SU1033578A1 - Cathode for electrolysis of acid solutions - Google Patents
Cathode for electrolysis of acid solutions Download PDFInfo
- Publication number
- SU1033578A1 SU1033578A1 SU813303848A SU3303848A SU1033578A1 SU 1033578 A1 SU1033578 A1 SU 1033578A1 SU 813303848 A SU813303848 A SU 813303848A SU 3303848 A SU3303848 A SU 3303848A SU 1033578 A1 SU1033578 A1 SU 1033578A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- electrolysis
- cathode
- transition metal
- molybdenum
- nickel
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
Abstract
1. КАТОД ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИЗА . КИСШХ РАСТВОРОВ, содержащий железо, Хром, никель, молибден и медь, о тл и ч а ю щ и и с тем, что, с 1СЕсл|лщ|.; ЯАГа;г у., г-кJПliк: йУ йоЛйОШ. целью снижени энергозатрат на проведение электролиза за счет снижени перенапр жени выделени водорода , он дополнительно содержит переходной металл IV или V группы периодической , систбьвл элементов при следующем соотношении компонентов,вес.%; Хром 17-25 Никель 22-29 Молибден 2,5-3,0 Медь 2,5-3,0 Переходный металл IV или V группы 0,3-10 Железо Остальное С S 2. Катод по п. 1, о т л и ч аю щ и и с тем, что в качестве (Л переходного металла он содержит титан или ниобий.1. CATHODE FOR ELECTROLYSIS. KISSH SOLUTIONS containing iron, Chromium, nickel, molybdenum and copper, O t and h and with the fact that, with 1Sec | ls.; Jaag; r., G.j.JPlik: yU yoLyOSh. in order to reduce energy consumption for electrolysis by reducing the overpotential of hydrogen evolution, it additionally contains a transition metal of group IV or V of periodic, systbl elements in the following ratio of components, wt.%; Chromium 17-25 Nickel 22-29 Molybdenum 2.5-3.0 Copper 2.5-3.0 Transition metal IV or V of group 0.3-10 Iron Else With S 2. The cathode according to claim 1, about t l and the fact that as (L of the transition metal it contains titanium or niobium.
Description
СОWITH
соwith
0101
-лl
сх. Изобретение относитс к электрохимии , в частности, к материалам дл изготовлени катодов, используемых при электролизе кислых сред в процессе получени водорода, надсерной кислоты и ее солей. Выбор катодных материалов, работающих в кислых средах, весьма огра ничен вследствие их значительной коррозионной активности. Известно применение дл электролиза растворов серной и сол ной кис лот графитовых катодов,отличающихс высокой коррозионной стойкос ,тью t 1. Однако при этом графит вл етс мапотехнологичным материалом, а катоды , изготовленные из него, характеризуютс высоким перенапр жением выделени водорода. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому вл етс катодный материал дл электролиза кислых растворов, содержащий железо, хром, никель, молибден и медь, например, сталь марки Х18Н28МЗДЗ (ЭИ530), содержащую , вес.%: углерода менее 0,1 хрома 17-19, никел 27-29, молибдена 2,5-3, меди 2,5-3, железо - остальное 2 , Изготовленные из этой стали, обладающей хорошей коррозионной стойкостью в кислых средах, катоды имеют удовлетворительные электрохимические характеристики, однакохарак теризуют довольно высоким перенап р жением выделени водорода на них. Так, при электролизе растворов серной кислоты при пр.омьзшленных плотно т х тока 1000-3500 и температу ре 25С этот показатель составл ет 0,45-0,75 В. Целью изобретени вл етс сниже ние энергозатрат на проведение элек ролиза за счет снижени перенапр же ни выделени водорода на катодах, изготовленных из коррозионностойких материалов, предназначенных дл работы в кислых средах. Поставленна цель достигаетс тем, что катод дл электролиза ки лых растворов, содержащий железо, хром, никель, молибден и медь, содер жит переходной металл или V груп пы периодической системы элементов/ а компоненты вз ты в соотношении, вес,%: Хром 17-25 Никель в Молибден 2,5-3,0 Медь 2,5-3,0 Переходный металл 1 или N группы 0,3-10 Железо Остальное При этом в качестве переходного j металла катод содержит М(еталл IV груи пы - титан или металл Y группы ниобий . Введение в материал дл изготовлени катода переходных металлов IV или V группы периодической системы элементов способствует облегчению протекани процесса разр да и рекомбинации водорода вследствие способности указанных металлов адсорбировать водород вплоть до образовани гидридов. Из приведенных групп металлов наилучшие результаты достигнуты при введении титана или ниоби . Оптимальна добавка этих металлов составл ет 1 вес.% и при.дальнейшем увеличении ее количества до 10% величина перенапр жени выделени водорода снижаетс незначительно. Введение добавки свыше 10% не оказывает сколько-нибудь заметного вли ни на величину перенапр жени выделени водорода. Примеры 1-4. Готов т 4 смеси с минимальным и оптимальным качествами переходных металлов, кажда из которых содержит, вес.%; хрома 21 , никел 25,5, молибдена 3, меди 3, причем две из смесей дополнительно содержат титан, а другие двениобий в количестве по 0,3 и 1,0 вес.% каждого. Остальную часть до 100% во всех четырех смес х составл ет железо. Кажда смесь сплавл етс отдельно в тигл х в дуговых электропечах. Из полученных сплавов изготавливают катоды. Примеры 5 и б. Дл полу 1вни катодного материала с максимальным содержанием переходных металлов на рабочих поверхност х катодов, содержащих по 1 веС.% титана и ниоби и полученных согласно вышеописанным примерам, термодиффузионным методом довод т их содержание до 10 вес.%.. Дл этого, в случае титана, насыщение рабочей поверхности катода осуществл ют, помеща образец катодного материала в ампулу, содержащую порошкообразные, вес.%: титан марки ПТОМ 75, окись алюмини 24 и хлористый аммоний 1. Далее ампулу помещают в печь и осуществл ют термическую обработку в атмосфере водорода при в течение 3 ч. Дл насыщени рабочей поверхности катода ниобием используют смесь, содержащую порошкообразные,вес.%: ниобий 50, окись алюмини 49, хлористый аммоний 1. Насыщение поверхности осуществл ют, как описано вы- ° течение 4 ч.cx The invention relates to electrochemistry, in particular, to materials for the manufacture of cathodes used in the electrolysis of acidic media during the production of hydrogen, persulfuric acid and its salts. The choice of cathode materials operating in acidic environments is very limited due to their significant corrosivity. It is known to use for electrolysis solutions of sulfuric and hydrochloric acid of graphite cathodes characterized by a high corrosion resistance, t 1. However, at the same time, graphite is a technological material, and cathodes made from it are characterized by a high overvoltage of hydrogen evolution. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed is cathode material for electrolysis of acidic solutions containing iron, chromium, nickel, molybdenum and copper, for example, steel grade Х18Н28МЗДЗ (ЭИ530), containing, wt.%: Carbon less than 0.1 chromium 17-19, nickel 27-29, molybdenum 2.5-3, copper 2.5-3, iron - the rest 2, Made of this steel, which has good corrosion resistance in acidic environments, the cathodes have satisfactory electrochemical characteristics, but characterize quite high perenap The release of hydrogen on them. Thus, during the electrolysis of solutions of sulfuric acid with a densely supplied current of 1000–3500 and a temperature of 25 ° C, this figure is 0.45-0.75 V. The aim of the invention is to reduce the energy consumption for electrolysis by reducing the overvoltage. However, hydrogen evolution on cathodes made of corrosion-resistant materials for operation in acidic environments. This goal is achieved by the fact that the cathode for the electrolysis of Kilium solutions containing iron, chromium, nickel, molybdenum and copper contains a transition metal or group V of the periodic system of elements / a component taken in the ratio, weight,%: Chrome 17- 25 Nickel in Molybdenum 2.5-3.0 Copper 2.5-3.0 Transition metal 1 or N of group 0.3-10 Iron Else At the same time, as the transition j of metal, the cathode contains M (metal of group IV py is titanium or Niobium metal Y group - Introduction to the material for the manufacture of the cathode of transition metals of group IV or V of the periodic system elements facilitate the process of discharge and recombination of hydrogen due to the ability of these metals to adsorb hydrogen up to the formation of hydrides. Of these groups of metals, the best results are achieved with the introduction of titanium or niobium. The optimum addition of these metals is 1 wt.% and with a further increase amounts of up to 10% of the amount of overvoltage of hydrogen evolution decreases slightly. The addition of supplements over 10% does not have any noticeable effect on the amount of overvoltage of hydrogen evolution. Examples 1-4. 4 mixtures are prepared with minimum and optimum qualities of transition metals, each of which contains, wt%; chromium 21, nickel 25.5, molybdenum 3, copper 3, and two of the mixtures additionally contain titanium, and the other dienobium in amounts of 0.3 and 1.0 wt.% each. The rest up to 100% in all four mixtures is iron. Each mixture is fused separately in crucibles in electric arc furnaces. Cathodes are made from the resulting alloys. Examples 5 and b. For the floor, 1vni cathode material with a maximum content of transition metals on the working surfaces of cathodes containing 1 volC.% Of titanium and niobium and obtained according to the above examples, using thermal diffusion method, bring their content to 10 wt.%. For this, in the case of titanium , saturation of the cathode working surface, placing a sample of the cathode material in an ampoule containing powdered, wt.%: PTAM 75 grade titanium, alumina 24 and ammonium chloride 1. Next, the ampoule is placed in a furnace and in hydrogen atmosphere for 3 hours. To saturate the working surface of the cathode with niobium, use a mixture containing powdered, wt.%: niobium 50, alumina 49, ammonium chloride 1. The surface is saturated as described in ° C for 4 hours .
.-. Катоды, полученные согласно примерам 1-6, испытывают в 1 и 5 мол рных растворах серной кислоты при плотност х тока 1000-3500 А/м и температуре электролита Перенапр жение (в) при Добавки, вес.% 1000 Г 1500 I .-. The cathodes obtained according to examples 1-6 are tested in 1 and 5 molar solutions of sulfuric acid at current densities of 1000-3500 A / m and electrolyte temperature. Overvoltage (at) with Additive, wt.% 1000 G 1500 I
Титана 0,3Titanium 0.3
0,30.3
1,01.0
0,180.18
ЛоLo
0,250.25
Спуст 1.5 ч работы на каждом из катодов измер ют величину перенапр жени выделени водорода. Данные испытаний приведены в таблице .0 ,40After 1.5 hours of operation, the overvoltage of hydrogen evolution is measured at each of the cathodes. Test data is given in table .0, 40
0,350.35
0,330.33
0,240.24
0,260.26
0,220.22
0,360.36
0,33 плотност х тока, А/м 2000 I 35000.33 current density, A / m 2000 I 3500
Как видно из таблицы, величина перенапр жений выделени водорода составл ет 0,15-0,40 В, что нЬ 0,30-0 j 35 В ниже -той же величины у прототипа (0,450 ,75. Оптимальна добавка титана и нио би составл ет 1 вес.%, поскольку обеспечивае минимальное перенапр жение выделени водорода на изготовленных из предлагаемого като його материала. Применение предлагаемого катодного материала в прикладной электрохимии обеспечивает малую изнашиваемость таких катодов при лучатей их обрабатываемости в процессе изготовл енй за счет замены хрупкого, быстроизнашиваемого .и малотехнологичного графита на металл, а также сниже-j н.ие расхода электроэнергии на 1000- I 1300 квтч на 1 т 100%-ной перекиси водорода, полученной через надсерную кислоту, или на 1200 квтч при получении 1000 мЗ водорода.As can be seen from the table, the overpotential of hydrogen evolution is 0.15-0.40 V, which is 0.30-0 j 35 V below the same value as the prototype (0.450, 75. Optimal addition of titanium and niobium is 1 wt.%, because it provides minimal overpotential hydrogen evolution made from the proposed cat material.The application of the proposed cathode material in applied electrochemistry ensures low wear of such cathodes while making them workable in the manufacturing process by replacing brittle, wear and tear direct .i malotehnologichnogo graphite to metal, and reduced-j n.ie power consumption for 1000- I 1300 kWh per 1 ton of 100% hydrogen peroxide obtained through persulfuric acid, or 1,200 kWh in the preparation of 1000 cubic hydrogen.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU813303848A SU1033578A1 (en) | 1981-03-05 | 1981-03-05 | Cathode for electrolysis of acid solutions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU813303848A SU1033578A1 (en) | 1981-03-05 | 1981-03-05 | Cathode for electrolysis of acid solutions |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1033578A1 true SU1033578A1 (en) | 1983-08-07 |
Family
ID=20964031
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU813303848A SU1033578A1 (en) | 1981-03-05 | 1981-03-05 | Cathode for electrolysis of acid solutions |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1033578A1 (en) |
-
1981
- 1981-03-05 SU SU813303848A patent/SU1033578A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Якимейко Л.М. Электродные материал в прикладной электрохимии М., 1977, с. 130-150. 2. Сухотий A.M., Зотиков B.C. Хшдаческое сопротивление материалов. М., Хими , 1975, с. 37 (прототил) . * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1153981A (en) | Method for producing fluorine | |
CA1087243A (en) | Molten carbonate fuel cell electrolyte | |
US4871437A (en) | Cermet anode with continuously dispersed alloy phase and process for making | |
US6719889B2 (en) | Cathode for aluminum producing electrolytic cell | |
EP0396586A1 (en) | Cermet anode compositions with high content alloy phase | |
DE2446668A1 (en) | METHOD OF MELT FLOW ELECTROLYSIS WITH UNUSABLE ANODES | |
US3580824A (en) | Impregnated graphite | |
US4885073A (en) | Activated carbon anode including lithium | |
US4396482A (en) | Composite cathode | |
Xin et al. | Effect of SnO2 intermediate layer on performance of Ti/SnO2/MnO2 electrode during electrolytic-manganese process | |
SU1033578A1 (en) | Cathode for electrolysis of acid solutions | |
CN112921360B (en) | Method for preparing rare earth metal by molten salt electrolysis | |
Øye et al. | Cathode performance: The influence of design, operations, and operating conditions | |
US5156933A (en) | Method of manufacturing manganese dioxide | |
CA1180179A (en) | Anode paste for use in soderberg-type electrolytic furnace for aluminium | |
CN100588732C (en) | Process for preparing magnesium-lithium-dysprosium alloy by fused salt electrolysis | |
CN113185857B (en) | Graphite anode plate antioxidant coating composition and application thereof | |
Moats et al. | Investigation of nucleation and plating overpotentials during copper electrowinning using the galvanostatic staircase method | |
JPS5833313B2 (en) | Electrode coating composition | |
US3716471A (en) | Electrode of petroleum coke and brown coal char | |
Liu et al. | Oxygen overvoltage on SnO2-based anodes in Naf AlF3 Al2O3 melts. Electrocatalytic effects of doping agents | |
Novak et al. | Unusual inhibition effects in the F2 evolution reaction at carbon anodes | |
US4582584A (en) | Metal electrolysis using a semiconductive metal oxide composite anode | |
CN115849419B (en) | Production method of fluorine-carrying alumina and application of fluorine-carrying alumina produced by production method | |
Han et al. | Preparation of the composite LaNi3. 7Al1. 3/Ni–S–Co alloy film and its HER activity in alkaline medium |