TW201226631A - Electrode for electrolytic cell - Google Patents

Description

201226631 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 電解池内之陽極操 本發明係關於一種電極，適於做為 作’例如氯碱電池内之釋氯陽極。 【先前技術】 塗料技電，用中使用金屬電極，裝設有催化性 .由裝设有貴金屬或其氧化物基質為塗料的金屬美 組成之電極，係例如在水或鹼金屬氣化物電解法中釋&

陰極，在各種電冶法中釋氧用之陽極，或鹼 中釋氯用之陽極。此等電極可經由熱途#，即=== 積的金屬先質之溶液適當熱分解；由適當電解質浴之' 電沈積；經由火焰或電时射法直接金屬化 ^ 理相蒸氣沈積法製成。 氯化鈉塩水電解導致生產氯和苛性鈉，常以鈦或其 金屬基材構成之陽極，以二氧化釕（Ru〇2)表面層活化 行’以降低陽極釋氯反應之過電壓。對於此種電極，亦知有 基於釕、銥和鈦的氧化物混合物之觸媒配方，都能夠 極釋氯反應之過電壓。 一 此類電極一般係經由熱途徑製成。 催化性配方可利用相蒸氣沈積技術，沈積在基材上，其 優點是得以極準確控制塗佈沈積參數。然而，其基本特徵^ 分批式製法，需將基材加載於適當沈積室内，必須進行慢的 降壓過程，持續數小時，才能處理一件。除過程費時（往往 必須數小時，視所需貴金屬加載而定），應用大量催化性塗料 又會導致塗料使用壽命很有限。 【發明内容】 本發明諸要旨列於附帶申請專利範圍。 本發明第一要旨係關於電解池中釋出氣態生成物用之電 極，由閥金屬基材構成，塗佈至少一種第一催化性組成物和 外層催化性組成物’該至少一種第一催化性組成物包括閥金 3 201226631 f 氧化物混合物’與選自_金屬⑽）的金屬或其 杰所獨或合併之混合物，該至少一種催化性組成物係由 分解而得’該外層催化性組成物包括貴金屬，選自 用=與其氧化物單獨或合併，該外層催化性組成物係利 上之理域氣沈積技術沈積，在該第—雜性組成物 物内U屬量量 Ο

G 尹呈等意外發現透過化學或物質相蒸氣沈積法，沈 二方，可細_命和電位降 或銀在層條倾錢，包括釘和/ 荷，例中2 ’第一催化性組成物内之特別貴金屬載 金屬栽r和,間之範圍’而外層催化性組成物内之特別 屬載何，在丨.0和2.5 g/m2間之範圍。 質相ΐίίί:要旨係’電極之製法，包括利用化學或物 ?;、ίί=思最好是利用反應性噴測選自鉑族金屬：貴 屬以沈積外層催化性組成物。 貝 本發明又一要旨係關於使用過電極之 沈積外層催化性組成物，含貴金屬，選二； 屬或其氧化物，單獨或合併。 ,、目始族金 如氯容液之電解池，例 行陽極釋氣。針對生產氯和苛性納，在上述電極遂 心主^下實施例可以證明本發明之特殊具體例，a眚用“ ΐ實ίίί值範圍内已大獲驗證。凡精於=之ί 揭不之組成物和技術，代表二以 ，本發明之組成物和技㈣精於此道之士 4 201226631 ’仍能獲得相同或 谷，可知在揭不之特定具體例内可以改變 相似結果，不悖本發明範圍。 【實施方式】 比較例1

介裔cm尺寸的欽網樣本，噴金剛砂，喷射壓縮 查。樣本使用丙_在超音波浴内脫脂約10分鐘。 1、!^ 樣本浸入含 250 8/1 NaOH 和 50 g/l ΚΝ〇3 之約 100 妓ίΐΐ内丄歷1小時。驗處理後，樣本在6叱脫離子水内 I: 一人母—人換液。最後一次淋洗添加少量HC1 (每公升 21:1)進行。遂行風乾，觀察到因成長Ή〇χ薄膜，而 ^ 調。然後製備100 ml醇水溶液，在水和2-丙醇經 m 酸化之混合液内，含 RuC13.3H2〇、H2IrCl6.6H20、 tci3，以金屬計之莫耳組成份為36% Ru、2〇% &、44% 少一 鈦網樣本刷塗此溶液5次；每次塗後，在100_110°c進 行乾燥約10分鐘，接著在·。c熱處理15分鐘。每次在施 加下一次刷塗之前，將樣本在空氣中冷卻。 全部程序結束時’得貴金屬總載荷9 g/m2，以RU和Ir 金屬合計表示。 〇 所得電極標示為樣本1號。 比較例2 办々1 10 cmxlO cm尺寸的鈦網樣本，噴金剛砂，喷射壓縮 工理殘渣。樣本使用丙酮在超音波浴内脫脂約1〇分鐘。 ，燥後，把樣本浸入含250 g/1 NaOH和50 g/1 KN〇3之約1〇〇 C水，液内，歷1小時。鹼處理後，樣本在6(TC脫離子水内 =洗二次，每次換液。最後一次淋洗添加少量HC1 (每公升 /谷液約1 ml)。遂行風乾’觀察到因成長TiOx薄膜，而形成 褐色調。 把網樣本導入反應性喷濺設備之真空室内。 加料20%氬之氧氣混合物，建立約50 E-4毫巴的動態真 201226631 空，喷減標的在下述功率極化：釕35W、銀24W、鈦 250W。標的與電極基材間隙約1〇 cm。 在囉條件it行沈積棘，姐網_誠為之，總共 二。如'匕所得電極呈現催化性塗佈約1吨，總體 貝金屬載何約9g/m，以！^和&金屬合計表示。 如此所得電極標示為樣本2號。 實施例1 Ο Ο *友^ 10 cmxio cm尺寸的鈦網樣本，喷金剛砂喷射壓縮 理Ϊ查。樣本使用丙酉同在超音波浴内脫脂約10分鐘。 把樣本浸入含250 M Na〇H和5〇 Μ KN〇3之約励 淑V二内二歷1小時。驗處理後’樣本在6〇°c脫離子水内 、容液ΓΓ ’ it次換液。μ—次淋洗添加少量HC1 (每公升 形ί褐以行。遂行風乾，觀察到因成長Ti〇x薄膜，而 、、曰人ίΐ製ί⑽ml醇水溶液，在水和2_丙醇經HC1酸化之 =液内’含 RuC13.3H2〇、H2IrCl6.6H2〇、Tici3，以金屬計 之4耳組成份為 36% RU、20% lr、44% Ti。 行ΐ刷塗此溶液5次；每次塗後，在10(M10°C進 接著在45crc熱處理15分鐘。每次在施 下一-人刷塗之如，將樣本在空氣中冷卻。 C寺’得貴金屬總載荷7咖2,以… 内。然後把半完成電極’引進入反應性嘴減設備之真空室 空，，建立約50 E_4毫巴的動態真 電搞力率極化：们5W、鈒黯。標的盥 =間隙約10 cm。為使所得塗 & 亦經約150 V之麵滅。 1職!基材 ^同樣條件進行沈積過程，在電極兩側輪 ，㈣ 、〇分鐘。如此所得電極呈現催化性塗佈❸呵雀了 201226631 總體貴金屬載荷約9 g/m2，以RU和ir金屬合計表示。 如此所得電極標示為樣本3號。 "前述實施例樣本做為實驗室電池内釋氯用陽極檢^， 料氣化鈉塩水，濃度200 g/1，嚴格控制pH於3。表T二ψ加 電流密度4 kA/m2測得之氯過電壓，以及生成物氯乂，在 ' 容積百分比。 S氧之 表1 樣本 號次 ηα2 (mV) 1 73 2 63 3 44

。别述實施例的樣本亦經耐久試驗。耐久試驗是在分開的 ，池内模擬工業電解條件，諸如電解質濃度和溫度但電流 ，度宜提高至通常的2-3倍，以加速實驗回應。表2列出每 單位電流損失的貴金屬。 表2 樣本 號次 每單位電 流損失之 貴金屬 (mSPM/kAh) 1 0.016 2 0.5 3 0.005 狄别述無意限制本發明，可按照不同具體例使用，不違其 靶W，而其程度純以所附申請專利範圍界定。 料ii案全文說明書和申請專職_，「包括」一辭及其 使用，並不排除有其他元素或添加劑存在。 7 201226631 本案說明書内所含文件、規定、材料、裝置、論文等之 物?任二==二等事 ^專利乾園優先權a之前，本發_s 【圖式簡單說明】 無。 【主要元件符號說明】

Claims (1)

1. 201226631 七、申請專利範圍·· 基材1 塗佈ίί成制之_，由闊金屬 成，該Ϊ二磁，"L性組成物和外層催化性組成物所構 物，與選自組成物包括閥金屬或錫或其氧化 物，^至+—^窜屬氧化物單獨或合併的貴金屬之混合 餐^細=私ί第一催化性組成物由先質熱分解而得，該外層 =性用化學或物理紐沈積技術沈積，在該至少一 S3 金屬#在5咖2以上，而該外ί催 9 ‘由貝金屬量在0.1和3.0g/m2間之範圍者。 Ο Ο ㈣專利範圍第1項之電極，其中該至少一種第一催 化性組成物 λ 之該混合物，包括鈦、銥和釕者。 物包帛1項之電極，__催化性組成 專利範圍第1項之極，其中該至少—種第一催 金屬載荷為6至8咖2，而該外層催化性 、，且成物之特疋貝金屬載荷為1.5至2.5 g/m2者。 外如申請專利侧第1項雜之製法，包括把該 卜層^化性^且成物利用化學或物理蒸氣沈積技術加以沈積者。 製造辦請專·圍第1項雜之製法，包括把該 化性組成物做為氧化物之混合物，利用選自鉑族金屬之 貴金屬以反應性噴濺加以沈積者。 绳心 知一種耗用過電極之再活化方法，該電極係由金屬基材和 I^的催化性塗膜組成，此方法包括把外層催化性組成物， =為氧化物之混合物，利用反應性噴濺銥和釕，而沈積於該 用過之催化性塗膜上者。 8. 如申請專利範圍第7項耗用過電極之再活化方法，包括 化學或物理蒸氣沈積技術，把包括選自鉑族金屬或其氧化 物皁獨或合併之外層催化性組成物加以沈積者。 9. 一種電解池，包括含有陰極之陰極室，和含有陽極之陽 ，室L以膜或隔膜分開，該陽極室加料鹼金屬氯化物塩水，其 中該陽極室之陽極，係如申請專利範圍第丨至4項之任一項^ 201226631 四、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：無。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明：

   五、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學 式：