SE424008B - Forfarande for framstellning av aktiva anoder for anvendning avid elektrokemisk spjelkning av vatten - Google Patents

Description

U0 7802991-s 2 sökningen 2 620 589 sandblästring och etsning för avlägsnande av oxidfilm och för uppnående av en rå yta. Etsningen rekommenderas utförd i en 10-procentig oxalsyralösning under minst 3 timmar, var- efter elektroderna doppas i avgasat vatten. Det angives att valet av etsmedel icke är kritiskt och bland flera möjliga etsmedel om- nämnes fluorvätesyra/salpetersyralösningar utan att betingelserna under etsningen specificeras.

Vidare är det genom den norska patentskriften 139355 känt att förbehandla katoder genom etsning i 10-till 25-procentig salpe- tersyra under 5-10 minuter vid 35-H5°C. _ Energiförbrukningen är en väsentlig kostnadsfaktor vid elektrolysprocesser. Den är proportionell mot driftspänningen, som bland annat innefattar överspänningarna vid elektroderna. Vid vattenelektrolys utgör väte- och syreöverspänningarna vid katoden resp andoen tillsammans cirka 35 % av driftspänningen, när elektro- överspänningen kan minskas genom användning En minskning av en vattenspjälkningscells derna är oaktiverade. av aktiverade elektroder. driftspänning med exempelvis 0,2 V motsvarar en energibesparing av cirka 10 %. Ändamålet med undersökningarna och försöken som ledde till förfarandet enligt föreliggande uppfinning, var att uppnå en för- bättrad anod med låg överspänning. Ett ytterligare ändamål var att giva anoden en beläggning, som är aktiverad under längre tid än ti- digare använda beläggningar och som häftar bättre vid grundmateria- let och som har bättre mekaniska egenskaper än de kända beläggningar- na. ' Utgående från erfarenhet med svavelhaltiga beläggningar på tkatoder och antydningar i litteraturen om att anoder med svavelhal- tiga beläggningar kan ha låg överspänning, gjordes försök att akti- vera anoder genom galvanisk påföring av beläggning i bad innehållande en svavelavgivande komponent.

Såsom exempel på svavelavgivande komponenter som användes i försök med katodisk beläggning i galvaniska bad, må nämnas tiocyan- syra och dess salter, tiosulfat och tiourea. nådde man en viss sänkning av överspänningen, när på så sätt fram- ställda elektroder användes såsom anoder under vattenelektrolys, men aktiviteten avtog efter tämligen kort tid.

Vid dessa försök upp- Den reduktion av syreöverspänningen som enligt den japanska patentskriften uppnåddes genom användning av anodiskt aktiverade elektroder är måttlig. Anodisk aktivering i tioureahaltig elektro- 3 7802991-5 lyt har försökts, men har icke heller givit nämnvärd minskning av syreöverspänningen. " I motsats till dessa erfarenheter visade det sig överraskan- de att det genom anodisk behandling i bad innehållande tiosulfat var möjligt att framställa aktiva anoder som gav en betydande och varaktig minskning av syreöverspänningen vid vattenelektrolysen.

Ytterligare försök visade att det icke endast är den svavelavgivan- de komponenten som är betydelsefull, utan att även de andra para- metrarna under aktiveringen måste hållas inom vissa gränser.

Aktivering av anoder enligt föreliggande uppfinning utföres såsom angives i patentkraven.

För undersökning av de olika parametrarnas betydelse för anodens syreöverspänning företogs nâgra inledande försök. Syre- överspänningen är mätt i en vattenspjälkningscell med 25-procentig kaliumhydroxidlösning såsom elektrolytlösning, varvid en temperatur av 80°C användes och en anodisk strömtäthet av 10 A/dmz. Oaktive- rade niokelanoder användes såsom referens.

Förutom den=svavelavgivande komponenten, tiosulfat, innehål- ler aktiveringsbadet nickelsulfathydrat (NiS04.7H20), buffertmedel och eventuellt extra ledningsförmågebefrämjande salter. Såsom buf- fertmedel har acetatbuffert använts, men även andra buffertmedel som är lämpliga för det aktuella pH-området kan användas.

När det gäller koncentrationen av tiosulfat i det galfaniska badet, visade försök att man uppnådde goda beläggningar vid natrium- tiosulfatkonoentrationer av 10-200 g/1. Såsom framgår av följande tabell, gav anoder framställda vid dessa försök syreöverspänningar av 248-263 mV.

Tabell 02-överspänning i mv Efter 2O0¿gflg1 Tiosulfat, g/1 Vid igångsättning 210 260 , 218 2148 i 2116 258 no 223 255 100 235 255 200 2114 263 Vid andra försök varierades koncentrationen av nickelsulfat- hydrat mellan 10 och 300 g/1. detta koncentrationsomrâde.

Man erhöll aktiva anoder inom hela 55 g Anodisk strömtäthet 7802991 5 ut Vid ytterligare försök varierades pH, badtemperatur och ström- täthet under eljest konstanta betingelser. Dessa försök visade, att man kunde erhålla anoder med god aktivitet, när pH hölls mellan U,5 och 6, badtemperaturen mellan 30 och 50°C och strömtätheten mellan 0,2 och l A/dmz under aktiveringen.

Följande exempel visar hur anoden kan aktiveras enligt upp- finningen.

Exempel l Anodplåtarna behandlades efter eventuell avfettning och sand- blästring anodiskt i en 70-procentig HZSOÄ-lösning och betades där- efter i H01. Anoderna gavs därefter en beläggning av galvanisk nickel av 5 g/dmz före själva aktiveringen.

Aktiveringen av anoderna utfördes i ett galvaniskt bad med följande sammansättning: NiSOu.7H2O 20 g/1' Na2S2O3.5H2O 30 g/l ' CH3COOH ' Ä g/l NaOH 2,5 g/l Badets pH' 5,5 Temperatur UOOC 0,3 A/dmz Använd elektrolystid 5 h Omröring användes i form av luftgenomblåsning i badet. behandlingens förlopp avtog anoden i vikt motsvarande 1,5 g/dmz, genom att nickel utlöses samtidigt som svavel upptas i den återståen- Efter aktiveríngen innehöll anodbeläggningen Under de nickelbeläggningen._ 7ü % nickel och 26 % svavel.

Anoder framställda på i detta exempel angivet sätt användes som anoder i en vattenspjälkningscell med 25-procentig kaliumhyd- roxidlösning såsom elektrolyt. Drifttemperaturen var 80°C och ström- tätheten 10 A/dmz. Under en kontinuerlig drifttid av 4 månader mättes syreöverspänningar av ZHO-260 mV.

Exempel 2 _ 7 _ Anoderna förbehandlades, såsom angivits i exempel 1, och ak- tiveringen utfördes i ett galvanískt bad med följande sammansättning: nisou.7H2o 50 g/1 Na¿s2o3.5H2o io g/1 cH3cooH 4 g/1 NaOH 2 g/1 7802991-5 Badets pH 5,0 Temperatur '45°C Anoaisk ström: anna: 0 ,5 A/dm? Använd elektrolystid 5 h Under behandlingens förlopp minskade anoden i vikt motsvaran- de 2 g/dmz. Efter aktiveringen innehöll anodbeläggningen 76 2 nickel och 24 % svavel. Vid användning av på så sätt framställda anoder i vattenspjälkningsceller, såsom angivits i exempel l, upp- mättes syreöverspänningar av 250 mV.

Enligt föreliggande uppfinning framställda anoder har bland annat använts i tekniska vattenelektrolysceller under flera år. De har visat sig behålla aktiviteten under hela användningstiden. Ano- dernas beläggning har även visat sig ha bättre mekaniska egenskaper än exempelvis anodiskt aktiverade elektroder, som behandlats i gal- vaniska bad med arnznoniumtíocyanat.

Syreöverspänningar till anoder framställda enligt uppfinningen är 100-150 mV lägre än för oaktiverade nickelanoder.

En ytterligare fördel med föreliggande uppfinning är, att kostnaderna vid aktiveringen är relativt låga och att den kan utföras under lätt reglerbara och driftssäkra betingelser.

Claims (2)

7802991-5 PATENTKRAV

1. Förfarande för framställning av aktiva anoder för an- vändning vid elektrokemisk spjälkning av vatten, varvid anoderna efter föregående rening och förbehandling gives en galvanisk nickelbeläggning innan de aktiveras anodiskt i ett galvanískt had innehållande en svavelavgivande komponent, k ä n n e t o c k - n a t därav, att anoderna aktiveras i ett galvaniskt bud inne- hållande 10-300 g/1 nickelsulfathydrat och tiosulfat i än mängd motsvarande 10-200 g/1 natríumtiosulfat, varvid pH hålles på 4,5-6, temperaturen på 30-SOOC och aktiveringen utföres under användning av en anodisk strömtäthet av 0,2-1 A/dmz under 3-5 tim- mar.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att aktíveringen av anoden utföres i ett bad med 10-60 g/1 nickel- sulfathydrat och tiosulfat i en mängd motsvarande 10-40 g/1 natrium- tiosulfat, varvid pH hâlles på S-5,5, temperaturen på 40-45°C och aktiveringen utföres under användning av en anodísk strömtäthet av 0,3-0,5 A/dmz under 4-5 timmar. ANFURDA PUBLIKATIONER: