrochemical processes containing an electrically conductive base of titanium or tantalum, on which an active coating is applied, consisting of a metal oxide of a platinum group and a mixture of metal oxides containing oxide of titanium or tantalum and at least one oxide of an alloying metal selected from the group : tin, silver, chromium, lanthanum, aluminum, cobalt, antimony, molybdenum, nickel, iron, tungsten, vanadium, phosphorus, boron, beryllium, sodium, calcium, strontium, lead, copper, bismuth. The alloying metal oxide is taken in an amount of 0.1-50% by weight of titanium dioxide or tantalum pentoxide. The ratio of the content of the platinum group to the remaining metals of the oxide coating is 20: 100-85: 100. [US Patent No. 3948751]. The disadvantage of this electrode is the low resistance of the anode coating and high overvoltage on the cells.
Известен электрод для электрохимического получения хлора и щелочи, содержащий основу из вентильного металла с нанесенным на нее активным покрытием из смеси окислов олова, рутения и титана, причем ингредиенты взяты в следующем соотношении, % мол.:A known electrode for the electrochemical production of chlorine and alkali, containing a valve metal base with an active coating deposited on it from a mixture of tin, ruthenium and titanium oxides, the ingredients are taken in the following ratio, mol%:
Активное покрытие электрода в своем составе имеет повышенное содержание олова, что снижает его каталитические свойства. [Патент SU №1468970].The active coating of the electrode in its composition has a high tin content, which reduces its catalytic properties. [Patent SU No. 1468970].
Известен электрод для электрохимических процессов, содержащий токоподводящую подложку из пленкообразующего металла с нанесенным на нее покрытием, состоящим из окисла или смеси окислов благородных металлов: платины, иридия, родия, палладия, рутения, рения, осмия. Покрытие может содержать дополнительно окись или смесь окислов неблагородных металлов: марганца, свинца, хрома, кобальта железа, титана, тантала, циркония, а также кремния в количестве менее 50% от веса окисла или смеси окислов благородных металлов. [Патент SU №416925].A known electrode for electrochemical processes, containing a conductive substrate of a film-forming metal coated with it, consisting of an oxide or a mixture of noble metal oxides: platinum, iridium, rhodium, palladium, ruthenium, rhenium, osmium. The coating may additionally contain an oxide or a mixture of oxides of base metals: manganese, lead, chromium, cobalt of iron, titanium, tantalum, zirconium, as well as silicon in an amount of less than 50% by weight of the oxide or mixture of oxides of noble metals. [Patent SU No. 416925].
Недостаток известного способа изготовления электрода заключается в невысокой его стойкости.The disadvantage of this method of manufacturing an electrode is its low resistance.
Известен электрод для электролиза водного раствора галогенида металла, содержащий электропроводную основу из вентильного металла с нанесенной на ее поверхность активной массой, содержащей окись иридия, окись вентильного металла и окись неблагородного металла при следующем содержании ингредиентов, % мол.:A known electrode for the electrolysis of an aqueous solution of a metal halide containing an electrically conductive base from a valve metal with an active mass deposited on its surface containing iridium oxide, oxide of a valve metal and base metal oxide with the following ingredients, mol%:
Основа электрода выполнена из титана, тантала, ниобия, циркония или их сплавов. [Патент SU №1056911]. Работа такого электрода в солевом растворе связана с повышенной растворимостью иридия при его повышенном содержании, а повышенное содержание окиси олова ухудшает электрокаталитические свойства покрытия.The base of the electrode is made of titanium, tantalum, niobium, zirconium or their alloys. [SU patent No. 1056911]. The operation of such an electrode in a saline solution is associated with an increased solubility of iridium with its increased content, and an increased content of tin oxide impairs the electrocatalytic properties of the coating.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электрод для электролиза водных растворов хлоридов щелочных металлов, содержащий основу из вентильного металла с нанесенным на нее покрытием из смеси окислов титана, иридия и рутения. [Патент SU №1401072]. Недостатком известного электрода является недостаточная стойкость электрода.The closest to the invention in technical essence and the achieved result is an electrode for the electrolysis of aqueous solutions of alkali metal chlorides, containing a valve metal base coated with a mixture of titanium, iridium and ruthenium oxides. [Patent SU No. 1401072]. A disadvantage of the known electrode is the lack of resistance of the electrode.
Задача изобретения - повышение стойкости электрода.The objective of the invention is to increase the resistance of the electrode.
Техническим результатом, достижение которого обеспечивается при использовании изобретения, является увеличение срока службы электрода.The technical result, which is achieved by using the invention, is to increase the service life of the electrode.
Поставленная задача решается способом изготовления электрода для электролиза водных растворов хлоридов щелочных металлов, который включает предварительную обработку поверхности титановой основы электрода, нанесение на нее покрытия из терморазлагаемых соединений титана, иридия и рутения, с их последующей термообработкой в окислительной атмосфере с получением электрокаталитического покрытия, содержащего окислы титана, иридия и рутения, а именно его особенностью, которая заключается в том, что поверхность электрокаталитического покрытия дополнительно обрабатывают 20-25%-ным водным раствором перекиси водорода распылением его в количестве 80-140 г/м2 с последующей термообработкой при температуре 450-480°С.The problem is solved by a method of manufacturing an electrode for the electrolysis of aqueous solutions of alkali metal chlorides, which includes pre-treatment of the surface of the titanium base of the electrode, coating it with thermally decomposable compounds of titanium, iridium and ruthenium, followed by heat treatment in an oxidizing atmosphere to obtain an electrocatalytic coating containing oxides titanium, iridium and ruthenium, namely its feature, which consists in the fact that the surface of the electrocatalytic coating ytiya further treated with 20-25% aqueous hydrogen peroxide solution by spraying it in an amount of 80-140 g / m 2, followed by heat treatment at a temperature of 450-480 ° C.
Кроме того, особенность заявляемого способа состоит в том, что термообработку в окислительной атмосфере осуществляют при температуре 370-480°С, а обработку поверхности электрокаталитического покрытия перекисью водорода и его последующую термообработку осуществляют, по меньшей мере, один раз. Кроме того, электрокаталитическое покрытие содержит окислы титана, иридия и рутения при следующем соотношении компонентов, (% вес.): окись титана - 50-52, окись иридия - 30-32, окись рутения - 17-19. И кроме того, электрокаталитическое покрытие дополнительно содержит окислы олова и кобальта при следующем соотношении компонентов (% вес): окись титана - 48-51, окись иридия - 28-31, окись рутения - 16-18, окись олова - 2-3, окись кобальта - 0,5-1,5.In addition, a feature of the proposed method is that the heat treatment in an oxidizing atmosphere is carried out at a temperature of 370-480 ° C, and the surface treatment of the electrocatalytic coating with hydrogen peroxide and its subsequent heat treatment is carried out at least once. In addition, the electrocatalytic coating contains oxides of titanium, iridium and ruthenium in the following ratio of components (% wt.): Titanium oxide - 50-52, iridium oxide - 30-32, ruthenium oxide - 17-19. And in addition, the electrocatalytic coating additionally contains tin and cobalt oxides in the following ratio of components (% weight): titanium oxide - 48-51, iridium oxide - 28-31, ruthenium oxide - 16-18, tin oxide - 2-3, oxide cobalt - 0.5-1.5.
ПримерExample
На титановую основу электрода, предварительно прошедшую дробеструйную обработку, обезжиривание и травление, наносят покрывной раствор - смешанный раствор из следующих терморазлагаемых компонентов: гексахлориридиевая кислота, гидрооксотрихлоридрутения и треххлористый титан.A coating solution, a mixed solution of the following thermally degradable components: hexachloridiric acid, hydroxycotrichloridruthenium and titanium trichloride is applied to the titanium base of the electrode, previously shot-blasted, degreased and etched.
Покрывной раствор готовят из исходных растворов:A coating solution is prepared from stock solutions:
Водного раствора гидрооксотрихлорида рутения (Ru (ОН)Cl3) с концентрацией 120-180 г/л, водного раствора треххлористого титана (TiCl3) 190-250 г/л и водного раствора гексахлориридиевой кислоты с концентрацией 100-150 г/л.An aqueous solution of ruthenium hydroxide trichloride (Ru (OH) Cl 3 ) with a concentration of 120-180 g / l, an aqueous solution of titanium trichloride (TiCl 3 ) 190-250 g / l and an aqueous solution of hexachloridiric acid with a concentration of 100-150 g / l.
Покрывной раствор, содержащий кроме вышеуказанных компонентов соединения олова и кобальта, получают растворением в нем соли кобальта двуххлористого 6-водного и соли четыреххлористого олова 5-водного.A coating solution containing, in addition to the above components of the tin and cobalt compound, is prepared by dissolving the cobalt salt of 6-aqueous dichloride and the 5-aqueous tin tetrachloride salt therein.
Покрывной раствор наносят на рабочую поверхность электрода послойно напылением в электростатическом поле и с расходом на один слой 33-44 мл/м2, что соответствует 1,33-1,78 г/м2 основного вещества в результате нанесения активного покрытия в количестве 9-12 слоев.The coating solution is applied to the working surface of the electrode by layer-by-layer spraying in an electrostatic field and with a flow rate of 33-44 ml / m 2 per layer, which corresponds to 1.33-1.78 g / m 2 of the main substance as a result of applying the active coating in an amount of 9- 12 layers.
После нанесения каждого слоя электрод подвергают сушке подогретым воздухом в течение 5-10 мин, а затем термообработке при температуре 370-400°С первые 3-4 слоя, а последующие слои - при температуре 400-480°С.After applying each layer, the electrode is subjected to drying with heated air for 5-10 minutes, and then heat treatment at a temperature of 370-400 ° C for the first 3-4 layers, and subsequent layers at a temperature of 400-480 ° C.
Многослойное нанесение вышеуказанного покрывного раствора на поверхность электрода позволяет получить электроды с электрокаталитическим покрытием с содержанием в нем окислов металлов: смеси окислов титана, иридия, рутения при соотношении (% вес.): 50-52:30-32:17-19 соответственно; и смеси окислов титана, иридия, рутения, олова и кобальта при соотношении, % вес.: 48-51:28-31:16-18:2-3:0,5-1,5 соответственноThe multilayer deposition of the above coating solution on the surface of the electrode makes it possible to obtain electrodes with an electrocatalytic coating containing metal oxides in it: mixtures of titanium, iridium, and ruthenium oxides at a ratio (wt%): 50-52: 30-32: 17-19, respectively; and mixtures of oxides of titanium, iridium, ruthenium, tin and cobalt in the ratio,% weight: 48-51: 28-31: 16-18: 2-3: 0.5-1.5, respectively
Далее на рабочую поверхность электрода наносят 20-25%-ный водный раствор перекиси водорода распылением в количестве 80-140 г/м2 и проводят термообработку при температуре 450-480°С.Next, a 20-25% aqueous solution of hydrogen peroxide is sprayed in an amount of 80-140 g / m 2 on the working surface of the electrode and heat treatment is carried out at a temperature of 450-480 ° C.
По вышеописанному способу изготовления электрода с нанесением активного покрытия было изготовлено 6 образцов с одинаковым каталитическим покрытием, % вес.: TiO2 - 51; IrO2 - 31; RuO2 - 18.According to the above-described method of manufacturing an electrode with the application of an active coating, 6 samples with the same catalytic coating were made,% weight: TiO 2 - 51; IrO 2 - 31; RuO 2 - 18.
Образец 1 после нанесения каталитического покрытия вышеуказанным способом не обрабатывали перекисью водорода, соответственно не проводили дополнительную термообработку.Sample 1 after applying the catalytic coating by the above method was not treated with hydrogen peroxide, respectively, did not conduct additional heat treatment.
Образец 2 обработали перекисью водорода один раз с последующей термообработкой.Sample 2 was treated with hydrogen peroxide once, followed by heat treatment.
Образец 3 обработали перекисью водорода с соответствующей термообработкой 2 раза, 4 образец - 3 раза, 5 образец - 4 раза, 6 образец - 5 раз.Sample 3 was treated with hydrogen peroxide with appropriate heat treatment 2 times, 4 sample 3 times, 5 sample 4 times, 6 sample 5 times.
Стойкость электродов (образцов) оценивали по показателям износостойкости (определение весовых потерь) по методу переменной полярности и амальгамации и измерению анодного потенциала в условиях хлорного электролиза при различной плотности тока. Значения характеристик, полученных в результате испытаний, приведены в таблице 1.The resistance of the electrodes (samples) was evaluated by wear resistance (determination of weight loss) by the method of alternating polarity and amalgamation and by measuring the anode potential under conditions of chlorine electrolysis at various current densities. The values of the characteristics obtained as a result of the tests are shown in table 1.
Сущность метода переменной полярности и амальгамации заключается в следующем: испытуемый образец при плотности тока 100000 А/м2 в растворе хлорида натрия с концентрацией 300 г/л подвергают переменной анодной и катодной поляризации в течение 40 мин. Затем электрод опускают на 30 с в амальгаму натрия с концентрацией 0,2% мас.. После этих испытаний электрод промывают в дистиллированной воде, сушат и определяют потерю весаThe essence of the method of variable polarity and amalgamation is as follows: the test sample at a current density of 100,000 A / m 2 in a solution of sodium chloride with a concentration of 300 g / l is subjected to alternating anodic and cathodic polarization for 40 minutes. Then the electrode is lowered for 30 s into a sodium amalgam with a concentration of 0.2% by weight. After these tests, the electrode is washed in distilled water, dried and weight loss is determined
Измерение потенциала анода проводят в условиях хлорного электролиза: концентрация раствора хлорида натрия 300 г/л, температура 60°С, рН 3,5-4,0, плотность тока 5000, 7500 и 10000 А/м2.The measurement of the potential of the anode is carried out under the conditions of chlorine electrolysis: the concentration of sodium chloride solution is 300 g / l, temperature 60 ° C, pH 3.5-4.0, current density 5000, 7500 and 10000 A / m 2 .
Кроме того, были изготовлены еще 12 образцов. Композиционный состав активного покрытия изготовленных образцов соответствует указанным данным в таблице 2.In addition, another 12 samples were made. The composition of the active coating of the manufactured samples corresponds to the specified data in table 2.
Стойкость электродов (образцов) оценивали по показателям износостойкости (на определение весовых потерь) по методу переменной полярности и амальгамации и измерению анодного потенциала в условиях хлорного электролиза при различной плотности тока. Значения характеристик, полученных в результате испытаний, приведены в таблицах 3 и 4.The resistance of the electrodes (samples) was evaluated by wear resistance (to determine the weight loss) by the method of alternating polarity and amalgamation and by measuring the anode potential under conditions of chlorine electrolysis at different current densities. The values of the characteristics obtained as a result of the tests are shown in tables 3 and 4.
Как видно из результатов, проведенных в таблице 1, трехкратная обработка поверхности электрода перекисью водорода с последующей дополнительной термообработкой улучшает электрокаталитические свойства анодного покрытия и, как следствие, эксплуатационные характеристики электрода, последующая обработка не ведет к существенному изменению качества покрытия.As can be seen from the results of Table 1, a three-fold treatment of the electrode surface with hydrogen peroxide followed by additional heat treatment improves the electrocatalytic properties of the anode coating and, as a result, the performance of the electrode, subsequent processing does not significantly change the quality of the coating.
Авторами заявляемого технического решения были проведены дополнительные исследования известными способами, в результате которых установлено, что обработка поверхности анода после нанесения электрокаталитического покрытия перекисью водорода с последующей термообработкой способствует уплотнению электрокаталитического слоя и приводит к исключению микротрещин, пористости и рыхлости покрытия.The authors of the claimed technical solution conducted additional studies by known methods, as a result of which it was found that the surface treatment of the anode after applying the electrocatalytic coating with hydrogen peroxide followed by heat treatment contributes to the compaction of the electrocatalytic layer and eliminates microcracks, porosity and friability of the coating.
Преимуществом заявляемого способа изготовления электрода является улучшение качественных характеристик электрода: повышение износостойкости электрокаталитического покрытия и уменьшение анодного потенциала. Повышение износносостойкости покрытия электрода позволяет увеличить срок промышленной эксплуатации электродов до 24 месяцев.The advantage of the proposed method for manufacturing the electrode is to improve the quality characteristics of the electrode: increasing the wear resistance of the electrocatalytic coating and reducing the anode potential. Increasing the wear resistance of the electrode coating allows you to increase the life of the electrodes up to 24 months.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008126815/15A RU2383660C1 (en) | 2008-07-01 | 2008-07-01 | Method of fabrication of electrode for electrolysis of water solutions of alkali metal chlorides |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008126815/15A RU2383660C1 (en) | 2008-07-01 | 2008-07-01 | Method of fabrication of electrode for electrolysis of water solutions of alkali metal chlorides |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008126815A RU2008126815A (en) | 2010-01-10 |
RU2383660C1 true RU2383660C1 (en) | 2010-03-10 |
Family
ID=41643749
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008126815/15A RU2383660C1 (en) | 2008-07-01 | 2008-07-01 | Method of fabrication of electrode for electrolysis of water solutions of alkali metal chlorides |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2383660C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2789597C2 (en) * | 2018-12-03 | 2023-02-06 | Индустрие Де Нора С.П.А. | Electrode for electrolytic gas extraction |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112195482B (en) * | 2020-10-15 | 2023-05-16 | 昆明冶金研究院有限公司 | Composite titanium anode plate and preparation method thereof |
-
2008
- 2008-07-01 RU RU2008126815/15A patent/RU2383660C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2805753C2 (en) * | 2018-02-28 | 2023-10-23 | Мануфектуринг Системс Лимитед | Device and method of catalysis |
RU2789597C2 (en) * | 2018-12-03 | 2023-02-06 | Индустрие Де Нора С.П.А. | Electrode for electrolytic gas extraction |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008126815A (en) | 2010-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1060229C (en) | Electrode and preparation thereof | |
EP1616046B1 (en) | Electrocatalytic coating with platinium group metals and electrode made therefrom | |
KR101135887B1 (en) | High efficiency hypochlorite anode coating | |
AU2004323018B2 (en) | Pd-containing coating for low chlorine overvoltage | |
JP5968899B2 (en) | Anode for electrolysis of chlorine | |
JP2006515389A5 (en) | ||
US8142898B2 (en) | Smooth surface morphology chlorate anode coating | |
KR20120036779A (en) | Multi-layer mixed metal oxide electrode and method for making same | |
JPH05148676A (en) | Electrode, preparation thereof, electrolytic cell having said electrode and method of electrolysis | |
JP6920998B2 (en) | Anode for electrolysis generation of chlorine | |
JPS6136075B2 (en) | ||
JP2019119930A (en) | Chlorine generating electrode | |
RU2383660C1 (en) | Method of fabrication of electrode for electrolysis of water solutions of alkali metal chlorides | |
RU2379380C2 (en) | High-efficiency anode coating for producing hypochlorite | |
JP2836840B2 (en) | Electrode for chlorine generation and method for producing the same | |
HU199574B (en) | Process for production of electrode suitable to electrolize of alkalchlorid watery solutions | |
EP2655693B1 (en) | Electrode for electrolytic cell | |
JP7399117B2 (en) | Anode for electrolytic generation of chlorine | |
JPH03188291A (en) | Electrolytic catalyst coating | |
KR102576668B1 (en) | Electrode for Electrolysis | |
TW202122635A (en) | Electrode for electrochemical evolution of hydrogen | |
RU2425176C2 (en) | Method to produce electrode, electrode (versions) and electrolytic cell (versions) | |
RU2791363C2 (en) | Anode for electrolytic chlorine recovery | |
EP4273301A1 (en) | Hypochlorous acid generating electrode | |
WO2024008895A2 (en) | Electrode for electrolytic evolution of gas |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |