UA121730C2

UA121730C2 - MANUFACTURING METHOD OF CATHODE FOR ALKALINE ELECTROLYSIS OF WATER

Info

Publication number: UA121730C2
Application number: UAA201905356A
Authority: UA
Inventors: Антоніна Олександрівна Майзеліс; Антонина Александровна Майзелис
Original assignee: Національний Технічний Університет "Харківський Політехнічний Інститут"
Priority date: 2019-05-20
Filing date: 2019-05-20
Publication date: 2020-07-10

Abstract

Винахід належить до електрохімічних способів отримання водню, зокрема до способів виготовлення катодів для лужного електролізу води. Спосіб шляхом електроосадження покриття CuNiZn на мідний електрод, хімічної і електрохімічної обробки у розчинах лугу, причому мультишарове CuNiZn покриття осаджують в аміачно-гліцинатному електроліті чергуванням шарів, які отримують в діапазоні потенціалів -1,1…-1,2 В протягом 10-20 с, та шарів, які отримують в діапазоні потенціалів -1,35…-1,45 В протягом 3-5 с, а електрохімічну обробку у розчині лугу виконують до досягнення нульового значення струму спочатку в діапазоні потенціалів -0,7…-0,8 В, потім при рівноважному потенціалі виділення водню. Спосіб забезпечує збільшення продуктивності і зменшення перенапруги виділення водню в процесі тривалого електролізу.The invention belongs to electrochemical methods of obtaining hydrogen, in particular to methods of manufacturing cathodes for alkaline electrolysis of water. The method by electrodeposition of a CuNiZn coating on a copper electrode, chemical and electrochemical treatment in alkali solutions, and a multilayer CuNiZn coating is deposited in an ammonia-glycinate electrolyte by alternating layers, which are obtained in the range of potentials -1.1...-1.2 V within 10-20 s , and layers that are obtained in the range of potentials -1.35...-1.45 V for 3-5 s, and the electrochemical treatment in an alkali solution is carried out until the zero value of the current is reached, initially in the range of potentials -0.7...-0.8 B, then at the equilibrium potential of hydrogen release. The method provides an increase in productivity and a decrease in the overvoltage of hydrogen release in the process of long-term electrolysis.

Description

діапазоні потенціалів -0,7...-0,8 В, потім при рівноважному потенціалі виділення водню.potential range -0.7...-0.8 V, then at the equilibrium potential of hydrogen release.

Спосіб забезпечує збільшення продуктивності і зменшення перенапруги виділення водню в процесі тривалого електролізу.The method provides an increase in productivity and a decrease in the overvoltage of hydrogen release in the process of long-term electrolysis.

Винахід належить до електрохімічних способів отримання водню, зокрема до способів виготовлення катодів для лужного електролізу води.The invention belongs to electrochemical methods of obtaining hydrogen, in particular to methods of manufacturing cathodes for alkaline electrolysis of water.

Одним із шляхів зниження вартості електрохімічного виробництва водню електролізом лужних розчинів є вибір недорогого електродного матеріалу з гарною електрокаталітичною активністю і зниження перенапруги катодної реакції виділення на ньому водню. Відоме використання як такого електродного матеріалу нікелю і ряду його сплавів, в тому числі сплаву нікель-мідь, який має гарну електрокаталітичну активність та стабільність в часі в лужному середовищі І1|. Однак для підвищення продуктивності електролізу (сили струму на одну й ту ж геометричну площу поверхні електрода) необхідно збільшувати реальну площу поверхні електрода. Як один із способів збільшення площі поверхні електрода відоме осадження покриттів сплавами цинку, в тому числі сплавом цинк-нікель, з подальшим вилуговуванням з них цинкової складової, що супроводжується утворенням високопористої поверхні |2)Ї. Однак такий спосіб має нижчу корозійну стійкість у лужному середовищі.One of the ways to reduce the cost of electrochemical production of hydrogen by the electrolysis of alkaline solutions is to choose an inexpensive electrode material with good electrocatalytic activity and reduce the overvoltage of the cathodic reaction of hydrogen release on it. The use of nickel and a number of its alloys as such electrode material, including the nickel-copper alloy, which has good electrocatalytic activity and stability over time in an alkaline environment, is known. However, to increase the productivity of electrolysis (current strength per the same geometric surface area of the electrode), it is necessary to increase the actual surface area of the electrode. As one of the methods of increasing the surface area of the electrode, the deposition of coatings with zinc alloys, including zinc-nickel alloy, with subsequent leaching of the zinc component from them, which is accompanied by the formation of a highly porous surface |2)І, is known. However, this method has lower corrosion resistance in an alkaline environment.

Найбільш близьким технічним рішенням є спосіб виготовлення катода для лужного електролізу води шляхом електроосадження покриття СиМі2п на мідний електрод з подальшою хімічною і електрохімічною обробкою у розчинах лугу ІЗ). Покриття СиМіп осаджують на постійному струмі, травлять в концентрованому лужному розчині (30 95 Маон) для отримання пористої і електрокаталітично активної поверхні та електрохімічно оброблюють при густині катодного струму 100 мА/см? в 1 моль/дм? розчині КОН протягом 30 хв для відновлення оксидної плівки на поверхні електрода, а також видалення продуктів корозії з пор покриття.The closest technical solution is the method of manufacturing a cathode for alkaline electrolysis of water by electrodeposition of a SiMi2p coating on a copper electrode followed by chemical and electrochemical treatment in alkali solutions (IZ). The SiMip coating is deposited on a direct current, etched in a concentrated alkaline solution (30 95 Maon) to obtain a porous and electrocatalytically active surface, and electrochemically processed at a cathode current density of 100 mA/cm? in 1 mol/dm? KOH solution for 30 minutes to restore the oxide film on the surface of the electrode, as well as remove corrosion products from the pores of the coating.

Покриття СиМі2п має пористу структуру і більш активно в реакції виділення водню в порівнянні з покриттям МіСи, що, можливо, пов'язано як з більш розвиненою поверхнею, так й з синергетичним ефектом при співосадженні Мі, би і 7п. Перенапруга виділення водню на покритті СиМі2п при тестовій густині струму 100 мА/см-, яка дорівнює близько 220 мВ |З), значно нижча, ніж у випадку покриття сплавом Міби (близько 320 мВ |З), що свідчить про менші витрати електроенергії при використанні електрода з таким покриттям як катод у лужному електролізі води. Однак вона вища за перенапругою виділення водню на покритті 7пМі (дорівнює 190 мВ при 100 мА/см І|4|). Крім того, перенапруга виділення водню починає збільшуватися після 96 годин електролізу. Збільшення перенапруги на одному з електродівThe SiMi2p coating has a porous structure and is more active in the reaction of hydrogen evolution compared to the MiSi coating, which is possibly due to both a more developed surface and a synergistic effect during co-deposition of Mi, bi and 7p. The hydrogen release overvoltage on the SiMi2p coating at a test current density of 100 mA/cm-, which is about 220 mV |Z), is much lower than in the case of Miba alloy coating (about 320 mV |Z), which indicates lower electricity consumption when using an electrode with such a coating as a cathode in alkaline electrolysis of water. However, it is higher than the hydrogen release overvoltage on the 7pMi coating (equal to 190 mV at 100 mA/cm I|4|). In addition, the overvoltage of hydrogen release begins to increase after 96 hours of electrolysis. Increase in overvoltage on one of the electrodes

Зо призводить до збільшення витрат електроенергії в процесі тривалого виробництва водню. До того ж, в процесі тривалого електролізу зменшується робоча густина струму виділення водню, тобто продуктивність електролізу, при значеннях перенапруги, більших за 220 мВ.This leads to an increase in electricity consumption in the process of long-term hydrogen production. In addition, in the process of long-term electrolysis, the working current density of hydrogen release, that is, the productivity of electrolysis, decreases at overvoltage values greater than 220 mV.

Задачею, що розв'язується даним винаходом, є збільшення продуктивності і зменшення перенапруги виділення водню в процесі тривалого електролізу.The problem solved by this invention is to increase productivity and reduce the overvoltage of hydrogen release in the process of long-term electrolysis.

Для рішення поставленої задачі запропонований спосіб, за яким осаджують мультишарове биМіпи покриття в аміачно-гліцинатному електроліті чергуванням шарів, які отримують в діапазоні потенціалів -1,1...-14,2 В протягом 10-20 с, та шарів, які отримують в діапазоні потенціалів -1,35...-1,45 В протягом 3-5 с, а електрохімічну обробку у розчині лугу виконують до досягнення нульового значення струму спочатку при потенціалі -0,75 В, потім при рівноважному потенціалі виділення водню.To solve the given problem, a method is proposed, according to which a multilayer biMiP coating is deposited in an ammonia-glycinate electrolyte by alternating layers that are obtained in the range of potentials -1.1...-14.2 V for 10-20 s, and layers that are obtained in in the range of potentials -1.35...-1.45 V for 3-5 s, and the electrochemical treatment in the alkali solution is carried out until the zero value of the current is reached, first at a potential of -0.75 V, then at the equilibrium potential of hydrogen release.

Процес здійснюється в такий спосіб. На мідному циліндричному стрижні осаджують мультишарове СиМі2п покриття з електроліту складу, моль/дм: Мі" -0,29; 7п2 - 0,02; би - 0,01;The process is carried out in the following way. On a copper cylindrical rod, a multilayer SiMi2p coating is deposited from an electrolyte of the composition, mol/dm: Mi" -0.29; 7p2 - 0.02; bi - 0.01;

МНз(МНа") - 0,66; амінооцтова кислота - 0,25; КС1-0,2, періодичним переключення струму з величини, що забезпечує значення потенціалу електрода в діапазоні від -1,1 В до -12 В протягом 10-20 с до величини, що забезпечує значення потенціалу в діапазоні (-1,35)... (-1,45 В) протягом 3-5 с Осаджують мультишарове СиМі2п покриття заданої товщини. Після промивання дистильованою водою електроди обробляють хімічно протягом 5 годин в розчині 1 моль/дм3МНз(МНа") - 0.66; aminoacetic acid - 0.25; KS1-0.2, by periodic switching of the current from a value that ensures the value of the electrode potential in the range from -1.1 V to -12 V for 10-20 s to a value that provides a potential value in the range (-1.35)... (-1.45 V) within 3-5 s. A multilayer SiMi2p coating of a given thickness is deposited. After washing with distilled water, the electrodes are treated chemically for 5 hours in the solution 1 mol/dm3

Маон і протягом 24 год. в 3095 розчині МаОН при кімнатній температурі до припинення виділення бульбашок водню. Проводять електрохімічну обробку в діапазоні потенціалів -0,7...- 0,8 В в розчині 1 моль/дм" МаоН до падіння величини сили струму до нульового значення.Mahon and within 24 hours. in 3095 solution of MaOH at room temperature until the release of hydrogen bubbles stops. Electrochemical treatment is carried out in the range of potentials -0.7...-0.8 V in a solution of 1 mol/dm" of MaOH until the value of the current falls to zero.

Потім в робочому розчині лугу при потенціалі, що дорівнює значенню рівноважного потенціалу водневого електрода в цьому розчині до падіння величини сили струму до нульового значення.Then in the working solution of alkali at a potential equal to the value of the equilibrium potential of the hydrogen electrode in this solution until the value of the current falls to zero.

При виконанні сукупності зазначених операцій експериментально виявлено, що використання мультишарового СиМі»п покриття з пропонованими умовами його одержання і пропонованої електрохімічної обробки у лужному розчині дозволяють отримати розвинену механічно міцну поверхню з підвищеною каталітичною активністю до реакції виділення водню та сталими характеристиками, що дозволяє зменшити перенапругу виділення водню, тобто знизити витрати електроенергії в процесі електролізу, і підвищити його продуктивність без зниження цих характеристик в процесі тривалого електролізу.When performing a set of the specified operations, it was experimentally found that the use of a multi-layer SiMi»p coating with the proposed conditions of its preparation and the proposed electrochemical treatment in an alkaline solution allow to obtain a developed mechanically strong surface with increased catalytic activity for the reaction of hydrogen evolution and stable characteristics, which allows to reduce the overvoltage of the evolution hydrogen, i.e. to reduce electricity costs in the electrolysis process, and to increase its productivity without reducing these characteristics in the long-term electrolysis process.

В технічному плані відмінною рисою пропонованого способу є те, що СиМі»п покриття осаджують не у вигляді одношарового покриття, а у вигляді мультишарового покриття тієї ж товщини, що складається з шарів різного складу і структури, для чого СиМілп покриття осаджують не з використанням постійного струму, а шляхом періодичного переключення струму для забезпечення діапазону потенціалів -1,1...-1,2 В протягом 10-20 с для осадження щільних шарів СиМі2п покриття та діапазону потенціалів -1,35...-1,45 В протягом 3-5 с - для осадження шарів СиМі.п покриття розвиненої структури. Це забезпечує поліпшену корозійну стійкість покриття і збільшення питомої площі поверхні без втрати її механічної міцності. Електрохімічну обробку у розчині лугу починають не в умовах виділення водню, при 100 мА/см2, а спочатку проводять анодну обробку в діапазоні потенціалів -0,7...--0,8 В до досягнення нульового значення струму з розчиненням надлишку цинк-нікелевих фаз, більш збагачених за нікелем, які не розчинилися в процесі хімічної обробки, а потім вже - катодну обробку, яку, в свою чергу, проводять при рівноважному потенціалі виділення водню для більш ефективного і контрольованого відновлення оксидів металів. Це забезпечує, як показав експеримент, більш ефективну підготовку поверхні з розчиненням фаз сплавів цинку, які є нестійкими в процесі виділення водню, і створення поверхні зі сталими поліпшеними характеристиками.From a technical point of view, a distinctive feature of the proposed method is that SiMilp coating is deposited not in the form of a single-layer coating, but in the form of a multilayer coating of the same thickness, consisting of layers of different composition and structure, for which SiMilp coating is not deposited using direct current , and by periodically switching the current to ensure a potential range of -1.1...-1.2 V for 10-20 s for the deposition of dense layers of SiMi2n coating and a potential range of -1.35...-1.45 V for 3 -5 s - for the deposition of layers of SiMi.p coating of the developed structure. This provides improved corrosion resistance of the coating and an increase in the specific surface area without losing its mechanical strength. Electrochemical treatment in an alkali solution is not started under conditions of hydrogen release, at 100 mA/cm2, but first anodic treatment is carried out in the range of potentials -0.7...--0.8 V until the zero value of the current is reached with the dissolution of excess zinc-nickel phases, more enriched in nickel, which did not dissolve in the process of chemical treatment, and then cathodic treatment, which, in turn, is carried out at the equilibrium potential of hydrogen release for more effective and controlled reduction of metal oxides. This provides, as the experiment showed, more effective surface preparation with the dissolution of zinc alloy phases that are unstable in the process of hydrogen release, and the creation of a surface with improved characteristics.

Відомий спосіб осадження мультишарових цинк-никелевих покриттів з аміачно-гліцинатного електроліту, який містить іони цинку, нікелю, амонію і амінооцтову кислоту, періодичним переключенням густини струму з |): до |г при співвідношенні густин струму |г/): - (3,5 10) (БІ.There is a known method of deposition of multilayer zinc-nickel coatings from an ammonia-glycinate electrolyte containing zinc, nickel, ammonium and aminoacetic acid ions by periodically switching the current density from |): to |g with the ratio of current densities |g/): - (3, 5 10) (BI.

Однак за цим способом осаджують компактне тверде мультишарове покриття, яке складається з шарів цинк-ніселевих сплавів різного складу, яке не може бути використано у лужному середовищі, бо є корозійно нестійкім в ньому. З цинком і нікелем не співосаджується мідь, що не сприяє отриманню достатньо каталітично активних покриттів і після розчинення з нього цинку у лужному розчині. Відомий спосіб осадження і нікель-мідного мультишарового покриття з пірофосфатно-аміакатного електроліту |6|, каталітично активного в реакції виділення водню, але яке не забезпечує перенапругу виділення водню при 100 мА/см? нижче за 230 мВ. Не відоме осадження мультишарового СиМіп покриття з послідовною електрохімічною обробкою спочатку в діапазоні потенціалів -0,7...-0,8 В, потім при рівноважному потенціалі водню для створення каталітично активної розвиненої поверхні зі стабільними властивостями.However, using this method, a compact solid multi-layer coating is deposited, which consists of layers of zinc-nickel alloys of different composition, which cannot be used in an alkaline environment, because it is corrosively unstable in it. Copper does not co-precipitate with zinc and nickel, which does not contribute to obtaining sufficiently catalytically active coatings even after zinc is dissolved from it in an alkaline solution. There is a known method of deposition of a nickel-copper multilayer coating from a pyrophosphate-ammonia electrolyte |6|, catalytically active in the reaction of hydrogen evolution, but which does not provide an overvoltage of hydrogen evolution at 100 mA/cm? below 230 mV. The deposition of a multilayer SiMip coating with sequential electrochemical treatment first in the range of potentials -0.7...-0.8 V, then at the equilibrium potential of hydrogen to create a catalytically active developed surface with stable properties is unknown.

Зо Саме це поєднання умов дозволяє надати поверхні електрода поліпшену каталітичну активність і забезпечити підвищення продуктивності електролізу та зниження перенапруги виділення водню при тривалому електролізі.It is this combination of conditions that makes it possible to provide the electrode surface with improved catalytic activity and to ensure an increase in the productivity of electrolysis and a decrease in the overvoltage of hydrogen release during long-term electrolysis.

Таким чином, зменшення перенапрузі виділення водню і збільшення терміну експлуатації електродів без зменшення продуктивності електролізу, що досягається тільки при виконанні сукупності умов: осаджують мультишарове СиМі2п покриття в аміачно-гліцинатному електроліті чергуванням шарів, які отримують в діапазоні потенціалів -1,1...-1,2 В протягом 10-20 с, та шарів, які отримують в діапазоні потенціалів -1,35...-1,45 В протягом 3-5 с, а електрохімічну обробку у розчині лугу виконують до досягнення нульового значення струму спочатку в діапазоні потенціалів -0,7...-0,8 В, потім при рівноважному потенціалі виділення водню, встановлено авторами вперше в процесі експериментів (див. приклади).Thus, reducing the overvoltage of hydrogen release and increasing the service life of the electrodes without reducing the productivity of electrolysis, which is achieved only when a set of conditions is met: a multilayer SiMi2p coating is deposited in an ammonia-glycinate electrolyte by alternating layers, which are obtained in the range of potentials -1,1...- 1.2 V for 10-20 s, and layers that are obtained in the range of potentials -1.35...-1.45 V for 3-5 s, and the electrochemical treatment in an alkali solution is performed until the zero value of the current is reached, first in in the range of potentials -0.7...-0.8 V, then at the equilibrium potential of hydrogen release, was established by the authors for the first time in the course of experiments (see examples).

При осадженні одношарового СиМі2п покриття тієї ж товщини тільки в діапазоні потенціалів -1,1...-1,2 В, а також при осадженні шарів мультишарового покриття в діапазоні потенціалів - 1,35...-1,45 В протягом часу менш ніж Зс, площа поверхні електрода збільшується незначно, в разі чого продуктивність електрода при виділенні водню знижується. При осадженні одношарового СиМі2п покриття тієї ж товщини тільки в діапазоні потенціалів -1,35...-1,45 В, або зменшенні часу осадження шарів мультишарового покриття в діапазоні потенціалів -1,1...-1,2 В за 10 с і збільшенні часу осадження шарів в діапазоні потенціалів -1,35...-1,45 В за 5 с, покриття не має механічної міцності, що зменшує час експлуатації електрода з таким покриттям.When depositing a single-layer SiMi2p coating of the same thickness only in the range of potentials -1.1...-1.2 V, as well as when depositing layers of a multilayer coating in the range of potentials - 1.35...-1.45 V for less time than Cs, the surface area of the electrode increases slightly, in which case the productivity of the electrode during hydrogen release decreases. When depositing a single-layer SiMi2p coating of the same thickness only in the range of potentials -1.35...-1.45 V, or reducing the time of deposition of layers of a multilayer coating in the range of potentials -1.1...-1.2 V in 10 s and increasing the deposition time of the layers in the range of potentials -1.35...-1.45 V for 5 s, the coating has no mechanical strength, which reduces the operating time of the electrode with such a coating.

Збільшення часу осадження шарів мультишарового покриття в діапазоні потенціалів -1,1...-1,2An increase in the deposition time of multilayer coating layers in the range of potentials -1.1...-1.2

В вище за 20 с недоцільне Осадження шарів мультишарового покриття за межами пропонованих значень потенціалів не дозволяє отримати корозійно і механічно стійку поверхню електрода.In more than 20 s, it is impractical. Deposition of multilayer coating layers beyond the proposed potential values does not allow to obtain a corrosion- and mechanically stable electrode surface.

При проведенні післяхімічної обробки у лужному розчині електрохімічної обробки мультишарового покриття в 1 моль/дм" Маон розчині при 100 мА/см: (див. приклад 2), а також проведення електрохімічної обробки не до досягнення нульового значення величини струму, поверхня каталітично активна до реакції виділення водню, однак її властивості, внаслідок корозійних процесів, не є стабільними. При проведенні електрохімічної обробки при потенціалах, більш позитивних за -0,7В, і рівноважного потенціалу виділення водню каталітична активність електродів знижується, а при проведенні обробки при значеннях потенціалу, більш від'ємних ніж -0,8 В, і рівноважний потенціал виділення водню, відповідно, не досягається стабільність властивостей поверхні.When post-chemical treatment is carried out in an alkaline solution for the electrochemical treatment of a multilayer coating in a 1 mol/dm" Mahon solution at 100 mA/cm: (see example 2), as well as when the electrochemical treatment is carried out before reaching the zero value of the current, the surface is catalytically active until the reaction hydrogen release, however, due to corrosion processes, its properties are not stable. When performing electrochemical treatment at potentials more positive than -0.7V and the equilibrium potential of hydrogen release, the catalytic activity of the electrodes decreases, and when performing treatment at potential values greater than capacitive than -0.8 V, and the equilibrium potential of hydrogen release, respectively, the stability of the surface properties is not achieved.

Тобто, підтримка експериментально виявлених умов виготовлення СиМі.п катода для лужного електролізу з виділенням водню є необхідним для реалізації способу.That is, maintaining the experimentally discovered conditions for the manufacture of SiMi.p cathode for alkaline electrolysis with hydrogen release is necessary for the implementation of the method.

Приклад 1Example 1

Мідні електроди у вигляді циліндричного стрижня довжиною 5 см з доступною для електролізу площею поверхні 0,283 см" занурюють в електроліт складу: 30 95 МібО»,7НгО, 9,2134 96. 2п504-7Н2гО, 1,333 ую СиБОг5НгО, 5 96 МазСеНьО72НгО, 1,25 95 НзВОз. На мідному катоді осаджують СиМіп покриття при постійній густині струму 50 мА/см? протягом 4091 с.Copper electrodes in the form of a cylindrical rod 5 cm long with a surface area available for electrolysis of 0.283 cm" are immersed in an electrolyte with the composition: 30 95 MibO", 7NgO, 9.2134 96. 2p504-7H2gO, 1.333 uyu SiBOg5NgO, 5 96 MazSeNhO72NgO, 1.25 95 NzVOz. A SiMip coating is deposited on the copper cathode at a constant current density of 50 mA/cm? for 4091 s.

Через електроліт при цьому проходить 204,6 Кл/см2 кількості електрики. Після промивання дистильованою водою електроди обробляють хімічно протягом 5 годин в розчині 1 моль/дм3At the same time, 204.6 K/cm2 of electricity passes through the electrolyte. After washing with distilled water, the electrodes are treated chemically for 5 hours in a solution of 1 mol/dm3

Маон і протягом 24 годин в 30 95 розчині МаОН при кімнатній температурі до припинення виділення бульбашок водню. Потім проводять електрохімічну обробку при густині катодного струму 100 мА/см в 1 моль/дм" розчині КОН протягом 30 хв. Проводять тестові випробування електрода при кімнатній температурі в 1 моль/дм" розчині КОН електролізом при катодній густині струму 100 мА/см?2 протягом 216 годин з періодичним, через кожні 2-3 доби, отриманням катодних поляризаційних залежностей в умовах коригування омічних втрат. Значення перенапруги виділення водню п, мВ, при катодній густині струму У-100 мА/см?2 і значення густини струму при перенапрузі складають -100 мВ ії -300 мВ відносно хлоридсрібного електрода порівняння наведені в таблиці.Maon and for 24 hours in a 30 95 solution of MaOH at room temperature until the release of hydrogen bubbles stops. Electrochemical treatment is then carried out at a cathodic current density of 100 mA/cm in a 1 mol/dm" solution of KOH for 30 min. Test tests of the electrode are carried out at room temperature in a 1 mol/dm" solution of KOH by electrolysis at a cathodic current density of 100 mA/cm?2 for 216 hours with periodic, every 2-3 days, obtaining cathodic polarization dependences under the conditions of correction of ohmic losses. The value of the overvoltage of hydrogen release p, mV, at a cathode current density of 100 mA/cm2 and the value of the current density at an overvoltage of -100 mV and -300 mV relative to the silver chloride electrode of comparison are shown in the table.

Приклад 2Example 2

На мідному циліндричному стрижні з доступною для осадження площею поверхні 0,283 сме осаджують мультишарове СиМі»п покриття з електроліту складу, моль/дм: Міг: - 0,29; пе - 0,02; би - 0,01; МНУ(МНе) - 0,66; амінооцтова кислота - 0,25; КСІ-0,2 в умовах періодичного переключення струму з величини, що забезпечує значення потенціалу електрода в діапазоні від -1,1 В до -1,2 В відносно хлоридсрібного електрода порівняння протягом 13 с до величини, що забезпечую значення потенціалу в діапазоні -1,35...-14,45 В протягом З с. Осаджують мультишарове СимМіп покриття. Після проходження 204,6 Кл/см:? кількості електрики електрод промивають дистильованою водою, обробляють хімічно протягом 5 годин в розчині 1 моль/дмOn a copper cylindrical rod with a surface area available for deposition of 0.283 cm, a multilayer SiMi»p coating is deposited from an electrolyte composition, mol/dm: Mig: - 0.29; pe - 0.02; would - 0.01; MNU (MNe) - 0.66; aminoacetic acid - 0.25; KSI-0.2 under the conditions of periodic switching of the current from the value that provides the value of the potential of the electrode in the range from -1.1 V to -1.2 V relative to the silver chloride reference electrode for 13 s to the value that provides the value of the potential in the range of -1 ,35...-14,45 V during Z c. A multilayer SimMip coating is deposited. After passing 204.6 Kl/cm:? amount of electricity, the electrode is washed with distilled water, treated chemically for 5 hours in a solution of 1 mol/dm

Зо Ммаон ії протягом 24 год. в 30 95-ому розчині МаОнН при кімнатній температурі до припинення виділення бульбашок водню. Потім проводять електрохімічний обробку як в прикладі 1, при густині катодного струму 100 мА/сме2 в 1 моль/дм? розчині КОН протягом 30 хв. Проводять тестові випробування електрода при кімнатній температурі в 1 моль/дм3 розчині КОН електролізом при катодній густині струму 100 мА/см2 протягом 216 годин з періодичним отриманням катодних поляризаційних залежностей в умовах коригування омічних втрат.From Mmaon ii within 24 hours. in 30 95% solution of MaOnH at room temperature until the release of hydrogen bubbles stops. Then electrochemical treatment is carried out as in example 1, with a cathode current density of 100 mA/sme2 in 1 mol/dm? KOH solution for 30 min. Test tests of the electrode are carried out at room temperature in a 1 mol/dm3 solution of KOH by electrolysis at a cathodic current density of 100 mA/cm2 for 216 hours with periodic acquisition of cathodic polarization dependences under the conditions of correction of ohmic losses.

Значення перенапруги виділення водню п, мВ, при катодній густині струму 9У-100 мА/см: і значення густини струму при перенапрузі -100 мВ і -300 мВ наведені в таблиці.The value of the overvoltage of hydrogen release p, mV, at a cathode current density of 9U-100 mA/cm: and the value of the current density at an overvoltage of -100 mV and -300 mV are given in the table.

Приклад ЗExample C

На мідному циліндричному стержні з доступною для осадження площею поверхні 0,283 см? осаджують мультишарове СиМійп покриття і проводять хімічну обробку поверхні як у прикладі 2.On a cylindrical copper rod with a surface area available for deposition of 0.283 cm? deposit a multilayer SiMiip coating and carry out chemical treatment of the surface as in example 2.

Проводять електрохімічну обробку поверхні в діапазоні потенціалів -0,7...-0,Ж8 В відносно хлоридсрібного електрода порівняння в розчині 1 моль/дм?" МаонН до падіння величини сили струму до нульового значення. Потім в 1 моль/дм" розчині МаонН при потенціалі -1,05 В, який дорівнює значенню рівноважного потенціалу водневого електрода в цьому розчині відносно хлоридсрібного електрода порівняння, до падіння величини сили струму до нульового значення.Electrochemical treatment of the surface is carried out in the range of potentials -0.7...-0.8 V relative to the silver chloride reference electrode in a 1 mol/dm" solution of MaonN until the current strength drops to zero. Then in a 1 mol/dm" solution of MaonN at a potential of -1.05 V, which is equal to the value of the equilibrium potential of the hydrogen electrode in this solution relative to the silver chloride reference electrode, until the current falls to zero.

Проводять тестові випробування електрода при кімнатній температурі в 1 моль/дм3 розчиніElectrode tests are carried out at room temperature in a 1 mol/dm3 solution

КОН електролізом при катодній густині струму 100 мА/см2 протягом 216 годин з періодичним, через кожні 2-3 доби, отриманням катодних поляризаційних залежностей в умовах коригування омічних втрат. Значення перенапруги виділення водню п, мв, при катодній густині струму У-100 мА/см: і значення густини струму при перенапрузі -100 мВ и -300 мВ відносно хлоридсрібного електрода порівняння наведені в таблиці.KOH by electrolysis at a cathodic current density of 100 mA/cm2 for 216 hours with periodic, every 2-3 days, obtaining cathodic polarization dependences under the conditions of correction of ohmic losses. Values of overvoltage of hydrogen release p, mv, at cathodic current density U-100 mA/cm: and values of current density at overvoltages of -100 mV and -300 mV relative to the silver chloride electrode of comparison are given in the table.

ТаблицяTable

Зміна характеристик електродів при тривалому електролізі о Убгод. | -225 | -204 | -160 | 65 | 86 / 104 | 153 | 193 | 259 лад тод. | -236 | -208 | -162 | 72 | 90 / 101 | 141 | 187 | 265Changes in the characteristics of electrodes during long-term electrolysis at Ubgod. | -225 | -204 | -160 | 65 | 86 / 104 | 153 | 193 | 259 order tod. | -236 | -208 | -162 | 72 | 90 / 101 | 141 | 187 | 265

Таким чином, порівняння даних, наведених у прикладах, показує, що пропонований спосіб виготовлення катода для лужного електролізу води шляхом електроосадження мультишарового покриття СиМілп з подальшою хімічною і електрохімічною обробкою у розчинах лугу дозволяє зменшити витрати електроенергії за рахунок зниження перенапруги виділення водню на 60-80 мВ, підвищити продуктивність електролізу в 1,43-1,56 разу і стабілізувати властивості електрода при його тривалій експлуатації.Thus, a comparison of the data given in the examples shows that the proposed method of manufacturing a cathode for alkaline electrolysis of water by electrodeposition of a multilayer SiMilp coating followed by chemical and electrochemical treatment in alkali solutions allows to reduce electricity consumption by reducing the overvoltage of hydrogen release by 60-80 mV , increase the productivity of electrolysis by 1.43-1.56 times and stabilize the properties of the electrode during its long-term operation.

Джерела інформації: 1. бота В. Те віабіїйу ої Нуадгодеп емоїшіоп асіїмійу апа сотозіоп ренаміог ої МісСи соаїіпа5 мій опд-їепт еіесікоїувів іп аіКайпе зоЇшіоп / К. ЗоІта?, А. Бопег, б. Кагаа5з // ІпТетайопаї Усигпаї ої Нудгодеп Епегау. - 2019. - М. 34. - Р. 2089-2094. 2. Зпевїа СО. 7Іпсо-піскеї аіоу еІесігодерозвіїв Тог улаіег еієсігоїувзів / а. ЗПеєїа, М. Ризпрамапат,Sources of information: 1. bota V. Te viabiiyu oi Nuadgodep emoishiop asiimiyu apa sotosiop renamiog oi MisSy soaiipa5 my opd-iept eiesikoiuviv ip aiKaipe zoYishiop / K. ZoIta?, A. Bopeg, b. Kagaa5z // IpTetayopai Usigpai oi Nudgodep Epegau. - 2019. - M. 34. - R. 2089-2094. 2. Songs of SO. 7 Ipso-piskei aiou eIesigoderozviiv Tog ulaieg eiesigoiuvziv / a. ZPeia, M. Rizpramapat,

З. Ризпрамапат //піегпаййопа! Чоштпаї ої Нуагодеп Епегау. - 2002. - М. 27, Мо. 6. - Р. 627-633.Z. Rizpramapat //piegpayyopa! Choshtpai oi Nougadep Epegau. - 2002. - M. 27, Mo. 6. - R. 627-633.

З. бота; В. Ргерагаїйоп, сНагасієгігайнйоп апа арріїсайоп ої аїКаїїпе Ієаснед СимМі2п їетагу соайпав5 Тог Іопд-їепт еїІесігоїузіз іп аїКаїпе взоішіоп / А. бота, А. Юопег, б. Кагаав5, //Z. bot; V. Rgeragaiyop, sNagasiegigainyop apa arriisayop oi aiKaiipe Ieasned SimMi2p ietagu soaypav5 Tog Iopd-iept eiIesigoiuziz ip aiKaipe vzoishiop / A. bota, A. Yuopeg, b. Kagaav5, //

Іптетаїййопаї УуЧоштпаї ої Нуагодеп Епегаду. - 2010. - М. 35, Мо. 19. - Р. 10045-10049. 4. 5оїта В. Нуагодеп емоішіоп апа сотовіоп репогтапсе ої Міп соаїйїйпод5 / А. БоЇта?, 0.Iptetaiiyopai UuChoshtpai oi Nuagodep Epegadu. - 2010. - M. 35, Mo. 19. - R. 10045-10049. 4. 5oita V. Nuagodep emoishiop apa sotoviop repogtapse oi Mip soaiiiyippod5 / A. BoYita?, 0.

Кагаав // Епегду Сопмегвіоп апа Мападетепі. - 2007. - Т. 48, Мо. 2. - С. 583-591. 5. Пат. на корисну модель Мо 127761 Україна, МПК МПК8 С 25 0 3/56, 5/10, 5/18. Спосіб електроосадження мультишарового цинк-нікелевого покриття / А.О. Майзеліс // заявник та патентовласник НТУ "ХШ". - Мо ц201801252; заяв. 09.02.2018; опубл. 27.08.2018, Бюл. Мео16. б. Маїгеїїв А.А. Мойаттеїйіс Апаїубзів ої Рпазе Сотровзйоп ої 2п-Мі АПоу Тіп Бйт5Kagaav // Epegdu Sopmegwiop apa Mapadetepi. - 2007. - T. 48, Mo. 2. - P. 583-591. 5. Pat. on a useful model Mo 127761 Ukraine, MPK MPK8 C 25 0 3/56, 5/10, 5/18. The method of electrodeposition of multilayer zinc-nickel coating / A.O. Maizelis // applicant and patent holder of NTU "Khsh". - MO ts201801252; statement 02/09/2018; published 27.08.2018, Bul. Meo16. b. Maigeiyev A.A. Moyatteiis Apaiubziv oi Rpaze Sotrovzyop oi 2p-Mi APou Tip Byt5

ЕіІесігтодерозйей цпадег ОйШегепі ЕІесштоіуле Модез / А.А. Маїгеїїв // ІБЕЕ 7 Іпіегпайопаї!EiIesigtoderozyei tspadeg OiShegepi Eiesshtoiule Modez / A.A. Maigeiiiv // IBEE 7 Ipiegpaiopai!

Сопієегтепсе оп МапотаїегіаіІв: Арріїсайоп5 апа Ргорепієз, Зеріетрег 10-15, 2017: Ргосєєдіпов. - зЗиту: Зиту 5іаїє Опімегейу, 2017. - Р. О2МТЕ13-1-02МТЕ13-5.Sopieegtepse op MapotaiegiaiIv: Arriisayop5 apa Rgorepiez, Zerietreg 10-15, 2017: Rgoseedipov. - zZytu: Zytu 5iaie Opimegeyu, 2017. - R. O2MTE13-1-02MTE13-5.

Claims

FORMULA OF THE INVENTION

30 The method of manufacturing a cathode for alkaline electrolysis of water by electrodeposition of a SiMila coating on a copper electrode, chemical and electrochemical treatment in alkali solutions, which is distinguished by the fact that a multilayer SiMip coating is deposited in an ammonia-glycinate electrolyte by alternating layers, which are obtained in the potential range of -1.1 ...-1.2 V for 10 s, and layers that are obtained in the range of potentials -1.35...-1.45 V for 3-5 s, and the electrochemical treatment in an alkali solution is performed until the zero value is reached current initially in the range of potentials -0.7...-0.8 V, then at the equilibrium potential of hydrogen release.