SE437679B - BIPOLER ELECTROD FOR MELT SALT ELECTROLYSIS - Google Patents

BIPOLER ELECTROD FOR MELT SALT ELECTROLYSIS

Info

Publication number
SE437679B
SE437679B SE8005076A SE8005076A SE437679B SE 437679 B SE437679 B SE 437679B SE 8005076 A SE8005076 A SE 8005076A SE 8005076 A SE8005076 A SE 8005076A SE 437679 B SE437679 B SE 437679B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
electrode
metals
sintered
electrodes
metal
Prior art date
Application number
SE8005076A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE8005076L (en
Inventor
Nora V De
P M Spaziante
A Nidola
Original Assignee
Diamond Shamrock Techn
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Diamond Shamrock Techn filed Critical Diamond Shamrock Techn
Publication of SE8005076L publication Critical patent/SE8005076L/en
Publication of SE437679B publication Critical patent/SE437679B/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
    • C25C7/02Electrodes; Connections thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/08Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
    • C25C3/12Anodes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/02Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
    • C25B11/036Bipolar electrodes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/052Electrodes comprising one or more electrocatalytic coatings on a substrate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/055Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material
    • C25B11/069Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material consisting of at least one single element and at least one compound; consisting of two or more compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/075Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
    • C25C7/02Electrodes; Connections thereof
    • C25C7/025Electrodes; Connections thereof used in cells for the electrolysis of melts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Description

lb 30 800507648 Vidare är elektroder av denna typ icke verksamma i ett antal elek- trolytiska processer. Exempelvis vid smältsaltelektrolyter upplöses -bärorganet för den anodiskt oxidfilmbärande metallen snabbt, efter- som det tunna skyddande oxidskiktet antingen icke alls bildas eller snabbt fördärvas av den smälta elektrolyten med efterföljande upp- lösning av den anodiskt oxidfilmbildande metallbasen och förlust av det katalytiska ädelmetallbelägget. Vidare är vid flera vatten- elektrolyter, t ex fluoridlösningar, eller i havsvatten genomslags- spänningen för skyddsoxidskiktet pâ den utsatta metallbasen alltför liten och metallbasen korroderar ofta under anodisk polarisation. lb 30 800507648 Furthermore, electrodes of this type are not active in a number of electrolytic processes. For example, in the case of molten salt electrolytes, the support means for the anodic oxide film-bearing metal dissolves rapidly, since the thin protective oxide layer is either not formed at all or is rapidly destroyed by the molten electrolyte with subsequent dissolution of the anodic oxide film-forming metal base and loss of the catalytic noble metal coating. Furthermore, in the case of several water electrolytes, eg fluoride solutions, or in seawater, the breakdown voltage of the protective oxide layer on the exposed metal base is too small and the metal base often corrodes during anodic polarization.

På senare tid har andra typer av elektroder föreslagits för att er- sätta de snabbt förbrukade kolanoderna och kolkatoderna, som hittills använts vid kraftigt korrosiva tillämpningar, t ex elektrolys av smälta metallsalter, i typfallet för elektrolys av smälta fluorid- bad, t ex sådana som användes för att tillverka aluminium från smält kryolit. Vid denna särskilda elektrolytiska process, som har stor ekonomisk betydelse, förbrukar kolanoder med en hastighet av cirka 450 - 500 kg kol per ton producerat aluminium och dyrbar konstant- justeringsapparatur erfordras för att bibehålla ett litet och lik- formigt gap mellan de korroderande anodytorna och den vätskeformiga aluminiumkatoden. Det kan uppskattas att över 6 miljoner ton kol- anoder konsumeras på ett år av aluminiumtillverkare. Kolanoderna ut- brännes på grund av reaktionenl A1203 + 3/2 C --à 2 Ål + 3/2 C02 men den verkliga förbrukningshastigheten är mycket större på grund av skörhet och bortbrytning av kolpartiklar och intermittent gnist- bildning, som äger rum genom anodgasfilmerna, som ofta bildas över anodytan, eftersom kol föga vätes av de smälta saltelektrolyterna, eller kortslutning orsakad genom "bryggor" av ledande partiklar, som kommer från de korroderande kolanoderna och från dispergerade partiklar från avsättningsmetallen. t: ZU 25 80050761-8 Det engelska patentet 1.295.117 beskriver anoder för smälta kryolit- bad bestående av ett sintrat keramiskt oxidmaterial väsentligen be- stående av Sn02 med mindre mängder av andra metalloxider, nämligen oxider av Fe, Sb, Cr, Nb, Zn, W, Aw, Ta i koncentration upp till 20 %. Fastän elektriskt ledande sintrad Sn02 med mindre tillsatser av andra metalloxider, såsom oxider av Sb, Bi, Cu, U, Zn, Ta, As, etc har anvants under lång tid såsom varaktigt elektrodmaterial vid vaxelstrdmsglassmältugnar (se de amerikanska patenten 2.490.825, 2.490.826, 3.287.284 och 3.502.597), visar de vanligen avsevärd slitning och korrosion, då de användes som anodmaterial vid elek- trolys av smälta salter. Det har visat sig att slit- eller avnöt- ningshastigheter av upp till 0,5 g/h per cmz uppnås från prover av de i nämnda patent beskrivna kompositionerna, då de användes i smalt kryolitelektrolyt vid 3000 A/m2. Den höga avnötningshastig- heten för sintrade elektroder av Sn02 synes bero på flera faktorer: a) ett kemiskt angrepp av halogener, och i själva verket ger Snlv komplexa föreningar av höga koordinationsnummer med halogenjoner, b) reduktion av Sn02 genom aluminium dispergerat i elektrolyten och c) mekanisk erosion genom anodgasutveckling och saltavsåttning inom materialets porer.Recently, other types of electrodes have been proposed to replace the rapidly consumed carbon anodes and carbon cathodes, which have hitherto been used in highly corrosive applications, such as electrolysis of molten metal salts, typically for the electrolysis of molten fluoride baths, e.g. was used to make aluminum from molten cryolite. In this particular electrolytic process, which is of great economic importance, carbon anodes consume at a rate of about 450-500 kg of carbon per ton of aluminum produced and expensive constant adjustment equipment is required to maintain a small and uniform gap between the corrosive anode surfaces and the the liquid aluminum cathode. It can be estimated that over 6 million tonnes of carbon anodes are consumed in one year by aluminum manufacturers. The carbon anodes burn out due to the reaction in A1203 + 3/2 C - to 2 Ål + 3/2 CO2 but the actual consumption rate is much higher due to the brittleness and breakdown of carbon particles and intermittent spark formation, which takes place through the anode gas films , which are often formed over the anode surface, because carbon is little wetted by the molten salt electrolytes, or short circuit caused by "bridges" of conductive particles coming from the corrosive carbon anodes and from dispersed particles from the deposition metal. The British patent 1,295,117 describes anodes for molten cryolite baths consisting of a sintered ceramic oxide material consisting essentially of SnO 2 with minor amounts of other metal oxides, namely oxides of Fe, Sb, Cr, Nb, Zn, W, Aw, Ta in concentration up to 20%. Although electrically conductive sintered SnO2 with minor additions of other metal oxides, such as oxides of Sb, Bi, Cu, U, Zn, Ta, As, etc., has been used for a long time as a durable electrode material in AC glass furnaces (see U.S. Patents 2,490,825, 2,490). .826, 3,287,284 and 3,502,597), they usually show considerable wear and corrosion when used as anode materials in the electrolysis of molten salts. It has been found that wear or abrasion rates of up to 0.5 g / h per cm 2 are achieved from samples of the compositions described in said patent, when used in narrow cryolite electrolyte at 3000 A / m 2. The high wear rate of SnO 2 sintered electrodes appears to be due to several factors: a) a chemical attack of halogens, and in fact Snlv gives complex compounds of high coordination numbers with halogen ions, b) reduction of SnO 2 by aluminum dispersed in the electrolyte and c ) mechanical erosion through anode gas evolution and salt deposition within the pores of the material.

I det japanska patentet 112.589 (utlåggningsskriften 62.114 av 1975) beskrives elektroder, som har ett ledande bärorgan av titan, nickel eller koppar eller en legering av dessa, kolgrafit eller annat ledan- de material belagt med ett skikt bestående väsentligen av spinell- och/eller perovskittypens metalloxider och alternativt elektroder er- hållna genom sintring av blandningar av sagda oxider. Spinelloxider och perovskitoxider tillhör en grupp av metalloxider, som i typfal- let visar god elektrisk konduktivitet, och har tidigare föreslagits såsom lampliga elektrokonduktiva och eïektrokatalytiska anodbelägg- ningsmaterial for dimensionsstabila anoder av anodiskt filmbildande metaller (se de amerikanska patenten 3.711.382 och 3.711.297, det belgiska patentet 780.303). 8005Û76=8w 15 20 25 30 Beläggningar av partikelartade spineller och/eller perovskiter har emellertid visat sig vara mekaniska svaga, eftersom bindningen mel- lan det partikelartade keramiska belägget och metall- eller kolsub- stratet är av naturen svag, på grund av kristallstrukturen hos spi- nellerna och perovskiterna, eftersom kristallstrukturerna hos spi- nellerna och perovskiterna är icke isomorfa med oxiderna av metall- bärorganet och olika bindningsmedel såsom oxider, karbider, nitri- der och borider har prövats med föga eller ingen förbättring. Vid smälta saltelektrolyter, attackeras substratmaterialet snabbt på grund av de oundvikliga porerna genom spinelloxidbelägget och be- lägget skalas kvickt från det korroderande substratet. Vidare är spineller och perovskiter icke kemiskt eller elektrokemiskt stabila i smälta halogensaltelektrolyter och uppvisar en avsevärd slitnings- hastighet på grund av halogenitjonangrepp och den reducerande verkan av dispergerad metall.Japanese Patent 112,589 (LL 62,114) discloses electrodes having a conductive support member of titanium, nickel or copper or an alloy thereof, carbon graphite or other conductive material coated with a layer consisting essentially of spinel and / or perovskite type metal oxides and alternatively electrodes obtained by sintering mixtures of said oxides. Spinel oxides and perovskite oxides belong to a group of metal oxides, which typically exhibit good electrical conductivity, and have previously been proposed as suitable electroconductive and electrocatalytic anode coating materials for dimensionally stable anodes of anodic film-forming metals (see U.S. Patents 3,711.292 2,711.292 , Belgian patent 780,303). 8005Û76 = 8w 15 20 25 30 However, coatings of particulate spinels and / or perovskites have been found to be mechanically weak, since the bond between the particulate ceramic coating and the metal or carbon substrate is inherently weak, due to the crystal structure of spi the crystals and perovskites, since the crystal structures of the spinels and perovskites are not isomorphic with the oxides of the metal carrier and various binders such as oxides, carbides, nitrides and borides have been tested with little or no improvement. In the case of molten salt electrolytes, the substrate material is rapidly attacked due to the unavoidable pores through the spinel oxide coating and the coating is quickly peeled from the corrosive substrate. Furthermore, spinels and perovskites are not chemically or electrochemically stable in molten halogen salt electrolytes and exhibit a considerable wear rate due to halogen ion attack and the reducing action of dispersed metal.

Vid den elektrolytiska framställningen av metaller från smälta halo- genidsalter har nämnda anoder enligt den kända tekniken visat sig ha en annan olägenhet. Den avsevärda upplösningen av det keramiska oxid- materialet bringar metallkatjoner i lösningen, vilka avsätter sig på katoden tillsammans med den metall, som alstras och föroreningsinne- hållet i den utvunna metallen är så högt, att metallen icke längre kan användas för tillämpningar som kräver elektrolytisk renhetsgrad. I sådana fall kommer man helt eller delvis att förlora de ekonomiska fördelarna med elektrolytprocesser, som i stor utsträckning beror på den höga renhet som uppnås jämfört med smältprocesser.In the electrolytic production of metals from molten halide salts, said anodes according to the prior art have been found to have another disadvantage. The considerable dissolution of the ceramic oxide material brings metal cations into the solution, which deposit on the cathode together with the metal generated and the contaminant content of the recovered metal is so high that the metal can no longer be used for applications requiring electrolytic purity. . In such cases, one will completely or partially lose the economic benefits of electrolyte processes, which are largely due to the high purity achieved compared to smelting processes.

Ett elektrodmaterial, som med framgång skall användas vid olika korro- siva förhållanden, såsom vid elektrolys av smälta halogenidsalter och särskilt av smälta fluoridsalter, skall primärt vara kemiskt och elektrokemiskt stabilt vid driftsförhållandena. Det skall även vara katalytiskt med avseende på anodutvecklingen av syre och/eller l0 l5 30 30 8005076-8 halogenider, så att anodöverpotentialen är lägst för hög totaleffek- tivitet vid elektrolysprocessen. Elektroden skall även ha värmesta- bilitet vid driftstemperaturer av t ex cirka 200 - 110006, god elektrisk ledningsförmåga och vara tillräckligt resistent mot till- fällig kontakt med den smälta metallkatoden. Med uteslutning av be- lagda metallelektroder, eftersom knappast något metallsubstrat kan motstå de extremt korrosiva förhållandena, som påträffas vid smält- fluoridsaltelektrolys, har sökanden systematiskt undersökt egenska- perna hos ett mycket stort antal sintrade väsentligen keramiska elektroder av olika sammansättning.An electrode material which is to be used successfully in various corrosive conditions, such as in the electrolysis of molten halide salts and in particular of molten fluoride salts, must be primarily chemically and electrochemically stable under the operating conditions. It must also be catalytic with regard to the anode evolution of oxygen and / or halides, so that the anode overpotential is lowest for high overall efficiency in the electrolysis process. The electrode must also have thermal stability at operating temperatures of, for example, approximately 200 - 110006, good electrical conductivity and be sufficiently resistant to temporary contact with the molten metal cathode. With the exclusion of coated metal electrodes, since hardly any metal substrate can withstand the extremely corrosive conditions found in molten fluoride salt electrolysis, the applicant has systematically examined the properties of a very large number of sintered substantially ceramic electrodes of various compositions.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma nya bipo- lära elektroder för smältsaltelektrolys och det kännetecknande ses däri att den självbärande kroppen är en matris av sintrade pulver innefattande en huvudbeståndsdel av en oxiförening och en mindre del av ett elektrokonduktivt material, varvid oxiföreningen inne- fattar åtminstone ett element utvalt från den grupp, som består av titan, tantal, zirkonium, vanadin, niob, hafnium, aluminium, kisel, tenn, krom, molybden, volfram, bly, mangan, beryllium, järn, kobolt, nickel, platina, palladium, osmium, iridium, renium, tek- netium, rodium, rutenium, guld, silver, kadmium, koppar, zink, ger- manium, arsenik, antimon, vismut, bor, skandium och metaller från lantanoid- och aktinoidserierna och att katodytan är försedd med ett skikt av katodmaterial utvalt från den grupp, som består av metallkarbider, -borider, -nitrider, -sulfider och -karbonitrider och blandningar därav.An object of the present invention is to provide new bipolar electrodes for melting salt electrolysis and the characteristic is seen in that the self-supporting body is a matrix of sintered powders comprising a main component of an oxy compound and a smaller part of an electroconductive material, the oxy compound comprising at least one element selected from the group consisting of titanium, tantalum, zirconium, vanadium, niobium, hafnium, aluminum, silicon, tin, chromium, molybdenum, tungsten, lead, manganese, beryllium, iron, cobalt, nickel, platinum, palladium , osmium, iridium, rhenium, technetium, rhodium, ruthenium, gold, silver, cadmium, copper, zinc, germanium, arsenic, antimony, bismuth, boron, scandium and metals from the lanthanoid and actinoid series and that the cathode surface is provided with a layer of cathode material selected from the group consisting of metal carbides, borides, nitrides, sulphides and carbonitrides and mixtures thereof.

Foredragna metaller inom lantanoid- och aktinoidserierna är lantan, terbium, erbium, torium och ytterbium.Preferred metals in the lantanoid and actinoid series are lanthanum, terbium, erbium, thorium and ytterbium.

Uttrycket "sintrad elektrod" är avsett att innebära en självuppbäran- de, väsentligen stel kropp bestående i huvudsak av en oximetallföre- ning och åtminstone ett elektrokonduktivt material framställt genom 8005076-8 _ 10 20 något av de kända förfaranden, som användes inom den keramiska in- dustrin, t ex genom påföring av temperatur och tryck på en pulver- blandning av materialen för att forma blandningen till den önskade storleken och formen eller genom gjutning av materialet i formar, strängsprutning eller genom användning av bindemedel o s v och sedan sintring av den formade kroppen vid hög temperatur till en självupp- bärande elektrod. Oxihalogenidföreningarna är företrädesvis oxiklo- rider eller oxifluorider.The term "sintered electrode" is intended to mean a self-supporting, substantially rigid body consisting essentially of an oximetallic compound and at least one electroconductive material made by any of the known methods used in the ceramic industry. industry, for example by applying temperature and pressure to a powder mixture of the materials to form the mixture to the desired size and shape or by casting the material in molds, extrusion or by using adhesives, etc. and then sintering the shaped body at high temperature to a self-supporting electrode. The oxyhalide compounds are preferably oxychlorides or oxyfluorides.

Den elektriska konduktiviteten hos de sintrade keramiska elektroder- na förbättras genom tillsats till kompositionen av 0,1 - 20 vikts- procent av åtminstone ett elektrokonduktivt material utvalt från den grupp, som består av (A) dopingoxider, i typfallet metaller med en valens, som är lägre eller högre än valensen för metallerna i oxi- derna, som utgör matrisen, t ex de alkaliska jordartsmetallerna Ca, Mg, Sr och Ba, och sådana metaller som An, Cd, Inz, TI2, Asz, Sbz, Biz och Sn, (B) oxider visande elektrokonduktivitet på grund av inre redoxsystem, t ex spinelloxider, perovskitoxider e t c, (C) oxider uppvisande elektrokonduktivitet på grund av metall-till-metall-bind- ningar såsom Cr02, Mn02, Ti0, Ti203 etc, borider, silicíder, kar- bider och sulfider av de anodiskt oxidfilmbildande metallerna, såsom Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo och W eller metallerna Y, Ti, Zr, Hf, V, NB, Ta, Cr, Mo, W, Pd och Ag eller legeringar därav eller bland- ningar av (A) och/eller (B) och/eller (C).The electrical conductivity of the sintered ceramic electrodes is improved by adding to the composition 0.1 to 20% by weight of at least one electroconductive material selected from the group consisting of (A) doping oxides, typically metals with a valence, which is lower or higher than the valence of the metals in the oxides that make up the matrix, such as the alkaline earth metals Ca, Mg, Sr and Ba, and such metals as An, Cd, Inz, TI2, Asz, Sbz, Biz and Sn, (B) oxides exhibiting electroconductivity due to internal redox systems, eg spinel oxides, perovskite oxides, etc., (C) oxides exhibiting electroconductivity due to metal-to-metal bonds such as CrO 2, MnO 2, TiO, Ti 2 O 3, etc., borides, silicides , carbides and sulphides of the anodic oxide film-forming metals such as Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo and W or the metals Y, Ti, Zr, Hf, V, NB, Ta, Cr, Mo, W, Pd and Ag or alloys thereof or mixtures of (A) and / or (B) and / or (C).

De föredragna elektrokatalysatorerna är utvalda från den grupp av metaller, som består av rutenium, rodium, palladium, iridium, pla- tina, järn, kobolt, nickel, koppar och silver och blandningar därav och oxider av metaller inom den grupp som består av mangan, järn, kobolt, nickel, rutenium, rodium, palladium, iridium, platina, sil- ver, arsenik, antimon, bly och vismut och blandningar därav. qeitpifl - 15 20 25 30 8Û05Û76~8 Genom tillsats till pulvret i matrismaterialet av en mindre mängd, i typfallet 0,5 - cirka 30 %, av pulver av ett lämpligt elektroka- talytiskt material och genom insintring av blandningen i den själv- barande kroppen visade det sig att vid användning som elektrod denna har tillfredsställande elektrokonduktiva och elektrokatalytiska egen- skaper, som bibehåller dess kemiska stabilitet även fastän den till- satta katalysatorn icke skulle vara resistent i sig själv mot elek- trolysförhållandena.The preferred electrocatalysts are selected from the group of metals consisting of ruthenium, rhodium, palladium, iridium, platinum, iron, cobalt, nickel, copper and silver and mixtures thereof and oxides of metals within the group consisting of manganese, iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, iridium, platinum, silver, arsenic, antimony, lead and bismuth and mixtures thereof. qeitpi fl - 15 20 25 30 8Û05Û76 ~ 8 By adding to the powder in the matrix material a small amount, typically 0.5 - about 30%, of powder of a suitable electrocatalytic material and by sintering the mixture in the self-supporting body it was found that when used as an electrode it has satisfactory electroconductive and electrocatalytic properties which maintain its chemical stability even though the added catalyst would not in itself be resistant to the electrolysis conditions.

Elektrokatalysatorn kan vara en metall eller en oorganisk oxiföre- ning. De föredragna tillsatta katalysatorpulvren är pulver av metal- lerna Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Fe, Co, Ni, Cu och Ag, speciellt platina- gruppens metaller, pulverformiga oxiföreningar av Mn, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Ag, As, Sb och Bi samt speciellt oxiföreningar av pla- tinagruppens metaller.The electrocatalyst can be a metal or an inorganic oxy compound. The preferred added catalyst powders are powders of the metals Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Fe, Co, Ni, Cu and Ag, especially platinum group metals, powdered oxy compounds of Mn, Fe, Co, Ni, Ru, Rh , Pd, Ir, Pt, Ag, As, Sb and Bi and especially oxy compounds of the platinum group metals.

Speciellt föredragna är Mn02, Rh203, IrO2, Rh02, Åg20, Ag2O2, Ag203, As203, Sb203, Bi203, CoMn204, NiMn204, CoRh204 och NiCo204 och bland- ningar av nämnda pulvermetaller och oxiföreningar.Particularly preferred are MnO 2, Rh 2 O 3, IrO 2, RhO 2, Åg 2 O, Ag 2 O 2, Ag 2 O 3, As 2 O 3, Sb 2 O 3, Bi 2 O 3, CoMn 2 O 4, NiMn 2 O 4, CoRh 2 O 4 and NiCo 2 O 4 and mixtures of said powder metals and oxy compounds.

Det har visat sig speciellt fördelaktigt att till oximetallföreningar tillsätta ett andra material, t ex stannooxid, zirkoniumoxid eller liknande, och att även tillsätta en liten mängd av åtminstone en me- tall tillhörande den grupp, som innefattar yttrium, krom, molybden, zirkonium, tantal, volfram, kobolt, nickel, palladium och silver, varvid både de mekaniska egenskaperna och den elektriska kondukti- viteten for de sintrade elektroderna förbättras utan nämnvärd minsk- ning i deras kemiska och elektrokemiska korrosionsresistens.It has been found to be particularly advantageous to add to oxymetal compounds a second material, for example stannous oxide, zirconia or the like, and also to add a small amount of at least one metal belonging to the group comprising yttrium, chromium, molybdenum, zirconium, tantalum , tungsten, cobalt, nickel, palladium and silver, whereby both the mechanical properties and the electrical conductivity of the sintered electrodes are improved without appreciable reduction in their chemical and electrochemical corrosion resistance.

Dessa tillsatser tillsättes i pulverform och blandas med pulvermetall- oxiden i procentsatser, som kan gå från 40 till 1 % beräknat på vikten av metallinnehâllet. Valfritt kan ytterligare andra organiska ochlel- ler oorganiska föreningar tillsättas pulverblandningen för att för- bättra bindningen av partiklarna under både gjutningen och sintringen. 120012 QUALITY soosnvs-o s , IU 15 2U 25 Konduktiviteten för de sintrade elektroderna enligt uppfinningen är jämförbar med den för grafit. Matrisen har acceptabel funktionsför- måga vid formning och sintring och bildar vid användning ett tunt skikt av oxihalogenider på sin yta under anodiska förhållanden. Me- talloxiföreningarnas fribildningsenergi är mer negativ än oxidfri- bildningsenergin för motsvarande halogenidfasens smälta saltelektro- lyt, så att dessa sintrade anoder har en hög grad av kemisk stabilitet.These additives are added in powder form and mixed with the powder metal oxide in percentages which can range from 40 to 1% based on the weight of the metal content. Optionally, additional other organic or inorganic compounds may be added to the powder mixture to improve the bonding of the particles during both casting and sintering. 120012 QUALITY asnvs-o s, IU 15 2U 25 The conductivity of the sintered electrodes of the invention is comparable to that of graphite. The matrix has acceptable function in shaping and sintering and in use forms a thin layer of oxyhalides on its surface under anodic conditions. The release energy of the metal oxy compounds is more negative than the oxide release energy of the corresponding salt electrolyte of the halide phase, so that these sintered anodes have a high degree of chemical stability.

De sintrade metalloxiföreningselektroderna enligt uppfinningen är bi- polära elektroder. Därvid kan de sintrade elektroderna lämpligen fram- ställas i form av en skiva eller en platta, varvid en av de två huvud- ytorna av elektroden förses med ett skikt innehållande den anodiska elektrokatalysatorn, såsom oxiderna C0304, Ni304, Mn02, Rh203, Ru02, A920 etc och den andra huvudytan förses med ett skikt innehållande lämpliga katodmaterial, såsom karbider, borider, nitrider, sulfider, karbonitrider, etc av metaller, speciellt av de anodiskt oxidfilm- bildande metallerna och mest att föredraga av yttrium, titan och zirkonium.The sintered metal oxy compound electrodes of the invention are bipolar electrodes. In this case, the sintered electrodes can suitably be produced in the form of a disk or a plate, one of the two main surfaces of the electrode being provided with a layer containing the anodic electrocatalyst, such as the oxides CO 3 O 4, Ni 3 O 4, MnO 2, Rh 2 O 3, RuO 2, Al 9 O etc. and the second main surface is provided with a layer containing suitable cathode materials, such as carbides, borides, nitrides, sulfides, carbonitrides, etc. of metals, especially of the anodic oxide film-forming metals and most preferably of yttrium, titanium and zirconium.

Den självbärande sintrade kroppen, som består av en huvuddel av oxi- metallförening, kan framställas genom sammanmalning av materialen el- ler separat malning företrädesvis till en kornstorlek mellan 50 och 500 mikron för att åstadkomma en pulverblandning, som innehåller ett område av kornstorlekar för att erhålla en bättre grad av kompakthet.The self-supporting sintered body, which consists of a main part of oxy-metal compound, can be prepared by grinding the materials or separately grinding preferably to a grain size between 50 and 500 microns to provide a powder mixture containing a range of grain sizes to obtain a better degree of compactness.

Enligt en av de föredragna metoderna blandas pulverblandningen med vatten eller med ett organiskt bindemedel för att erhålla en plas- tisk massa, som har lämpliga flytegenskaper för den särskilda använ- da formningsprocessen. Materialet kan gjutas på känt sätt antingen genom stampning eller pressning av blandningen i en form eller genom slamgjutning i en bränd gipsform eller kan materialet strängsprutas genom en håldyna till olika former. l0 20 8005076-8 De gjutna elektroderna utsättes sedan för en torkprocess och upp- värmes till en temperatur, vid vilken den önskade bindningen kan äga rum, vanligen mellan 800 - 18000C under en period av 1 - 30 timmar normalt åtföljt av långsam kylning till rumstemperatur. Vär- mebehandlingen utföres företrädesvis i eninert atmosfär eller en som är något reducerande, exempelvis i H2 + N? (80%), då pulverbland- ningen är sammansatt väsentligen av oximetallföreningar med en mindre mängd av andra metalloxider eller metaller.According to one of the preferred methods, the powder mixture is mixed with water or with an organic binder to obtain a plastic mass which has suitable flow properties for the particular molding process used. The material can be cast in a known manner either by stamping or pressing the mixture into a mold or by slurry casting in a fired gypsum mold or the material can be extruded through a hollow die into various shapes. The cast electrodes are then subjected to a drying process and heated to a temperature at which the desired bonding can take place, usually between 800 DEG-180 DEG C. for a period of 1 to 30 hours, normally followed by slow cooling to room temperature. . The heat treatment is preferably carried out in an inert atmosphere or one which is somewhat reducing, for example in H 2 + N? (80%), as the powder mixture is composed essentially of oximetallic compounds with a minor amount of other metal oxides or metals.

Då pulverblandningen även innehåller metallpulver, är det att före- draga att genomföra värmebehandlingen i en oxiderande atmosfär, åt- minstone under en del av värmebehandlingscykeln, för att befrämja oxidationen av metallpartiklarna i utsideskikten av elektroderna.As the powder mixture also contains metal powder, it is preferable to carry out the heat treatment in an oxidizing atmosphere, at least during part of the heat treatment cycle, in order to promote the oxidation of the metal particles in the outer layers of the electrodes.

Metallpartiklarna, som kvarstår inuti kroppen av det sintrade ma- terialet, förbättrar de elektriska konduktivitetsegenskaperna för elektroden.The metal particles, which remain inside the body of the sintered material, improve the electrical conductivity properties of the electrode.

Formningsprocessen kan åtföljas av sintringsprocessen vid hög tempe- ratur såsom ovan nämnts eller formningsprocessen och sintringsproces- sen kan vara samtidiga, d v s tryck och temperatur kan påföras pulver- blandningen samtidigt, exempelvis med hjälp av elektriskt uppvärmda formar. Ingângsledarförbindningsorgan kan insmältas i de keramiska elektroderna under gjutnings- och sintringsprocesserna eller vid- fästas elektroderna efter sintringen eller gjutningen. Andra metoder för formning, komprimering och sintring av pulverblandningen kan na- turligtvis användas.The molding process can be accompanied by the sintering process at high temperature as mentioned above or the molding process and the sintering process can be simultaneous, i.e. pressure and temperature can be applied to the powder mixture simultaneously, for example by means of electrically heated molds. Input conductor connectors can be fused to the ceramic electrodes during the casting and sintering processes or attached to the electrodes after sintering or casting. Other methods of shaping, compressing and sintering the powder mixture can, of course, be used.

Den elektriska katalysatorn, som vanligen päföres elektrolyten skall på grund av kostnaderna ha en hög stabilitet, en låg anodisk över- potential för den önskade anodreaktionen och en hög anodisk överpoten- tial för icke önskade reaktioner. Vid fallet klorutveckling kan oxider av kobolt, nickel, iridium, rodium, rutenium eller blandade oxider av dessa, såsom Ru02 - Ti02, etc användas och vid fallet fluorid 8005076-8 l5 25 10 innehållande elektrolyter, där syreutvecklingen är den önskade anod- reaktionen, är oxider av silver och mangan att föredraga. Andra oxi- der för användning såsom elektrokatalysatorer kan vara oxider av platina, palladium och bly.Due to the cost, the electrical catalyst which is usually applied to the electrolyte must have a high stability, a low anodic overpotential for the desired anode reaction and a high anodic overpotential for undesired reactions. In the case of chlorine evolution oxides of cobalt, nickel, iridium, rhodium, ruthenium or mixed oxides thereof, such as RuO 2 - TiO 2, etc. can be used and in the case of fluoride containing electrolytes, where the oxygen evolution is the desired anode reaction, oxides of silver and manganese are preferred. Other oxides for use as electrocatalysts may be oxides of platinum, palladium and lead.

Gifter för att undertrycka oönskade anodiska reaktioner kan användas, t ex för att undertrycka syreutveckling från kloridelektrolyter. Gif- ter, som uppvisar en hög syreöverpotential, bör användas och lämp- liga material är oxider av arsenik, antimon och vismut. Dessa oxíder, som användes i små procentsatser, kan tillföras tillsammans med elek- trokatalysatoroxiderna i procenttal från l - 10 % av elektrokataly- satorn beräknat på resp metallers vikt.Toxins to suppress unwanted anodic reactions can be used, for example to suppress oxygen evolution from chloride electrolytes. Toxins, which show a high oxygen overpotential, should be used and suitable materials are oxides of arsenic, antimony and bismuth. These oxides, which are used in small percentages, can be added together with the electrocatalyst oxides in percentages from 1-10% of the electrocatalyst calculated on the weight of the respective metals.

Påförseln av elektrokatalysatorn och valbart giftmedlet kan åstad- kommas genom någon känd beläggningsmetod. Företrädesvis päföres elek- trokatalysatorn och valbart giftmedlet på de sintrade elektroderna såsom en lösning av sönderdelbara salter av metallerna. Den sintrade kroppen impregneras med lösningen innehållande de lämpliga metall- salterna och torkas. Därefter upphettas elektroden i luft eller i annan syre innehållande atmosfär för att omvandla salterna till de önskade oxiderna.The application of the electrocatalyst and the optional toxin can be accomplished by any known coating method. Preferably, the electrocatalyst and optionally the poison are applied to the sintered electrodes as a solution of decomposable salts of the metals. The sintered body is impregnated with the solution containing the appropriate metal salts and dried. Thereafter, the electrode is heated in air or in another oxygen-containing atmosphere to convert the salts to the desired oxides.

Vanligen skall porositeten för den sintrade kroppen och det sätt som användes för att impregnera den sintrade kroppens ytskikt med metall- salterna medgiva inträngning av lösningen ner till ett djup av minst 1 - 5 millimeter, företrädesvis 3 nm, inåt från elektrodytan, så att efter värmebehandlingen elektrokatalysatorerna föreligger i porerna hos den sintrade kroppen ned till ett visst djup inåt från elektrod- ernas yta.Generally, the porosity of the sintered body and the method used to impregnate the surface layer of the sintered body with the metal salts will allow penetration of the solution down to a depth of at least 1-5 millimeters, preferably 3 nm, inwardly from the electrode surface, so that after the heat treatment the electrocatalysts are present in the pores of the sintered body down to a certain depth inwards from the surface of the electrodes.

Alternativt kan genom lämplig pulverblandningsteknik förformade elek- trokatalytiska oxider och valfritt förformade giftoxider malas till pulverform och tillföras pulverblandningen under gjutningen av elek- Uw lU 20 25 8005076-8 ll troderna på sådant sätt, att ytterskikten av de gjutna elektroderna berikas med elektrokatalysatoroxidpulvren och valbart med giftoxi- derna under formningsprocessen, varigenom efter sintringen elektro- dernas yta redan kommer att vara försedd med elektrokatalysatorn.Alternatively, by suitable powder mixing techniques, preformed electrocatalytic oxides and optionally preformed poison oxides can be ground to powder form and added to the powder mixture during the casting of the electrodes in such a way that the outer layers of the cast electrodes are enriched with electrolyte catalyst. the toxic oxides during the forming process, whereby after sintering the surface of the electrodes will already be provided with the electrocatalyst.

De sintrade bipolära elektroderna enligt uppfinningen förses på en yta med den anodiska elektrokatalysatorn och valbart med för- giftningsmedlet för den icke önskade anodreaktionen genom en av de metoder, som ovan beskrivits, medan den andra ytan förses med ett belägg av ett lämpligt katodmaterial. Ytan hos den bipolära elektroden, som skall fungera såsom katod under elektrolysprocessen, kan exempelvis vara försedd med ett skikt av metallkarbider, -bori- der, -nitrider, sulfider och/eller -karbonitrider av yttrium, tan- tal, titan, zirkonium etc.The sintered bipolar electrodes of the invention are provided on a surface with the anodic electrocatalyst and optionally with the poisoning agent for the undesired anode reaction by one of the methods described above, while the other surface is provided with a coating of a suitable cathode material. The surface of the bipolar electrode, which is to act as a cathode during the electrolysis process, may, for example, be provided with a layer of metal carbides, borides, nitrides, sulphides and / or carbonitrides of yttrium, tantalum, titanium, zirconium, etc.

Ett föredraget sätt att päföra ett skikt är genom plasmastrâltek- nik, varigenom pulver av utvalda material sprutas och vidfäster vid ytan av den sintrade kroppen med en flamma under en kontrol- lerad atmosfär. Alternativt kan de utvalda pulvermaterialen till- föras under formningsprocessen till pulverblandningen och sedan sintras tillsammans, varigenom katodytan hos den bipolära elek- troden blir försedd med ett skikt av det utvalda katodmaterialet.A preferred method of applying a layer is by plasma beam technique, whereby powders of selected materials are sprayed and adhered to the surface of the sintered body with a flame under a controlled atmosphere. Alternatively, the selected powder materials can be added to the powder mixture during the forming process and then sintered together, whereby the cathode surface of the bipolar electrode is provided with a layer of the selected cathode material.

Elektroderna kan även effektivt användas såsom anoder och katoder vid likströmselektrolys av smälta saltelektrolyter i typfallet innehållande halogenider, oxider, karbonater eller hydrater för framställning av aluminium, beryllium, kalcium, cerium, litium, natrium, magnesium, kalium, barium, strontium, cesium och andra metaller.The electrodes can also be effectively used as anodes and cathodes in DC electrolysis of molten salt electrolytes typically containing halides, oxides, carbonates or hydrates for the production of aluminum, beryllium, calcium, cerium, lithium, sodium, magnesium, potassium, barium, strontium, cesium and others. metals.

Dä de bipolära elektroderna enligt uppfinningen användes såsom elektroder för smältsaltelektrolys, måste sammansättningen av elektroderna vara sådan, att den icke reduceras genom den kato- l i i PGoRiQEÅLEQÉQ 8005076-8 10 20 25 Pooa debatter-- _ . 12 diska reaktionen eller angripes av den metall, som avsättes på ka- Loderna, särskilt då elektrodsammansättningen är en oxiförening.When the bipolar electrodes according to the invention are used as electrodes for melting salt electrolysis, the composition of the electrodes must be such that it is not reduced by the catalysis in PGoRiQEÅLEQÉQ 8005076-8 20 Pooa debates-- _. The reaction or is attacked by the metal deposited on the cathodes, especially when the electrode composition is an oxy compound.

Av denna orsak är det önskvärt att ha kompositionen för katodsidan av den bipolära elektroden inert mot katodreaktionen och reduce- ringsverkan av den smälta metallen.For this reason, it is desirable to have the composition for the cathode side of the bipolar electrode inert to the cathode reaction and reducing effect of the molten metal.

Elektroderna kan även användas som anoder och katoder i elektroke- miska processer såsom elektrolys av kloridvattenlösningar för fram- ställning av klor, kaustika ämnen, väte, hypoklorid, klorater och perklorater, elektroutvinning av metaller från sulfat- eller klo- ridvattenlösningar för framställning av koppar, zink, nickel, ko- bolt och andra metaller, elektrolys av smältmetallsaltelektrolyter i typfallet innehållande halogenider, oxider, karbonater eller hyd- rater för framställning av aluminium, beryllium, kalcium, cerium, litium, natrium, magnesium, andra metaller och elektrolys av bromider, sulfider, svavelsyra, klorvätesyra och fluorvätesyra. Generellt är elektroderna använd- bara för alla elektrolytiska processer.The electrodes can also be used as anodes and cathodes in electrochemical processes such as electrolysis of chloride aqueous solutions for the production of chlorine, caustics, hydrogen, hypochlorite, chlorates and perchlorates, electro-extraction of metals from sulphate or chloride aqueous solutions for the production of copper. zinc, nickel, cobalt and other metals, electrolysis of molten metal salt electrolytes typically containing halides, oxides, carbonates or hydrates for the production of aluminum, beryllium, calcium, cerium, lithium, sodium, magnesium, other metals and electrolysis of bromides, sulphides, sulfuric acid, hydrochloric acid and hydrofluoric acid. In general, the electrodes are usable for all electrolytic processes.

I de följande exemplen beskrives olika föredragna utföranden för att illustrera uppfinningen. Det inses emellertid att uppfinningen icke är avsedd att begränsas till de särskilda utföringsformerna. Procent- talen för föreningarna i elektroderna är beräknade i viktsprocent och såsom fri metall baserad på totala metallinnehållet för kompo- sitionen.The following examples describe various preferred embodiments to illustrate the invention. It will be appreciated, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments. The percentages of the compounds in the electrodes are calculated as a percentage by weight and as free metal based on the total metal content of the composition.

Bland de loredragna anoderna är sådana, där huvudbeständsdelen av den självuppbärande kroppen är tenndioxid ensamt eller med upp till 20 viktsprocent koboltoxid, försedd med en beläggning av kobolt- oxid, som ger elektroder med förbättrade mekaniska egenskaper och elektrokatalytiska egenskaper för klorframställning.Among the clay-coated anodes are those in which the main component of the self-supporting body is tin dioxide alone or with up to 20% by weight of cobalt oxide, provided with a cobalt oxide coating which provides electrodes with improved mechanical properties and electrocatalytic properties for chlorine production.

Andra föredragna tillsatser är Y203, Ti02 och Ta205.Other preferred additives are Y 2 O 3, TiO 2 and Ta 2 O 5.

IO 80050 76-8 13 Elektrokatalysatorbelägget kan skyddas mot slitage genom samtidig eller efterföljande tillförsel av ett skyddsmedel såsom oxid av en anodiskt oxidfilmbildande metall, t ex TiO2 och Ta205 eller Si02, blandade oxider som AgRe2O3, TiCo¿,04 och AgXwo3.IO 80050 76-8 13 The electrocatalyst coating can be protected against wear by simultaneous or subsequent application of a protective agent such as oxide of an anodic oxide film-forming metal, eg TiO 2 and Ta 2 O 5 or SiO 2, mixed oxides such as AgRe 2 O 3, TiCo 3, 04 and AgXwo 3.

Exempel 1 Tre sintrade elektrodprov, 80 % Sn02 + 20 % kobolt (prov A), 80 % SnO2 + 10 % Co + 10 % Mo (prov B) och 100 % Sn02 (prov C) framställ- des och tvättades sedan omsorgsfullt med vatten och torkades under vakuum. De resulterande elektroderna neddoppades sedan under vakuum i den lösning, som angivits i tabell I och torkades sedan åtföljt av uppvärmning vid 370°C under 20 minuter i en ugn med forcerad luftcirkulation. Proverna borstades sedan med samma lösning och uppvarmdes under 15 minuter vid 35006 i samma ugn och denna proce- dur upprepades flera gånger, tills elektroden hade en viktsökning av 5 g/m2.Example 1 Three sintered electrode samples, 80% SnO 2 + 20% cobalt (sample A), 80% SnO 2 + 10% Co + 10% Mo (sample B) and 100% SnO 2 (sample C) were prepared and then washed thoroughly with water. and dried under vacuum. The resulting electrodes were then immersed under vacuum in the solution listed in Table I and then dried followed by heating at 370 ° C for 20 minutes in a forced air oven. The samples were then brushed with the same solution and heated for 15 minutes at 35006 in the same oven and this procedure was repeated several times, until the electrode had a weight increase of 5 g / m2.

Elektrodproverna användes sedan såsom anoder i en provcell för elek- trolys av aluminiumklorid vid 75000 och under en anodströmdensitet av 1000 A/m2. Cellspänningen var 5 volt och elektrolyten var en 5-1-1-blandning i vikt av aluminiumklorid, natriumklorid och kalium- klorid. Anodpotentialen bestämdes från början och efter 500 drifts- timmar och viktförluster hos elektroden bestämdes efter 500 timmar.The electrode samples were then used as anodes in a sample cell for electrolysis of aluminum chloride at 75,000 and below an anode current density of 1,000 A / m 2. The cell voltage was 5 volts and the electrolyte was a 5-1-1 mixture by weight of aluminum chloride, sodium chloride and potassium chloride. The anode potential was determined from the beginning and after 500 operating hours and weight losses of the electrode were determined after 500 hours.

För jämförelseändamål användes även en standardgrafitelektrod un- der sanma förhållanden och resultaten framgår av tabell I. t a ~ Femtio' Å 8ÛÛ5Û76~8 14 Tabell I Prov Lösning_ Anodpotential Viktförlust ef- ter soo mm. g/mz lösn.medel salt Initial V (RCGE)+) efter 500 tim. 5 A Vatten och CoC12 0,45 0,47 0,8 formaldehyd B Klorväte- IrC13 0,45 0,45 0,5 syra ' C Klorväte- IrC13 0,5 0,6 0,2 10 syra A obehandlad 0,6 0,6 0,5 B " 0,55 0,55 0,5 C " 1,0 1,3 ingen +) RCGE: Klorgrafitreferenselektrod. 15 Resultaten i tabell I visar att de belagda elektroderna har en t o m lägre överpotential för klorutveckling utan någon väsentlig ökning i viktförlusten. Prov C, som hade alltför hög överpotential utan efterbehandling, var icke lämpat för elektrolysreaktionen, medan det behandlade provet C är det. Genomsnittliga faraday-effek- 20 tiviteten under provet var 96 %. En vanlig grafitelektrod använd på samma sätt och jämförd med referensgrafitelektroden visade en spänning av cirka 0,8 volt.For comparison purposes, a standard graphite electrode was also used under the same conditions and the results are shown in Table I. t a ~ Fifty 'Å 8ÛÛ5Û76 ~ 8 14 Table I Sample Solution_ Anode potential Weight loss after soo mm. g / mz solvent salt Initial V (RCGE) +) after 500 hours. 5 A Water and CoC12 0.45 0.47 0.8 formaldehyde B Hydrogen chloride- IrCl3 0.45 0.45 0.5 acid C Hydrogen chloride- IrCl3 0.5 0.6 0.2 acid A untreated 0.6 0.6 0.5 B "0.55 0.55 0.5 C" 1.0 1.3 none +) RCGE: Chlorine graphite reference electrode. The results in Table I show that the coated electrodes have an even lower overpotential for chlorine evolution without any significant increase in weight loss. Sample C, which had too high an overpotential without post-treatment, was not suitable for the electrolysis reaction, while the treated sample C is. The average faraday efficiency during the test was 96%. A standard graphite electrode used in the same manner and compared to the reference graphite electrode showed a voltage of about 0.8 volts.

Exempel 2 Prover av 90 viktsprocent tenndioxid och 10 viktsprocent kobolt sintrades och elektroderna försågs sedan med en beläggning av ko- Ph boltoxid liksom i exempel 1 för att erhålla ett skikt av 10 g/m2 koboltoxid. Elektroderna användes sedan för att elektrolysera elek- 10 20 8005076-8 15 trolyterna enligt tabell II under driftsforhållanden som där anges.Example 2 Samples of 90% by weight of tin dioxide and 10% by weight of cobalt were sintered and the electrodes were then coated with a coating of carbon dioxide as in Example 1 to obtain a layer of 10 g / m 2 of cobalt oxide. The electrodes were then used to electrolyze the electrolytes of Table II under operating conditions set forth therein.

Anodpotentialen efter 300 driftstimmar och slitningsgraden efter 300 timmar bestämdes och anges i tabell II.The anode potential after 300 operating hours and the degree of wear after 300 hours were determined and are given in Table II.

Tabell II Elektrolyt- Elektrolyt- Strömtät- Genomsn. Anodpo- Vikt- smmnansättn. temp. OC het A/m2 faraday- tential för- och viktsfbr- effekti- efter lust hållanden vitet 300 tim. g/m2 V(RCGE) AlCl3 + KC] 750 1000 92 % 0,5 0,5 (511) CaCl2 + KCI 450 1000 94 % 0,6 0,5 (5:l) PhCl? + KCl 450 1000 90 % 0,6 0,5 (5:l) Tabellen II visar att elektroderna enligt uppfinningen har en låg slitgrad och en låg anodpotential även efter 300 driftstimmar.Table II Electrolyte- Electrolyte- Current Density- Avg. Anodpo- Weight- smmnansättn. temp. OC hot A / m2 faraday- tential for- and weightfbr- effect- after lust holding white 300 hours. g / m2 V (RCGE) AlCl 3 + KC] 750 1000 92% 0.5 0.5 (511) CaCl 2 + KCl 450 1000 94% 0.6 0.5 (5: 1) PhCl? + KCl 450 1000 90% 0.6 0.5 (5: 1) Table II shows that the electrodes according to the invention have a low degree of wear and a low anode potential even after 300 operating hours.

Exempel 3 Skivformade elektroder med en diameter om 10 mm och en tjocklek av 5 mm framställdes från pulver med sikt nr 100 - 250 (maskvidd 0,149 - 0,62 mm). Pulvren pressgöts vid ett tryck av 1000 kg/cmz och sintrades sedan i en induktionsugn under förhållanden som fram- går av tabell III, som även visar sammansättningar av pulvren.Example 3 Disc-shaped electrodes with a diameter of 10 mm and a thickness of 5 mm were prepared from powder with sieve No. 100 - 250 (mesh size 0.149 - 0.62 mm). The powders were compression molded at a pressure of 1000 kg / cm 2 and then sintered in an induction furnace under conditions shown in Table III, which also shows compositions of the powders.

Sintringen genomfördes i en ugn, genom vilken den angivna gasen cir- kulerades eller bibehölls vid atmosfärstryck. Sålunda exponerades åtminstone ytterytorna och kanske en del av innerporerna för en oxi- 8005076- 8 16 derande atmosfär vid den angivna temperaturen och den exponerade metallen i ytorna oxiderades för att bilda elektrokatalysatorn.The sintering was carried out in a furnace through which the specified gas was circulated or maintained at atmospheric pressure. Thus, at least the outer surfaces and perhaps a portion of the inner pores were exposed to an oxidizing atmosphere at the indicated temperature and the exposed metal in the surfaces was oxidized to form the electrocatalyst.

Tabell III Síntrlng Prov Komponenter och Upphett- 5 nr víktsprocent Temp. OC Atmosfär ningstid 1 Sn02 80 % 1250 Forcerad luft- 2 h cirkulation 2 Sn0¿ 80 % C0 10 % 1500 " 2 h 10 Mo 10 % 3 Sn02 80 % Mo 10 % 1250 " 2 h Ni 10 % 4 > Sn02 75 % Omgivnings- Ib Laå03 10 % 1500 luft 2 h CO 5 Sn02 60 % C02Ní04 30 % 1500 " 2 h Co 10 % 20 6 Sn02 60 % Si03 10 % La20ë 1000 " 2 h Co2N104 10 A Cu 10 % 10 20 25 8005076-8 17 Tabell III forts 7 Sn02 95 % Forcerad Co 2.5 % 1500 luftclr- 2 h Mo 2.5 % kulation 8 Sn02 100 % 1500 Luft 10 h Elektrokonduktiviteterna för proverna 1 - 7, uppmätt vidd 500°C, var mellan 0,01 och 1,00 ohm'1 och ohm"1 cm1 och densiteten för de sintrade elektroderna varierade mellan 5 och 8,5 9/cm3. Elek- trodproverna användes såsom anoder i en provcell for elektrolys av aluminiumklorid vid 75000 och en anodströmdensítet av 1000 A/m2.Table III Síntrlng Sample Components and Heating No 5% by weight Temp. OC Atmospheric time 1 Sn02 80% 1250 Forced air- 2 h Circulation 2 Sn0¿ 80% C0 10% 1500 "2 h 10 Mo 10% 3 Sn02 80% Mo 10% 1250" 2 h Ni 10% 4> Sn02 75% Ambient - Ib Laå03 10% 1500 luft 2 h CO 5 Sn02 60% C02Ní04 30% 1500 "2 h Co 10% 20 6 Sn02 60% Si03 10% La20ë 1000" 2 h Co2N104 10 A Cu 10% 10 20 25 8005076-8 17 Table III cont 7 Sn02 95% Forced Co 2.5% 1500 air clr- 2 h Mo 2.5% culture 8 Sn02 100% 1500 Air 10 h The electroconductivities of samples 1 - 7, measured at 500 ° C, were between 0.01 and 1.00 ohm'1 and ohm "1 cm1 and the density of the sintered electrodes varied between 5 and 8.5 9 / cm3. The electrode samples were used as anodes in a sample cell for electrolysis of aluminum chloride at 75000 and an anode current density of 1000 A / m2.

Cellspanningen var 5 volt och elektrolyten var en 5-1-1-blandning av aluminiumklorid, natriumklorid och kaliumklorid. Anodpotentíal- en bestämdes i början och efter 500 driftstimmar och víktförlusten för elektroden bestämdes efter 500 timmar. För jämförelseändamål användes även en grafitreferenselektrod under samma förhållanden och resultaten framgår av tabell IV.The cell voltage was 5 volts and the electrolyte was a 5-1-1 mixture of aluminum chloride, sodium chloride and potassium chloride. The anode potential was determined initially and after 500 hours of operation and the weight loss of the electrode was determined after 500 hours. For comparison purposes, a graphite reference electrode was also used under the same conditions and the results are shown in Table IV.

Tabell IV Prov Anodpotential Viktförlust efter nr v v. ma) *) son um g/mz Initial Efter 500 tim. 1 0,6 0,6 0,5 2 0,55 0,55 0,5 3 0,60 0,6 0,8 4 0,55 0,6 0,5 5 0,6 0,6 Ingen 6 0,65 0,65 0,5 7 0,55 0,6 Ingen 8 1,0 1,3 Ingen Grafit 0,85 0,85 105 +) RGE: grafitreferenselektrod.Table IV Test Anode potential Weight loss after no. V v. Ma) *) son um g / mz Initial After 500 hrs. 1 0.6 0.6 0.5 2 0.55 0.55 0.5 3 0.60 0.6 0.8 4 0.55 0.6 0.5 5 0.6 0.6 None 6 0 .65 0.65 0.5 7 0.55 0.6 None 8 1.0 1.3 None Graphite 0.85 0.85 105 +) RGE: graphite reference electrode.

POOR QUÄLTTY 800-50 76~ 8 10 l5 20 18 Resultaten i tabell IV visar att elektroderna 1 - 7 innehållande en huvuddel av en oxid och en mindre del av en metall har en låg överpotential för klorutveckling och en mycket låg slitgrad. Elek- troden 8, som icke innehöll någon tillsats av elektrokonduktiv me- tall, hade en väsentligt högre överpotential för klorutveckling och grafitreferenselektroden hade en överpotential över värdena för elektroderna 1 - 7 och en hög slitgrad. Referensanoden erford- irade väsentliga justeringar under elektrolysen och ett tidigt ut- byte. Genomsnittseffektiviteten under provet var 97 %. Alla prover- na 1 - 7 var mindre sköra än prov 8.POOR QUÄLTTY 800-50 76 ~ 8 10 l5 20 18 The results in Table IV show that the electrodes 1 - 7 containing a major part of an oxide and a minor part of a metal have a low overpotential for chlorine development and a very low degree of wear. The electrode 8, which did not contain any addition of electroconductive metal, had a significantly higher overpotential for chlorine evolution and the graphite reference electrode had an overpotential over the values of the electrodes 1 - 7 and a high degree of wear. The reference anode required significant adjustments during electrolysis and early replacement. The average efficiency during the test was 97%. All samples 1 - 7 were less fragile than sample 8.

Exempel 4 Cirka 250 g av en blandning av matrismaterialet och tillsatsmateri- alet angivna i tabell I maldes i en blandare under 20 minuter och pulverblandningarna hälldes i cylindriska plastformar och förkom- primerades manuellt med en stâlcylinderpress. Varje form placerades i en isostatisk tryckkammare och trycket ökades till cirka 1500 kg/cmz och förkomprimerades manuellt med en stâlcylinderpress. Var- je form placerades i en isostatisk tryckkammare och trycket ökades till cirka 1500 kg/cmz på 5 minuter och reducerades sedan till noll på ett fåtal sekunder. Proverna togs sedan ut ur plastformarna och polerades. De pressade proverna sattes i en elektriskt uppvärmd ugn och uppvärmdes från rumstemperatur till 120006 under en kväve- atmosfär under en period av 24 timmar, hållna vid maximitempera- turen under 2 - 5 timmar och kyldes sedan till 30096 under följan- de 24 timmar. De sintrade proverna uttogs ur ugnen och efter kyl- ning till rumstemperatur vägdes de och deras skenbara densitet och eiektmkanauktiviteten vid 25°c och vid 1ooo°c uppmättes. Resuitat- en framgår av tabell V.Example 4 Approximately 250 g of a mixture of the matrix material and the additive listed in Table I was ground in a mixer for 20 minutes and the powder mixtures were poured into cylindrical plastic molds and pre-compressed manually with a steel cylinder press. Each mold was placed in an isostatic pressure chamber and the pressure was increased to about 1500 kg / cm 2 and pre-compressed manually with a steel cylinder press. Each mold was placed in an isostatic pressure chamber and the pressure was increased to about 1500 kg / cm 2 in 5 minutes and then reduced to zero in a few seconds. The samples were then taken out of the plastic molds and polished. The compressed samples were placed in an electrically heated oven and heated from room temperature to 120006 under a nitrogen atmosphere for a period of 24 hours, kept at the maximum temperature for 2 - 5 hours and then cooled to 30096 for the following 24 hours. The sintered samples were taken out of the oven and after cooling to room temperature they were weighed and their apparent density and electrically active at 25 ° C and at 1000 ° C were measured. The results are shown in Table V.

C 20 25 Tabell V Prov Provsammansättn.C 20 25 Table V Sample Sample composition.

Síntringstíd _aooso76-e Skenbar Eïektrisk kondukti- densítet vitet nr och viktsprocent vid max.temp. __ g/cm3 vid 1ooo° vid 25% E .-1cm'1 ßvó-1cm"1 1 zroz ao % í Y203 10 % 5,1 0,1 - YOF IrO2 2 Ta205 50 % La203 5 % Si02 5 % 5,3 0,4 - V02 20 % Co304 20 % 3 Zr02 50 % Ti203 20 % 5,1 0,3 - Zr0C12 20 % Rh203 10 % 4 NDZO5 30 % 1102 20 % YOF 20 % 5,6 0,5 - A920 20 % Sb203 10 % 5 Y303 20 % La303 20 A ThO2 20 % 5,8 0,7 - r1¿,o3 20 % Rh203 20 % POOÉ QUALITY 800-50 76~ 0 10 20 25 20 6 Zr02 Y203 S102 Zr20CI Bi203 A920 Ru02 Cu0 2 7 Zrüz Y 03 Sn02 Ir0 Cu0 8 ZrO2 Yb203 T502 T1203 Sn02 Co304 9 Ti02 ^12°3 T10203 Sn0 5Mn+2 10 Zr02 Y 0 2 3 YOF Ru0 40 % 5 % 5 % 15 % 10 % 15 % 5 % , 5 % 50 % 30 % 10 % 2 % 30 % 10 % 10 % 25 % 15 % 10 % 20 % 20 % 20 % 20 % 20 % 30 % 5 % 25 % 20 % 20 % 5,3 5,9 5,8 5,4 5,1 1,2 1,0 0,8 2,1 0,5 IU 15 20 75 8005076-8 21 11 T102 20 % Ta2O5 30 % V02 10 % 2 5,7 5 0,9 Fe203 10 % C0304 10 % Co 20 % 12 T102 40 % Ti0C 25 % Sn02 15 % 5 6,3 12 1,6 Ru02 5 % Mo 10 % Ti 5 % 13 T102 40 % Ta205 10 % T1203 10 % 5 6,1 10 2,5 Co304 20 % Mo 10 % ASZO3 10 % 14 Zr02 40 % Y203 5 % V02 25 % 2 6,5 15 2,5 A90 20 % Pd 1 % Mo 9 % Datana 1 tabe11 V visar, att den e1ektríska konduktíviteten för de sintrade keramiska e1ektroderna vid höga temperaturer_om 100006 är 5 - 10 gånger högre än den e1ektriska konduktiviteten vid 2506.Sintering time _aooso76-e Apparent Electrical conductivity density white no and weight percentage at max. Temp. __ g / cm3 at 1000 ° at 25% E.-1cm'1 ßvó-1cm "1 1 zroz ao% í Y203 10% 5.1 0.1 - YOF IrO2 2 Ta205 50% La203 5% SiO2 5% 5, 3 0.4 - V02 20% Co304 20% 3 ZrO2 50% Ti203 20% 5.1 0.3 - Zr0C12 20% Rh203 10% 4 NDZO5 30% 1102 20% YOF 20% 5.6 0.5 - A920 20 % Sb203 10% 5 Y303 20% La303 20 A ThO2 20% 5,8 0,7 - r1¿, o3 20% Rh203 20% POOÉ QUALITY 800-50 76 ~ 0 10 20 25 20 6 Zr02 Y203 S102 Zr20CI Bi203 A920 Ru02 Cu0 2 7 Zrüz Y 03 Sn02 Ir0 Cu0 8 ZrO2 Yb203 T502 T1203 Sn02 Co304 9 Ti02 ^ 12 ° 3 T10203 Sn0 5Mn + 2 10 Zr02 Y 0 2 3 YOF Ru0 40% 5% 5% 15% 10% 15% 5%, 5% 50% 30% 10% 2% 30% 10% 10% 25% 15% 10% 20% 20% 20% 20% 20% 30% 5% 25% 20% 20% 5.3 5.9 5, 8 5.4 5.1 1.2 1.0 0.8 2.1 0.5 IU 15 20 75 8005076-8 21 11 T102 20% Ta2O5 30% V02 10% 2 5.7 5 0.9 Fe203 10 % C0304 10% Co 20% 12 T102 40% TiOC 25% SnO2 15% 5 6.3 12 1.6 RuO2 5% Mo 10% Ti 5% 13 T102 40% Ta205 10% T1203 10% 5 6.1 10 2 , 5 Co304 20% Mo 10% ASZO3 10% 14 Zr02 40% Y203 5% V02 25% 2 6,5 15 2 .5 A90 20% Pd 1% Mo 9% Datana 1 tabe11 V shows that the electric conductivity of the sintered ceramic electrodes at high temperatures around 100006 is 5 - 10 times higher than the electric conductivity at 2506.

PÖOR QUALITY 8005076- 8 10 20 25 22 Tillsatsen av oxider, med konduktivitet ekvivalent till metaller, till de väsentligen icke-konduktiva keramiska oxiderna i matrisen ökar konduktiviteten.för elektroderna i storleksordningen 102. Till- satsen av en metall, som är stabil mot smälta salter, såsom yttrium eller molybden etc, till de keramiska elektroderna enligt uppfinning- en, ökar den elektriska konduktiviteten för elektroderna 2 - 5 gånger.PÖOR QUALITY 8005076- 8 10 20 25 22 The addition of oxides, with conductivity equivalent to metals, to the substantially non-conductive ceramic oxides in the matrix increases the conductivity.for the electrodes of the order of 102. The addition of a metal which is stable to melt salts, such as yttrium or molybdenum, etc., to the ceramic electrodes according to the invention, increase the electrical conductivity of the electrodes 2 - 5 times.

Exempel 5 Driftsförhållandena för en elektrolyscell för framställning av alumi- niummetall från ett smält kryolitbad simulerades i en laboratorie- provcell. I en upphettad grafitdegel åstadkoms ett skikt vätskefor- miga aluminium på botten och en smälta bestående av kryolit (80 - 85 %), aluminiumoxid (5 - 10 %) och AlF3 (från 1 - 5 %) häšldes ovanpå densamma. Provelektroderna med en arbetsyta av 3 cm fram- ställdes enligt den procedur, som beskrivits i exemplet 4 och en platinatråd fastlöddes för att åstadkomma ett lämpligt organ för elektrisk förbindning och elektroderna neddoppades i saltsmältan och hölls på ett avstånd av cirka 1 cm från det vätskeformiga alu- miniumskiktet. Degeln bibehölls vid en temperatur av 950 - 105000 och strömdensiteten var 0,5 A/cmz och cellen drevs under 2000 tim- mar. Provexperimentdatana sådana dessa erhölls framgår av tabell VI.Example 5 The operating conditions of an electrolytic cell for producing aluminum metal from a molten cryolite bath were simulated in a laboratory sample cell. In a heated graphite crucible, a layer of liquid aluminum was formed on the bottom and a melt consisting of cryolite (80 - 85%), alumina (5 - 10%) and AlF3 (from 1 - 5%) was poured on top of the same. The sample electrodes with a working surface of 3 cm were prepared according to the procedure described in Example 4 and a platinum wire was soldered to provide a suitable means for electrical connection and the electrodes were immersed in the salt melt and kept at a distance of about 1 cm from the liquid aluminum. - the minium layer. The crucible was maintained at a temperature of 950 - 105000 and the current density was 0.5 A / cm 2 and the cell was operated for 2000 hours. The sample experimental data as obtained were shown in Table VI.

Provnumret angiver att den provade elektroden svarade mot det prov, som beskrivits i tabell V med samma nummer.The sample number indicates that the tested electrode corresponded to the sample described in Table V with the same number.

Tabell VI Prov nr Aluminium Viktförlust för framställt (g/h) anoderna (9/cmz) l 0,49 0,02 2 0,50 0,12 3 0,49 0,04 4 0,49 0,02 10 20 25 48005076-8 23 5 0,48 0,01 6 0,49 0,04 7 0,49 0,06 8 0,46 0,18 9 0,46 0,2 Provelektroderna drevs framgångsrikt som anoder i kryolitsmältan och de observerade slithastigheterna synes vara helt acceptabla för elektrolytisk framställning av aluminium från smalt kryolit.Table VI Sample No. Aluminum Weight loss for manufactured (g / h) anodes (9 / cm 2) l 0.49 0.02 2 0.50 0.12 3 0.49 0.04 4 0.49 0.02 10 20 25 48005076-8 23 5 0.48 0.01 6 0.49 0.04 7 0.49 0.06 8 0.46 0.18 9 0.46 0.2 The test electrodes were successfully driven as anodes in the cryolite melt and the observed wear rates appears to be perfectly acceptable for the electrolytic production of aluminum from narrow cryolite.

Alla de provade elektroderna visade en låg slitgrad under 2000 driftstimmar. Generellt är slitgraden för elektroder innehållande värmestabilisatorer, såsom oxiföreningar av metallerna inom gruppen III inom det periodiska systemet, cirka 10 gånger mindre än för elek- troder utan värmestabilisatorer.All the tested electrodes showed a low degree of wear during 2000 operating hours. In general, the degree of wear for electrodes containing heat stabilizers, such as oxy compounds of the metals of Group III of the Periodic Table, is about 10 times less than for electrodes without heat stabilizers.

Exempel 6 Elektroderna nr 4 och 5 i tabell V användes såsom anoder för elektro- lys av en smält aluminiumkloridelektrolyt i den provcell som beskriv- its i exemplet 5. Elektrolysförhållandena var följande: Elektrolyt 1 AlCl3 31 - 35 % NaCl 31 - 35 % BaC03 31 - 35 % Temperatur för elektrolyten 690 -720°C 2000 amp/m2 Anodströmdensitet Katod : smält aluminium Elektrodmellanrum : 1 cm De provade elektroderna arbetade framgångsrikt och viktsförlusterna efter 2000 timmar drift var försumbara. fPeoR gummi 8005076-8 l0 _ 20 25 -- _. q-WFVPWW” íåëâšääå íÉ=J¿nfi» 24 Andra elektrokatalysatorer, som kan användas vid elektrolys av smälta halogenidsalter för halogenidjonavgivning, är Ru02 och sä- dana oxider som ASZO3, Sn203 och Bi203 kan tillsättas i procent- tal upp till 10 viktsprocent av den fria metallen baserat på tota- la metallinnehållet för att öka syreöverpotentialen utan att på- verka halogenidjonavgivningspotentialen.Example 6 Electrodes Nos. 4 and 5 in Table V were used as anodes for electrolysis of a molten aluminum chloride electrolyte in the sample cell described in Example 5. The electrolysis conditions were as follows: Electrolyte 1 AlCl 3 31 - 35% NaCl 31 - 35% BaCO 3 31 - 35% Temperature for the electrolyte 690 -720 ° C 2000 amp / m2 Anode current density Cathode: molten aluminum Electrode spacing: 1 cm The tested electrodes worked successfully and the weight losses after 2000 hours of operation were negligible. fPeoR rubber 8005076-8 l0 _ 20 25 - _. q-WFVPWW ”íåëâšääå íÉ = J¿n fi» 24 Other electrocatalysts, which can be used in the electrolysis of molten halide salts for halide ion release, are RuO2 and such oxides as ASZO3, Sn203 and Bi203 can be added in percentages of up to 10% by weight the free metal based on the total metal content to increase the oxygen overpotential without affecting the halide ion release potential.

För anoder, som skall användas vid smälta fluoridelektrolyter, där syre utvecklas, kan katalysatorn vara den som framgår av exempel 5 eller Rh203, Pb02 och Ir02. Ti02.For anodes to be used in molten fluoride electrolytes where oxygen is evolved, the catalyst may be that shown in Example 5 or Rh 2 O 3, PbO 2 and IrO 2. Ti02.

Komponenterna hos anoderna enligt exemplen är beräknade i viktspro- cent fri metall baserat på totalmetallinnehållet för anodkomposi- _ 9 fil0fl8fl.The components of the anodes according to the examples are calculated in% by weight of free metal based on the total metal content of the anode composition- 9 fi l0 fl8fl.

Elektrolyten kan innehålla andra salter än de som användes vid exemp- len såsom alkalimetallklorid eller -fluorid likaväl som saltet av den metall, som undergår elektrolysen. Metallhalogeniderna är effek- tiva för att reducera smältpunkten för det salt som undergår elektro- lys, under det att de medgiver användning av lägre temperaturer un- der bibehållande av saltbadet i smält eller smältande tillstånd.The electrolyte may contain salts other than those used in the examples such as alkali metal chloride or fluoride as well as the salt of the metal undergoing the electrolysis. The metal halides are effective in reducing the melting point of the salt undergoing electrolysis, while allowing the use of lower temperatures while maintaining the salt bath in the molten or melting state.

Ovanstående exempel innefattar smältmetallsaltelektrolys, primärt elektrolys av smält aluminiumklorid eller fluoridsalter. På ett lik- nande sätt kan smälta klorider av andra metaller såsom alkaliemetal- ler eller alkaliska jordartsmetaller elektrolyseras under användning av de angivna anoderna och i överensstämmelse för övrigt med standard- praxis. Dessutom kan andra smälta salter, såsom smälta nitrater, elek- trolyseras på samma sätt. En smält aluminiumoxid-kryolitelektrolyt eller liknande alkalimetallaluminiumfluorid kan elektrolyseras för att alstra smält aluminium. x___ _____ ...fq qwfi 3"' _., 8005076- 8 25 Dessa eiektroder kan användas i stäiiet for grafitanoder vid stan- dardaiuminiumeiektroutvinningsceiier med antingen aiuminiummaimin- matning eller kryoiitbadet eiier med aiuminiumkioridinmatning i ett övervägande aiuminiumkioridbad.The above examples include molten metal salt electrolysis, primarily electrolysis of molten aluminum chloride or fluoride salts. In a similar manner, molten chlorides of other metals such as alkali metals or alkaline earth metals can be electrolyzed using the indicated anodes and in accordance with standard practice. In addition, other molten salts, such as molten nitrates, can be electrolyzed in the same manner. A molten alumina cryolite electrolyte or similar alkali metal aluminum fluoride can be electrolyzed to produce molten aluminum. x___ _____ ... fq qw fi 3 "'_., 8005076- 8 25 These electrodes can be used in the stand for graphite anodes in standard aluminum electrode recovery cells with either aluminum feed or the crystallite bath with aluminum chloride feed in a predominantly aluminum chloride bath.

Användningen av dessa sintrade metaiioxidanoder för utvinning av de önskade metaiierna från smäita salter av metalierna, som skall ut- vinnas, resuiterar i en minskad effektforhrukning per viktsenhet framstäiid metal] och i renare utvunna metaiier. Eiektroderna är di- mensionsstabila vid funktion och kräver derfor icke något ofta fore- kommande ingripande för att återställa optimalt avstånd från katod- ytan såsom är nödvändigt med de kända forbrukningsanoderna.The use of these sintered metal anode nodes for the recovery of the desired metals from forged salts of the metals to be recovered results in a reduced power consumption per unit weight of metal produced] and in cleaner recovered metals. The electrodes are dimensionally stable in function and therefore do not require any frequent intervention to restore optimal distance from the cathode surface as is necessary with the known consumption anodes.

Claims (4)

1. 3005076-8 g 1 n 50 çQUïiïš-lï §_a~t_§"n t k r a V 1. Bipolär elektrod för smältsaltelektrolys, innefattan- de en självbärande kropp av sintrade pulver, ett skikt av katodmaterial på sin katodyta och en anodkatalysator på sin anodyta, k ä n n e t e c k n a d av att den själv- bärande kroppen är en matris av sintrade pulver innefat- tande en huvudbestândsdel av en oxiförening och en mindre del av ett elektrokonduktivt material, varvid oxiförenin- gen innefattar åtminstone ett element utvalt från den grupp, som består av titan, tantal, zirkonium, vanadin, niob, hafnium, aluminium, kisel, tenn, krom, molybden, volfram, bly, mangan, beryllium, järn, kobolt, nickel, platina, palladium, osmium, iridium, renium, teknetium, rodium, rutenium, guld, silver, kadmium, koppar, zink, gcrmanium, arsenik, antimon, vismut, bor, skandium och metaller från lantanoid- och aktinoidserierna och att katodytan är försedd med ett skikt av katodmaterial ut- valt från den grupp, som består av metallkarbider, -bori- der, -nitrider, -sulfider och -karbonitrider och bland- ningar därav.1. 3005076-8 g 1 n 50 çQUïiïš-lï §_a ~ t_§ "ntkra V 1. Bipolar electrode for melt salt electrolysis, comprising a self-supporting body of sintered powders, a layer of cathode material on its cathode surface and an anode catalyst on its anode surface , characterized in that the self-supporting body is a matrix of sintered powders comprising a main constituent of an oxy compound and a minor part of an electroconductive material, the oxy compound comprising at least one element selected from the group consisting of titanium, tantalum, zirconium, vanadium, niobium, hafnium, aluminum, silicon, tin, chromium, molybdenum, tungsten, lead, manganese, beryllium, iron, cobalt, nickel, platinum, palladium, osmium, iridium, rhenium, technetium, rhodium, ruthenium, gold, silver, cadmium, copper, zinc, grmanium, arsenic, antimony, bismuth, boron, scandium and metals from the lanthanoid and actinoid series and that the cathode surface is provided with a layer of cathode material selected from the group metal carbides, - borides, nitrides, sulphides and carbonitrides and mixtures thereof. 2. Elektrod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att det elektrokonduktiva materialet är en oxid av zirko- nium och/eller tenn.2. An electrode according to claim 1, characterized in that the electroconductive material is an oxide of zirconium and / or tin. 3. Elektrod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av ' att det elektrokonduktiva materialet är åtminstone en av metallerna yttrium, krom, molybden, zirkonium, tantal, volfram, kobolt, nickel, palladium och silver.3. An electrode according to claim 1, characterized in that the electroconductive material is at least one of the metals yttrium, chromium, molybdenum, zirconium, tantalum, tungsten, cobalt, nickel, palladium and silver. 4. Elektrod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att elektrokatalysatorn är en oxid av metallerna kobolt, nickel, mangan, rodium, iridium, rutenium, silver och- tlandningar därav. I >. Elektrod enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av ,..__ ,..i..___+_..___ _* . “Tï LI! 10 27 8-005076-8 att elektrokatalysatorn är bildad in situ på den sintrade elektrodkroppen från en lösning av salter av nämnda metal- ler, som omvandlas till oxider på den sintrade elektrod- kroppen. 6. Elektrod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att elektrodkatalysatorn utgöres av oxidpulver av nämnda metaller insintrade i ytterskikten av elektroden. 7. Elektrod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att skiktet av katodmaterialet är päfört genom flamsprut- ning. 8. Elektrod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att skiktet av katodmaterialet består av pulver av katod- materialet insintrade i de katodiska ytterytorna av elek- troden. 9. Elektrod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att katodmaterialet består av karbider, borider, nitrider, sulfider och karbonitrider eller åtminstone en av metal- lerna yttrium, titan och zirkonium, 'man Quazm' J-Ul» '.< ~.«4. An electrode according to claim 1, characterized in that the electrocatalyst is an oxide of the metals cobalt, nickel, manganese, rhodium, iridium, ruthenium, silver and landings thereof. I>. Electrode according to claim 4, k ä n n e t e c k n a d av, ..__, .. i ..___ + _..___ _ *. “Tï LI! 8-7505076-8 that the electrocatalyst is formed in situ on the sintered electrode body from a solution of salts of said metals, which are converted to oxides on the sintered electrode body. 6. An electrode according to claim 1, characterized in that the electrode catalyst consists of oxide powder of said metals sintered in the outer layers of the electrode. 7. An electrode according to claim 1, characterized in that the layer of the cathode material is applied by flame spraying. 8. An electrode according to claim 1, characterized in that the layer of the cathode material consists of powder of the cathode material sintered in the cathodic outer surfaces of the electrode. Electrode according to claim 1, characterized in that the cathode material consists of carbides, borides, nitrides, sulphides and carbonitrides or at least one of the metals yttrium, titanium and zirconium, 'man Quazm' J-Ul »'. «
SE8005076A 1976-03-31 1980-07-10 BIPOLER ELECTROD FOR MELT SALT ELECTROLYSIS SE437679B (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US67227976A 1976-03-31 1976-03-31
US67346076A 1976-04-05 1976-04-05
US68127976A 1976-04-28 1976-04-28
US68694376A 1976-05-17 1976-05-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE8005076L SE8005076L (en) 1980-07-10
SE437679B true SE437679B (en) 1985-03-11

Family

ID=27505346

Family Applications (4)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE7703731A SE430346B (en) 1976-03-31 1977-03-31 ELECTROL FOR ELECTROLY CELLS
SE7703732A SE435736B (en) 1976-03-31 1977-03-31 MELT SALT ELECTROLY ELECTROD
SE8005076A SE437679B (en) 1976-03-31 1980-07-10 BIPOLER ELECTROD FOR MELT SALT ELECTROLYSIS
SE8005075A SE438165B (en) 1976-03-31 1980-07-10 BIPOLE Electrode for Electrolytic Processes

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE7703731A SE430346B (en) 1976-03-31 1977-03-31 ELECTROL FOR ELECTROLY CELLS
SE7703732A SE435736B (en) 1976-03-31 1977-03-31 MELT SALT ELECTROLY ELECTROD

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE8005075A SE438165B (en) 1976-03-31 1980-07-10 BIPOLE Electrode for Electrolytic Processes

Country Status (10)

Country Link
JP (2) JPS6025512B2 (en)
DD (1) DD137365A5 (en)
DE (2) DE2714488A1 (en)
DK (2) DK155531C (en)
FI (2) FI64815C (en)
FR (2) FR2346468A1 (en)
IN (1) IN144973B (en)
MX (2) MX144777A (en)
NO (2) NO146543C (en)
SE (4) SE430346B (en)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD137365A5 (en) * 1976-03-31 1979-08-29 Diamond Shamrock Techn ELECTRODE
US4075070A (en) * 1976-06-09 1978-02-21 Ppg Industries, Inc. Electrode material
US4214970A (en) * 1979-01-15 1980-07-29 Diamond Shamrock Technologies, S.A. Novel electrocatalytic electrodes
US4329219A (en) * 1979-10-29 1982-05-11 Druzhinin Ernest A Electrode for electrochemical processes
DE2944814A1 (en) * 1979-11-06 1981-05-14 Vladimir Borisovi&ccaron; Busse-Ma&ccaron;ukas Electrode for electrochemical process - with metal support pasted with mixt. of same metal oxide, silica and platinum gp. metal oxide
US4552630A (en) * 1979-12-06 1985-11-12 Eltech Systems Corporation Ceramic oxide electrodes for molten salt electrolysis
CA1181616A (en) * 1980-11-10 1985-01-29 Aluminum Company Of America Inert electrode compositions
CA1208601A (en) * 1982-02-18 1986-07-29 Diamond Chemicals Company Electrode with lead base and method of making same
GB8301001D0 (en) * 1983-01-14 1983-02-16 Eltech Syst Ltd Molten salt electrowinning method
FR2541691B1 (en) * 1983-02-25 1989-09-15 Europ Composants Electron ELECTRODE FOR ELECTROLYTIC BATH
EP0174413A1 (en) * 1984-09-17 1986-03-19 Eltech Systems Corporation Composite catalytic material particularly for electrolysis electrodes and method of manufacture
JPH046964Y2 (en) * 1985-04-25 1992-02-25
DE3613997A1 (en) * 1986-04-25 1987-10-29 Sigri Gmbh ANODE FOR ELECTROLYTIC PROCESSES
JPS63199842A (en) * 1987-02-14 1988-08-18 Toho Kinzoku Kk Electrode material
JPH0194117U (en) * 1987-12-15 1989-06-21
CA2061391C (en) * 1991-02-26 2002-10-29 Oronzio De Nora Ceramic anode for oxygen evolution, method of production and use of the same
JP2006077319A (en) * 2004-09-13 2006-03-23 Koji Hashimoto Oxygen generation type electrode and its production method
GB0714021D0 (en) * 2007-07-18 2007-08-29 Green Metals Ltd Improvements in anode materials
CN102471902A (en) 2010-04-26 2012-05-23 松下电器产业株式会社 Method of reducing carbon dioxide
JP2017057426A (en) * 2015-09-14 2017-03-23 Tdk株式会社 Method for producing electrode for electrolysis
DE102020005130B3 (en) * 2020-08-21 2022-02-10 Technische Universität Bergakademie Freiberg, Körperschaft des öffentlichen Rechts Process for the production of low-carbon and carbon-free electrode-honeycomb material composites for use in metallurgy

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR670245A (en) * 1928-03-01 1929-11-26 Ig Farbenindustrie Ag Process for the production of compact masses using powdered metal oxides
NL266639A (en) * 1960-07-05
FR1284748A (en) * 1961-02-21 1962-02-16 Poudres Metalliques Alliages Speciaux Ugine Carbone High temperature corrosion resistant materials
BE759874A (en) * 1969-12-05 1971-05-17 Alusuisse ANODE FOR ELECTROLYSIS IGNEATED WITH METAL OXIDES
JPS5135396B2 (en) * 1972-10-02 1976-10-01
JPS5135395B2 (en) * 1972-09-25 1976-10-01
JPS5135190B2 (en) * 1972-04-29 1976-09-30
JPS5135394B2 (en) * 1972-09-01 1976-10-01
IT978528B (en) * 1973-01-26 1974-09-20 Oronzio De Nora Impianti METALLIC ELECTRODES AND PROCEDURE FOR THEIR ACTIVATION
JPS49123481A (en) * 1973-03-31 1974-11-26
JPS5215273B2 (en) * 1973-04-04 1977-04-27
JPS5215274B2 (en) * 1973-04-04 1977-04-27
CH575014A5 (en) * 1973-05-25 1976-04-30 Alusuisse
JPS5230151B2 (en) * 1973-06-30 1977-08-05
CH587929A5 (en) * 1973-08-13 1977-05-13 Alusuisse
JPS5536074B2 (en) * 1973-10-05 1980-09-18
NO141419C (en) * 1974-02-02 1980-03-05 Sigri Elektrographit Gmbh ELECTRODE FOR ELECTROCHEMICAL PROCESSES
FR2312573A1 (en) * 1975-05-30 1976-12-24 Rhone Poulenc Ind NEW ELECTRODE FOR ELECTROLYSIS CELL
JPS5234082A (en) * 1975-09-12 1977-03-15 Koei Chemical Co Dyeing method of keratinic structured substance
DD137365A5 (en) * 1976-03-31 1979-08-29 Diamond Shamrock Techn ELECTRODE

Also Published As

Publication number Publication date
FI61725B (en) 1982-05-31
FR2366380B1 (en) 1981-11-20
FI64815B (en) 1983-09-30
NO146543C (en) 1982-10-20
SE435736B (en) 1984-10-15
SE438165B (en) 1985-04-01
IN144973B (en) 1978-08-05
FR2346468A1 (en) 1977-10-28
FR2366380A1 (en) 1978-04-28
DE2714488A1 (en) 1977-10-13
SE8005076L (en) 1980-07-10
DK155529C (en) 1989-10-09
NO771131L (en) 1977-10-03
DE2714488C2 (en) 1988-02-18
FI770938A (en) 1977-10-01
MX144777A (en) 1981-11-23
JPS52141490A (en) 1977-11-25
NO147490C (en) 1983-04-20
SE430346B (en) 1983-11-07
FI64815C (en) 1984-01-10
DK129077A (en) 1977-10-01
NO146543B (en) 1982-07-12
MX146992A (en) 1982-09-22
JPS6025511B2 (en) 1985-06-18
DE2714487A1 (en) 1977-10-20
JPS52134879A (en) 1977-11-11
SE8005075L (en) 1980-07-10
NO147490B (en) 1983-01-10
FI770937A (en) 1977-10-01
DD137365A5 (en) 1979-08-29
FR2346468B1 (en) 1983-01-21
SE7703732L (en) 1977-10-01
DK155529B (en) 1989-04-17
DK155531C (en) 1989-10-09
NO771130L (en) 1977-10-03
JPS6025512B2 (en) 1985-06-18
DE2714487B2 (en) 1980-07-17
DE2714487C3 (en) 1981-05-27
FI61725C (en) 1982-09-10
DK155531B (en) 1989-04-17
SE7703731L (en) 1977-10-01
DK128877A (en) 1977-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4146438A (en) Sintered electrodes with electrocatalytic coating
US4187155A (en) Molten salt electrolysis
SE437679B (en) BIPOLER ELECTROD FOR MELT SALT ELECTROLYSIS
RU2330124C2 (en) Electrolysis method for water chloric-alkaline solutions, electrode for electrolysis of chloric-alkaline solution and method of making an electrolytic electrode
US4302321A (en) Novel sintered electrodes
US3801490A (en) Pyrochlore electrodes
NO341164B1 (en) Chloro-anode coating with uniform surface morphology
US4111765A (en) Silicon carbide-valve metal borides-carbon electrodes
EP0014596A1 (en) Method for producing electrodes having mixed metal oxide catalyst coatings
EP0505750B1 (en) Ceramic anode for oxygen evolution, method of production and use of the same
CA1113427A (en) Silicon carbide-valve metal borides-carbon electrodes
US4514274A (en) Electrode for electrochemical processes
US6361681B1 (en) Slurry for coating non-carbon metal-based anodes for metal production cells
CA1124210A (en) Sintered electrodes with electrocatalytic coating
EP1049817B1 (en) Slurry for coating non-carbon metal-based anodes for aluminium production cells
CA1080154A (en) Yttrium oxide electrodes and their uses
JPH0578879A (en) Metallic anode for electrolytic acid solution containing fluoride or fluoroaniline complex
NO831138L (en) NON-CONSUMABLE ELECTRODE, PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF SUCH, AND USE
EP0120982A2 (en) Non-consumable electrode, process of producing and use in producing aluminum

Legal Events

Date Code Title Description
NAL Patent in force

Ref document number: 8005076-8

Format of ref document f/p: F

NUG Patent has lapsed

Ref document number: 8005076-8

Format of ref document f/p: F