Способ изготовления электрода для электролиза воды

(54) (57РОДА ДЛЯ ит ут о сме ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ 3442562/23-2621.05.8246) 15, 10. 83. Бюл.3872) Л.А.Котляренко, В.Е,Шереме(прототип. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТЭЛЕКТРОЛИЗА ВОДЫ, включаюирование никелевой основы жига ее в засыпке, содержаь порошков алюминия иокиси алюминия с последующим выщелачиванием, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью Повышения активности электрода и снижения стоимости его изготовления, перед отжигом основу обрабатывают погружением в суспензию, состоящую иэ 10 -20 мас.Ъ смеси порошков алюминия и фторида алюминия при соотношении последних (9-19):1 в 5-8-ном растворе каучука в бензине, с последующей сушкой и повторяют указанные операции до образования на основе слоя осадка толщиной 0,5- 1,5 мм, а засыпка дополнительно содержит фторид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.% Алюми ний 2-4И Фторид алюминия О, 7-1, 0 Окись алюминия Остальное40 50 Из с бр;." е ние относи гся к технолоэле и.роки мических производств,э.:-. час:ности к способу изготовлениэлектродов для электролиза воды.Известен способ .зготовления элетрода для электролиза воды, включающий нанесение на поверхность основыэлектрода смеси никеля и алюминия,ее термодиффузионную обработку при660-1000 С, с последуюшим выщелачиванием алюминия 1,,Цан ный способ характери зуетсятрудностью достижения заданного иравномерного соотношения компонентов смеси.Наиболее близким к изобретениюявляется способ изготовления электроца для электролиза ноды, включающий алитиронание никелевой,осноныпутем отжига ее в засыпке, содержащей смесь порошков алюминия и окиси алюминия, с последующим вышелачинанием алюминия, Отжиг осуществляют при 700-750 С в неокислительной атмосфере ь 21.Недостатками известного способаявляются сложность н достижении оптимального фазового состава и толщины покрытия, что не позволяет обеспечить высокую активность электрода и прочность сцепления покрытияс основой электрода, повышенныйрасход компонентов засыпки и трудность повторного использования основного компонента засыпки, а имен -но окиси алюминия.Цель изобретения - повышение активности электрода и снижение стоимости его изготовления.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу изготовления электрода для электролиза воды, включающему алитирование никелевой основы путем отжига ее н засыгке, содержащей смесь порошковалюминия и окиси алюминия, с последующим вь;щелачиванием алюминия,перед отжигом основу обрабатываютпогружением н суспензию, состоящуюиз 10-20 мас,Ъ смеси порошков алюминия и Фторида алминия при состношении последних 9-19):1 в 5 -ЯЪ-ном растворе каучука в бензине,с последующей сушкой и повторяютуказанные операции до образованияна основе слоя осадка толшиной 0,5,5 мм, а засыпка дополнительно содержит фторид алюминия при следующем соотношении комгонентов, мас.В;Ллюми ний 2-4фторид алюминия 0,7-1,0Окись алюми ния Ост аль ное При уменьшении содержания тнер дой фазы в суспензии ниже 10 снижается ее вязкость, что приводит к стеканию ее с поверхности электрода и затрудняет получение слоя осадка требуемой толщины даже 0,5 мм. Кроме того, при высыхании слоя осадка наблюдается ее коробление, разрывы, повышенная газопроницаемость,Это приводит к сниже нию колиЧествананосимого алюминия и соответственнок уменьшению активности электродов.Увеличение содержания твердойфазы в суспензии выше 20 приводитк росту ее вязкости, ухудшению адгезии к основе электрода, что приводитк осыпанию слоя осадка в процессесушки и соответственно к снижениюэлектрохимической активности электродов,При содержании алюминия в твердой фазе суспензии менее 9 ч наблюдается резкое падение активностиэлектродов из-за уменьшения толщиныактивного слоя, а повышение содержания алюминия более 19 ч приводитк осыпанию образуюшегося активногослоя, и электрохимическая активностьпри этом не улучшается.Уменьшение содержания каучукав резиновом клее ниже 5 приводитк нестабильности суспензии .и затруд. няет нанесение суспензии на электрод, увеличение содержания его выше8 приводит к резкому возрастаниюколичества углеродчого остатка вслое осадка при термообработке, который экранирует часть поверхностиэлектрода, препятствуя внедрению внего алюминия, что приводит к сниженик электрохимической активностиэлектродов после выщелачивания.При толщине слоя осадка менее 0,5 ммтолщина образующегося активного слояравная 15 мкм, не обеспечивает требуемой активности электродов, асвыше 1,5 мм толщина активного слояпревышает 40 мкм, Это приводит кего осыпанию,Уменьшение количества алюминияв засыпке менее 2 приводит к резкому снижению защитной способностизасыпки протин окисления поверхности электрода н процессе термообработки кислородом воздуха.Увеличение содержания алюминиян засыпке выше 4 приводит к изменению фазового состава и толщиныактивированного слоя электрода, чтоведет к его осыпанию в процессе выщелачивания,Снижение количества галогенсодержащего активатора в засыпке ниже 0,7 приводит к снижению защитных свойств и затуханию процессапереноса алюминия из слоя осадкана поверхность электрода. Это уменьшает его электрохимическую актинность. Увеличение количества активатора выше 1 приводит к уносу алюминия из обмазки в засыпку и соответственно к снижению электрохимической активности электродов.1047998 15 20 Базовый объект 1,275 0,620 1,8951,135 Прототип 25 Предлагае- Мый 1,035 О, 540 1,575 Как видно из таблицы, катод,3 О приготовленный предлагаемым способом,имеет потенциал на 100 мВ ниже, чемкатод, полученный по прототипу, Кроме того, электрод, изготовленныйпредлагаемым способом, можно испольэовать и в качестве анода при электролизе воды, причем активация достигается также.По сравнению с базовым объектом"электродом, используемым в промышленных электролизерах типа ФВ 40 и СЭУдля электролиза водыприменение электрода, приготовленного предлагаемым способом, дает снижение напряжения на ячейке 320 мВ,что дает годовой экономический45 эффект для электролизеров ФВ 22500 руб, а для электролизеровСЭУ- 1800 руб.В результате использования фторидов и засыпки с малым содержаниемалюминия значительно сокращаетсястоимость изготовления активированных электродов как за счет резкогосокращения количества расходуемогона активацию алюминия, так и за счетмногократного использования основного компонента засыпки - окиси алюминия,ль Т. УсоваБабинец Корректор А. Ференц Заказ 7871/30 Тираж 643 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Предлагаемый способ изготовленияэлектродов позволяет обеспечить образование на поверхности электродасплава определенной толщины и фазового состава независимо от размераэлектрода, получение по одной и тойже технологии активированных катодови анодов с высокой электрохимической активностью и стабильностью характеристик в длительной работе,Кроме того, фториды в условиях отжига практически не разлагаются и неулетучиваются, тогда как хлориды,в частности хлористый аммоний возогоняются при 350 С, что приводитк прекращению активирующего действияуже в начале отжига и к необходимости его добавления в шихту перед каждым отжигом, Вследствие этого замена хлоридов на фториды позволяетсохранить неизменным состав засыпки как в течение одного отжига, таки после многократного использования, В предлагаемом способе резкоуменьшено содержание алюминия в засыпке по сравнению с известным: с84 до 2-4 мас.%, что позволяет многократно использовать засыпки, таккак при таком малом содержании алюминия практически не происходит еговыделение из шихты как за счет переконденсации на относительно холодных стенках контейнера, так и засчет плавления, последующего слияния капель алюминия и выделения егов виде фазы на дне контейнера.П р и м е р. На электрод из никелевой сетки методом многократногопогружения с промежуточной подсушкой из суспензии, содержащей 15смеси алюминиевой пудры и фторидаалюминия в соотношении 12:1, остальное 5-ный раствор каучука вбензине, наносят слой осадка толщиной 1,0 мм. После окончательной сушки при 80 С в течение 5 ч электрод помещают в металлический контейнер с засыпкой, содержащей, %: алюминиевая пудра 4, фтористый алюминий 1 и окись алюминия 95. Контейнер герметизируют плавким затвором, в качестве которого используют борный ангидрид, помещают в печь и подвергают термообработке при 700" С в течение 8 ч. После охлаждения электрод извлекают нз кон- . тейнера, очищают от засыпки, выщелачивают алюминий в растворе КОН, постепенно повышая температуру до 100 С до прекращения выделения водоСоставитеРедактор И. Бандура Техред А,рода, отмывают от щелочи и сушат йавоздухе.Полученный таким способом активированный электрод, электрод-прототипи электрод по базовому объекту ис пытывают в качестве катодов и анодовпри выделении водорода и кислородасоответственно из водного растворао6 Н калиевой щелочи при 70 С и плотности тока 2000 А/м . Значения элек 2.10 тродных потенциалов электрода измеряют относительно окисно-ртутногоэлектрода сравйения,Результаты испытаний приведеныв таблице. Тип Потенциалы, В Сумма электрода потенцикатода анода алов