SE203765C1 - - Google Patents

Description

Uppfinnare: E Justi, A Winsel, G Grtineberg, H Spengler och W Vielstich Prioritet begard frdn den 1 august' 1957 (Forbundsrepubliken Tyskland) Vattensonderdelning for ,utvinning ay vate och syre utfores genom elektrolys i unipolara och bipolara celler. Fran alkalisk losning (ungefar 6-n KOH) avskiljes vid anlaggning av en likspanning vate pa katoden och syre pa anoden.

Om man anvander tva valsade nickelplatar som elektroder, är det vid en belastning av 1000 A/m2 och en driftstemperatur •av 7580°C nodvandigt med en sonderdelningsspanning av ungefar 2,3 V. (Jamfor fig. 1.) Den teoretiska sonderdelningsspanningen utgor daremot blott 1,23 volt. Det ohmska spanningsfallet i elektrolyten samt polarisationsoch overspanningar for elektroderna hoja dock den erforderliga spanningen avsevart.

For att nedbringa energiforbrukningen är det myeket onskvart att arbeta med lagre cellspanning. Salunda kan man vid Bamagelektrolysken uppbyggd enligt filterpressprincipen av ,seriekopplade, hip olara celler, nedbringa den per cell erforderliga sOnderdelningsspanningen vid en belastning av 1.000 A/m2 till ungefar 2 V (se fig. 1). Aneder och katoder fOr denna cell aro framstallda av perforerade specialstalplatar och ,anoden Or porfritt fornicklad samt katoden är utrustad med en poros skelettliknande yta. Elektrodrummen aro atskilda fran varandra genom as-be st diafragmor.

Det Or Oven redan kint aft framstalla elektroder med en finfordelad s. k. uppruggad yta for vattenelektrolysror genom att man atminstone pa ytan legerar elektrodmaterialet med aluminium eller zink och utloser dessa legeringsmetaller genom behandling med al kalihydroxidlosningar. Viii de pa ytan legerade platarna blir det genom utlosning av legeringsmetallen erhallna ytskiktet under elektrolysbehandlingen 'Ater frigjord sh att Mott en uppruggning av ytan kvarbliver, som astadkomm.er en viss aktivering av elektroden. Om ph ovan angivet satt genom legering av massiva legeringskroppar av elektroden erhallas och legeringsmetallen utlosas frail denna, bildas ,elektroder sum icke Oro hallbara under elektrolysbetingelserna.

Foreliggande uppfinning avser att ytterligare sanka .energiforbrukningen genom anvandning av .ett elektrodmaterial med sarskilt liten polarisation vid avskiljning av vate och syre.

Det bar visat sig, att en sarskilt liten energiforbrukning i elektrolyscellerna for vattensOnderdelning av unipolar eller bipolartyp astadkommes, om man som elektrodmaterial for katoderna eller som aktiv belaggning anvander Ran:ey-nickel, ,dvs. porost nickel, som erhallits genom utlosning av en metall, som t. ex. utgores av alkali- eller jordalkalimetaller och som legerats med nickel, eller sitter Raney-nickel till katodmaterialet och om man som elektrodmaterial for anoderna eller som aktiv belaggning likasa auvander Raney-nickel, Raney-silver eller silver eller sattes dessa metaller till anodmaterialet. Elektroden bestar enligt uppfinningen av exempelvis en stalplat, som Or overdragen ph en eller pa bada sidorna med ett porost dubbelskelettskikt.

Vid unipolara elektrolysceller innehaller katoden Raney-nickel som dubbelskelett, ano- Dupl. kl. 12 h: 2 2-203 76 den lika Raney-nickel eller Raney-silver eller silver som dubbelskelett, vid bipolara .elektrolysceller innehalla lampligen de bipolara elektroderna Raney-nickel som dubbelskelett och som pork bestandsdel.

Ett mekaniskt sarskilt fast elektrodmaterial erhaller man genom blandning av pulverformig legering av nickel eller silver och en utlosbar metall med rent nickel- eller silverpulver, varefter man pressar, sintrar och loser ut legeringselementet.

Man erhaller salunda harigenom en av ett metallskelett med inbaddade hogporka Raney-korn besthende s. k. dubbelskelettelektrod som redan foreslagits som elektroder for bransleelement.

Vid framstallning .av elektrodmaterialet anvander man lampligen .enligt tyska patentskriften 1 019 361 sadana mingder pulverfor- migoch rent metallpulver, ati forhallandet mellan Raney-legering och metallpulvret ungefar utgor 1.

Det angivna dubbelskelettmaterialet erhalles pa sa salt att man antingen blandar pulverblandningar av Raney-legeringar och inaktiva bestandsdelar, sasom nickelpulver, jarnpulver, kolpulver och darav framstaller .elektroden genom pressning och sintring, som efter aktivering genom utlosning av den inaktiva komponenten av Raney-legeringen anvandes som elektroder. Darjamte ar det ocksa mojligt ,att icke framstalla hela elektroden av delta dubbelskelettmaterial utan blott for-se ytan av en konapakt eller perforerad torr kropp darmed. Detta kan ske genom att man uppressar blandningen och darefter fastsintrar eller emellertid f8rst blott pasintrar eller paklibbar blott det inaktiva pulvret (Ni, Fe, C) och darefter inriver, inpressar eller invalsar Raney-legeringen i delta portisa skikt.

Vid anvandning av Raney-silver eller silver som anod 'skiljer man dessa lampligen frail katoden genom att inskjuta daremellan ett diafragma, sora ãr bestandigt mot silverperoxid och ogenomsla.ppligt for silverjoner, t. ex. membraner av ett p-fenylen-diamin-formaldehyd-harts. Dylika membraner anvandas redan vid framstallning ,av silver-ackumulatorer, for att forhindra avskiljningen av eventuellt i losning ghende silver ph katoden.

F8rdelarna med vattenelektrolysoren enligt uppfinningen frainga av kurvorna a—d ph fig. 1 samt de pa fig. 2 och 3, varvid elektrolyten utgjordes av 5,5-n kalilut.

Fig. 1 lisar cellspanningen i volt med olika stromstyrkor i ampere/m2.

Harvid aterfinnes kurvorna (a) yid anvandning av en elektrolysor som innehaller tva valsade nickelplatar som elektroder; vid 'en .elektrolysor, for vilken anoder och katoder framstallts ay perforerade specialstalplatar for de enligt filterpressprincipen kopplade bipolarcellerna, varvid anoderna aro porfritt fornicklade och katoderna 18rsedda 111.ed en pork yta; yid en .elektrolyscell enligt uppfinningen, vid vilken nickeldubbelskelettelektroder anvants saval som anod som katod, vilka framstallts genom blandning av pulverformig Raney-legering ailed rent metallpulver (skelettmaterial), pressning, sintring och urlakning av Raney-legeringens legeringskomponent; vid en elektrolys5r, som her en nickeldubbelskelettelektrod som katod oeh en silverdubbelskelettelektrod som .anod, varvid ba.da elektroderna framstallts enligt det yid c) angivna sattet. Vid de .bada senare elektrolysorerna utgores elektrolyten av en ungefar 6-normal kalilut och man arbetar lampligen vid 75-80°C.

Fig. 2 visar kurvor, vilka angiva olika kurvor Over cellspanningen som funktion av stromtatheten i jamforelse med vattnets termodynamiska sonderdelningsspanning yid 100°C. Kurvorna upptogs med 5,5-n kalilut som elektrolyt vid 100°C och ett elektrodavstand d = 7 mm.

Fig. 3 vicar kurvor over syre- och vateoverspanningen pa olika elektroder gentemot en matted kalomel-elektrod som j amforelseelektrod med 5,5-normal kalilut som elektrolyt vid 100°C. Den reversibla syre- och Tatepotentialen aterfinnes amen pa diagrammet.

Claims (4)

Patentansprak:

1. Elektrolyscell for vattensonderdelning am unipolar eller bipolar typ, kannetecknad av Raney-nickel i form ay ett dubbelskelett som katod eller som aktiv belaggning pa katoden eller some tillsats till katodmaterialet och av Raney-nickel som anod eller Raney-nickel, Raney-silver eller silver som aktiv belaggning i form av dubbelskelett pa anoden eller dessa metaller som tillsats till anodmaterialet.

2. Elektrolyscell enligt patentanspraket 1, kannetecknad ay att elektroderna besta av ett mekaniskt fast material, som framstallts pa i och for sig kant salt genom blandning av pulverformig legering av nickel eller silver och med en. utlosbar metall, rent nickel- eller silverpulver med efterfoljande pressning, sintring och ullosning av den utlosbara metallen.

3. Elektrolyscell enligt patentanspraket 1 eller 2, kannetecknad ay att elektrodmaterialet framstallts av med sadana inangder pul- 203 763 verformig legering och rent nickel- eller silverpulver, att forhallandet mellan legering och nickel eller silver utgor ungefar 1.

4. Elektrolyscell enligt patentanspraken 2 och 3 med unipolara anoder av Raney-silver och silver, kannetecknad av att .ett diafragma, mellan katod och anod, som fir besthndigt gentemot silverperoxid och ogenomslappligt for silverjoner. AnfOrda publikationer: Patentskrifter Iran Frankrike 1 132 762; Schweiz 161 836; Tyskland 1 019 361; USA 1 423 171.