RU2478142C1 - Способ получения композиций карбида вольфрама с платиной - Google Patents
Способ получения композиций карбида вольфрама с платиной Download PDFInfo
- Publication number
- RU2478142C1 RU2478142C1 RU2011137726/07A RU2011137726A RU2478142C1 RU 2478142 C1 RU2478142 C1 RU 2478142C1 RU 2011137726/07 A RU2011137726/07 A RU 2011137726/07A RU 2011137726 A RU2011137726 A RU 2011137726A RU 2478142 C1 RU2478142 C1 RU 2478142C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- platinum
- chloride
- tungsten carbide
- melt
- temperature
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Abstract
Изобретение относится к электрохимическому способу получения композиций карбида вольфрама с платиной и может быть использовано для создания нового поколения топливных элементов и электролизеров для электрохимического получения водорода. Получение композиции карбида вольфрама с платиной, обладающей повышенной электрокаталитической активностью, снижение температуры электрохимического синтеза целевого продукта, а также повышение скорости синтеза целевого продукта при уменьшении затрат электроэнергии является техническим результатом предложенного изобретения. Для электрохимического синтеза композиции карбида вольфрама с платиной используют электролит, содержащий хлорид натрия, хлорид калия, хлорид цезия, фтороксивольфрамат натрия, платинохлористоводородную кислоту. Электролиз проводят в трехэлектродной кварцевой ячейке, где катодом служит стеклоуглеродный тигель, при температуре 550°C, при плотностях тока 0,1-1,0 А/см, а в качестве источника углерода используют диоксид углерода. 2 пр.
Description
Изобретение относится к электрохимическому получению композиций карбида вольфрама с платиной и может быть использовано для создания нового поколения топливных элементов и электролизеров для электрохимического получения водорода.
Известен способ получения карбидов вольфрама электрохимическим восстановлением хлоридно-оксидных расплавленных систем под избыточным давлением диоксида углерода [Шаповал В.И., Кушхов Х.Б., Новоселова И.А. Высокотемпературный электрохимический синтез карбида вольфрама. // Журнал прикладной химии, №.5, 1985, стр.1027-1030], где в качестве электролита для получения карбидов вольфрама используют расплав KCl-NaCl-Na2WO4-MgCl2-CO2, электролиз проводят при температуре 700°C и плотности тока 0,1-0,5 А/см2. Продуктом электрохимического синтеза являются карбиды вольфрама WC, W2C.
Известен способ получения карбидов вольфрама электрохимическим восстановлением поливольфраматных расплавов под избыточным давлением диоксида углерода [Кушхов Х.Б., Новоселова И.А., Шаповал В.И., Тищенко А.А. Особенности электрохимического восстановления поливольфраматных расплавов под избыточным давлением диоксида углерода. // Электрохимия, т.28, вып.5, 1992, стр.779-784], где в качестве электролита для получения карбидов вольфрама используют расплав Na2WO4-Li2WO4-CO2, электролиз проводят при температуре 900°C и плотности тока 0,1-0,20 А/см2. Продуктом электрохимического синтеза являются карбиды вольфрама WC, W2C.
Общим недостатком приведенных аналогов является невысокая электрокаталитическая активность получаемых карбидов вольфрама, трудность в отмывке целевого продукта от расплава, содержащего вольфрамат натрия и высокая температура осуществления электрохимического синтеза.
Наиболее близким является способ получения карбидов вольфрама совместным электровосстановлением фтороксидных комплексов вольфрама и диоксида углерода в хлоридно-фторидном расплаве [Кушхов Х.Б., Новоселова И.А., Супаташвили Д.Г., Шаповал В.И. Совместное электровосстановление фтороксидных комплексов вольфрама и диоксида углерода в хлоридно-фторидном расплаве. // Электрохимия, т.26, вып.1, 1990, стр.48-51], где в качестве электролита для получения карбидов вольфрама используют расплав KCl-NaCl-Na3F-WO3-CO2, электролиз проводят при температуре 700-825°C и плотностях тока 0,05-0,150 А/см2. Продуктами электрохимического синтеза являются карбиды вольфрама WC и W2C. Данный способ принят за прототип.
Недостатком прототипа является невысокая электрокаталитическая активность получаемых карбидов вольфрама, высокая температура осуществления электрохимического синтеза, а также низкая скорость синтеза, связанная с использованием невысоких плотностей тока.
Задача изобретения - получение композиции карбида вольфрама с платиной, обладающей повышенной электрокаталитической активностью, снижение температуры электрохимического синтеза целевого продукта, а также повышение скорости синтеза целевого продукта, уменьшение затрат электроэнергии.
Задача решается следующим образом.
Для электрохимического синтеза композиций карбида вольфрама с платиной используют электролит, содержащий хлорид натрия, хлорид калия, хлорид цезия, предварительно приготовленный фтороксивольфрамат натрия, платинохлористоводородную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:
KCl | 12,95-14,84 |
NaCl | 13,47-15,44 |
Na3WO3F3 | 2,27-4,33 |
H2PtCl6 | 2,60-9,07 |
CsCl | Остальное |
Электролиз ведут при температуре 550°C при плотностях тока 0,1-1,0 А/см2, а в качестве источника углерода используют диоксид углерода.
Процесс, протекающий при электрохимическом синтезе, описываются следующими реакциями:
Катодный процесс: Na3WO3F3+6е-→W0+3O2-+3NaF
C+4O2+4e-→C0+2O2-
Pt+4+4e-→Pt0
H2PtCl6+4e-→Pt0+2HCl↑+2Cl2 0
Реакция взаимодействия W+C, W+Pt на атомарном уровне
2W+C=W2C, Pt+W=Pt2W
Анодный процесс: 2СО3 2-+4e-→СО2+2O2
CO2+O2-→CO3 2-
Необходимым условием для осуществления электрохимического синтеза является то, что потенциалы электровосстановления углерода, вольфрама и платины должны быть близки. Совместное электровосстановление оксифторидных комплексов вольфрама, хлоридных комплексов платины и диоксида углерода осуществляется в оксидно-галогенидном расплаве. Процесс ведут в трехэлектродной кварцевой ячейке, где катодом служит стеклоуглеродный стержень, анодом и одновременно контейнером служит стеклоуглеродный тигель, в качестве электрода сравнения используется платино-кислородный электрод. Электрохимический синтез композиции карбида вольфрама с платиной осуществляется гальваностатическим электролизом из электролита KCl-NaCl-CsCl-Na3WO3F3-H2PtCl6.
Способ осуществляется следующим образом: вначале готовят фоновый электролит KCl-NaCl-CsCl. Индивидуальные соли предварительно перекристаллизовывают и сплавляют в атмосфере очищенного и осушенного аргона. Используемые в качестве фонового электролита хлориды калия, натрия и цезия марки «о.с.ч.» просушивают при температуре 300°C, затем переплавляют в платиновом тигле под вакуумом. Оксиды вольфрама (VI) марки "о.с.ч." и "х.ч." и фторид натрия марки "х.ч." предварительно высушивают при температуре 150÷200°C в течение 3÷4 часов, а затем прокаливают при температуре 500°C под вакуумом. Фтороксивольфрамат натрия получают сплавлением фторида натрия и оксида вольфрама (VI). В качестве источника ионов платины используют платинохлористоводородную кислоту H2PtCl6, с содержанием платины - 37,63%.
После приготовления фонового электролита в расплав добавляют Na3WO3F3, H2PtCl6 и создают избыточное давление диоксида углерода, а затем проводят гальваностатический электролиз при плотностях тока 0,1-1,0 А/см2 при температуре 550°C.
После проведения электролиза из расплава вынимают карбидно-солевую грушу. После полного остывания до комнатной температуры карбидно-солевую грушу отмывают дистиллированной водой и раствором 1Н NH4OH. После чего порошок высушивают в сушильном шкафу при температуре 150°C.
Пример 1. Процесс получения композиций карбида вольфрама и платины осуществляют в расплаве содержащем, мас.%: KCl - 14,84; NaCl - 15,44; CsCl - 64,85; Na3WO3F3 - 2,27; H2PtCl6 - 2,60. Расплав плавят при температуре 550°C. После расплавления создают давление диоксида углерода над расплавом, равное 10·105 Па. Далее проводят гальваностатический электролиз продолжительностью 40 мин, используя в качестве катода стеклоуглеродный стержень диаметром 0,2 см, а в качестве анода стеклоуглеродный тигель, который одновременно служит контейнером для расплава. Плотность тока 0,1 А/см2. После проведения электролиза из расплава вынимают карбидно-солевую грушу. После полного остывания до комнатной температуры карбидно-солевую грушу отмывают дистиллированной водой и раствором 1Н NH4OH. После чего порошок высушивают в сушильном шкафу при температуре 150°C. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из W2C, Pt2W. Выход по току 85-90%.
Пример 2. Процесс получения композиций карбида вольфрама и платины осуществляют в расплаве, содержащем, мас.%: KCl - 14,15; NaCl - 14,73; CsCl - 61,83; Na3WO3F3 - 4,33; H2PtCl6 - 4,96. Расплав плавят при температуре 550°C. После расплавления создают давление диоксида углерода над расплавом, равное 12·105 Па. Далее проводят гальваностатический электролиз продолжительностью 40 мин, используя в качестве катода стеклоуглеродный стержень диаметром 0,2 см, а в качестве анода стеклоуглеродный тигель, который одновременно служит контейнером для расплава. Плотность тока 0,5 А/см2. После проведения электролиза из расплава вынимают карбидно-солевую грушу. После полного остывания до комнатной температуры карбидно-солевую грушу отмывают дистиллированной водой и раствором 1Н NH4OH. После чего порошок высушивают в сушильном шкафу при температуре 150°C. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из W2C, Pt2W. Выход по току 85-90%.
Пример 3. Процесс получения композиций карбида вольфрама и платины осуществляют в расплаве, содержащем, мас.%: KCl - 12,95; NaCl - 13,47; CsCl - 56,58; Na3WO3F3 - 3,93; H2PtCl6 - 9,07. Расплав плавят при температуре 550°C. После расплавления создают давление диоксида углерода над расплавом, равное 14·105 Па. Далее проводят гальваностатический электролиз продолжительностью 40 мин, используя в качестве катода стеклоуглеродный стержень диаметром 0,2 см, а в качестве анода стеклоуглеродный тигель, который одновременно служит контейнером для расплава. Плотность тока 1,0 А/см2. После проведения электролиза из расплава вынимают карбидно-солевую грушу. После полного остывания до комнатной температуры карбидно-солевую грушу отмывают дистиллированной водой и раствором 1Н NH4OH. После чего порошок высушивают в сушильном шкафу при температуре 150°C. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из W2C, Pt2W. Выход по току 85-90%.
Техническим результатом является получение композиций карбида вольфрама с платиной, обладающей повышенной электрокаталитической активностью, уменьшение затрат электроэнергии за счет снижения температуры электрохимического синтеза целевого продукта, а также повышение скорости синтеза целевого продукта.
Claims (1)
- Способ получения композиции карбида вольфрама с платиной, включающий электролиз расплава, содержащего хлорид натрия, хлорид калия, осуществляемый в присутствии диоксида углерода под избыточным давлением, отличающийся тем, что электролиз ведут при температуре 550°C и плотности тока 0,1-1,0 А/см2 в расплаве, дополнительно содержащем хлорид цезия, предварительно приготовленный фтороксивольфрамат натрия, платинохлористоводородную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:
KCl 12,95-14,84 NaCl 13,47-15,44 Na3WO3F3 2,27-4,33 H2PtCl6 2,60-9,07 CsCl остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011137726/07A RU2478142C1 (ru) | 2011-09-13 | 2011-09-13 | Способ получения композиций карбида вольфрама с платиной |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011137726/07A RU2478142C1 (ru) | 2011-09-13 | 2011-09-13 | Способ получения композиций карбида вольфрама с платиной |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011137726A RU2011137726A (ru) | 2013-03-20 |
RU2478142C1 true RU2478142C1 (ru) | 2013-03-27 |
Family
ID=49123464
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011137726/07A RU2478142C1 (ru) | 2011-09-13 | 2011-09-13 | Способ получения композиций карбида вольфрама с платиной |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2478142C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4705610A (en) * | 1985-06-24 | 1987-11-10 | The Standard Oil Company | Anodes containing iridium based amorphous metal alloys and use thereof as halogen electrodes |
RU2330124C2 (ru) * | 2003-03-24 | 2008-07-27 | Элтек Систимс Копэрейшн | Способ электролиза водных хлорно-щелочных растворов, электрод для электролиза хлорно-щелочного раствора и способ изготовления электролитного электрода |
RU2425176C2 (ru) * | 2004-09-01 | 2011-07-27 | Элтек Систимс Копэрейшн | Способ получения электрода, электрод (варианты) и электролитическая ячейка (варианты) |
-
2011
- 2011-09-13 RU RU2011137726/07A patent/RU2478142C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4705610A (en) * | 1985-06-24 | 1987-11-10 | The Standard Oil Company | Anodes containing iridium based amorphous metal alloys and use thereof as halogen electrodes |
RU2330124C2 (ru) * | 2003-03-24 | 2008-07-27 | Элтек Систимс Копэрейшн | Способ электролиза водных хлорно-щелочных растворов, электрод для электролиза хлорно-щелочного раствора и способ изготовления электролитного электрода |
RU2425176C2 (ru) * | 2004-09-01 | 2011-07-27 | Элтек Систимс Копэрейшн | Способ получения электрода, электрод (варианты) и электролитическая ячейка (варианты) |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КУШХОВ Х.Б. и др. Совместное электровосстановление фтороксидных комплексов вольфрама и диоксида углерода в хлоридно-фторидном расплаве. Электрохимия, т.26, вып.1, 1990, с.48-51. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011137726A (ru) | 2013-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7307961B2 (ja) | アルカリ性および中性の塩水分解用の高度に持続性の電極および電解液 | |
Stucki et al. | In situ production of ozone in water using a membrel electrolyzer | |
US8916123B2 (en) | Ammonia synthesis using lithium ion conductive membrane | |
CN104823306B (zh) | 利用铟氧化物电极还原二氧化碳至产物 | |
EP3461275B1 (en) | Electrochemical method and apparatus for generation of ammonia | |
CN103305861B (zh) | 使用耗氧电极电解碱金属氯化物的方法 | |
CN101519789A (zh) | 一种钛循环熔盐电解制取金属钛的方法 | |
CN110479320B (zh) | 一种高效双功能分解水电催化剂及其制备方法 | |
CN113073344B (zh) | 一种银掺杂硫化镉纳米棒电催化剂的制备方法 | |
CN106967998B (zh) | 以氧化锂为原料近室温电沉积制备Al-Li母合金的方法 | |
CN101624708B (zh) | 电解合成三氟化氮的方法 | |
CN104419945A (zh) | 一种电解氨制备氢气的方法及装置 | |
CN114000172B (zh) | 一种捕集、还原二氧化碳并联产氧气或氯气的方法 | |
Haarberg et al. | Depolarised gas anodes for aluminium electrowinning | |
JP2016089230A (ja) | 炭酸ガスを原料とするダイヤモンドの製造法 | |
CN113832473A (zh) | 一种联产金属/碳复合材料和氢气的熔盐电化学方法 | |
RU2478142C1 (ru) | Способ получения композиций карбида вольфрама с платиной | |
Kolyagin et al. | Electrochemical reduction of oxygen to hydrogen peroxide in a gas-diffusion electrode based on mesoporous carbon | |
KR101324742B1 (ko) | 아말감 전극, 이의 제조 방법, 및 이를 이용한 이산화탄소의 전기화학적 환원 방법 | |
CN104862730B (zh) | 一种离子膜电解制备高锰酸钾的方法 | |
Tang et al. | Energy-saving electrolysis of sodium carbonate with a silver nanoparticles/carbon oxygen reduction cathode | |
CN108603298B (zh) | 电化学还原二氧化碳的方法及装置 | |
CN102031532A (zh) | 一种节能型电解二氧化锰的制备方法 | |
Haarberg et al. | Depolarized gas anodes for electrowinning of aluminium from cryolite-alumina melts in a laboratory cell | |
RU2372421C1 (ru) | Способ получения нанодисперсного порошка карбида вольфрама |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20140521 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160914 |