Электрод для получения водорода

(54) ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ПОЛУЧРОДА(57) Изобретение относитсяэлектрохимических производсбретения - повышение стабилэлектрода. Электрод имеет эную подложку из антикоррозиоала, выбранного из ряда,никель, сплавникеля и нержави активное покрытие. Последодин металл и одну окись метализ группы, включающей никедополнительно хром в количат.%, 3 табл,Я ВОДО Иэо электро быть исп за воды рида нат Цел бильнос вращени оп редел электродтехнолог ивного матв может ролиэле очи ержит хромо,5-20 ат,%, компонента в яет менее 0,5 ению окиси в епень окислеонижается во электролиза, ости электроо перенапряа содержание ытии электро- , стойкость к ытии является ается степень в этом случае низкой даже оцесса элект- водородного хлоение та лектрода звления олитическ че редот талла вность акти ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Асахи Касеи Когио и Кабусики Кайся(ЛР(56) Заявка Японии М 57-82483,кл. С 25 В 11/06, опублик, 22 05.82Патент США ГФ 4354915,кл, С 25 В 9/00, опублик, 19.10,82,бретение относится к имических производс ользовано в процесса и водных растворов щ рия. изобретения - повь ти работы э а я восстано ки В предлагаемом электроде окись по крайней мере одного металла, выбранного из группы, состоящей из никеля и кобальта, в покрытии обеспечивает воэможность электроду иметь высокую активность катализатора, т.е, обеспечивает низкое водородное перенапряжение на электроде в процессе электролиза. С другой стороны хромовый компонент в покрытии электрода придает стойкость к восстановлению окис ла, заключенному в качестве териала в этом покрытии,Покрытие электрода сод вый компонент в количестве Когда содержание хромового покрытии электрода составл ат. %, стойкость к восстановл покрытии является слабой и ст ния в покрытии значительно и время проведения процесса что приводит к потере активн да, к повышению водородног жения. С другой стороны, когд хромового компонента в покр да составляет более 20 ат.% восстановлению окиси в покр настолько сильной, что пониж окисления покрытия, Однако активность электрода является на первоначальной стадии пр ролиза и эффект понижения к технологии тв Цель изо ьности работы лектропроводнного материвкл ючающего еющую сталь, нее содержит ла, выбранных ль, кобальт и естве 0,5-20перенапряжения не достигается. В предлагаемом электроде, покрытие которого содержит хромовый компонент в количестве 0,5 - 20 ат,ф даже после непрерывного использования в процессе электролиза с выделением водорода более одного года электрод демонстрирует низкое водородное перенапряжение,Степень окисления покрытия электрода может быть 100 , т,е, покрытие может составляться из хромового компонента и окиси по меньшей мере одного металла, выбранного из никеля и кобальта, Степень окисления покрытия электрода может быть 20 - 100 , более предпочтительно 30-90 , Степень окисления покрытия электрода определяется методом рентгеновской дифрактометрии. В покрытии электрода, содержащем окись по меньшей мере одного металла, выбранного из группы, состоящей из никеля и кобальта, экспериментально подтверждено, что величина степени окисления приблизительно является равной величине молярных процентов окиси в составе покрытия. Если содержание хромового компонента покрытия электрода составляет 0,5 - 20 ат, , а степень окисления покрытия электрода составляет менее 20 , активность металлической части покрытия электрода невелика и в течение процесса электролиза понижается активность электрода в целом, Поэтому степень окисления должна быть более 20 .П р и м е р 1. 100 мас.ч, порошковой окиси никеля, имеющей диаметр частиц 0,2 - 2 мкм, и 10 мас.ч. порошковой окиси хрома, имеющей диаметр частиц 0,5 - 3 мкм, добавляют к водному раствору, состоявшему из 100 мас,ч, воды, 2,25 мас,ч. связующего вещества, 0,7 мас.ч, натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы в качестве диспергирующего агента, 0,1 мас.ч, гексаметафосфата натрия в качестве антифлокуляционного агента и 0,001 мас,ч. поверхностно-активного агента, Смесь энергично перемешивают, чтобы получить гомогенную суспенэию.Полученную таким образом суспензию высушивают и гранулируют посредством грануляционной камеры типа распылительной сушилки. Полученные гранулы 5-50 мкм в диаметре,Проволочную сетку иэ никеля с размерами 5 х 5 см (диаметр проволоки 0,7 мм 12 меш) обеэжиривают трихлорэтиленом, а затем подвергают струйной обработке посредством АгОз с размером частиц 0,73 - 2,12 мм, Подвергнутую струйной обработке проволочную сетку (подложку) покрывают способом плазменного напыления на5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Как видно из табл, 1, через 5 мес после начала процесса электролиза степень окисления покрытия электрода понижается на8 ь по сравнению со степенью окисления на каждой ее стороне приготовленными грану- лами. Плазменное напыление повторяют три раза в отношении каждой стороны проволочной сетки, чтобы получить электрод, имеющий покрытие с толщиной 120 мкм на каждой стороне проволочной сетки.Плазменное напыление проводят при использовании следующих средних параметров распыления. Скорость подачи плазменного газа аргона и азота: 1 м (при нормальных условиях) в час и 0,8 м (при нормальных условиях) в час, соответственно.Норма подачи гранул к плазменному факелу из бункера (газ-носитель аргон) 5,0 кг/ч; плазменная дуга (ток) 700 А; напряжение между электродами примерно 50 В; расстояние между подложкой и распылителем (расстояние распыления) 10 см; угол плазменного факела относительно лицевой поверхности подложки 90.Выход продукта распыления гранул составляет 60 , т,е, гранулы образовывают покрытие на подложке при норме 3 кг/ч.Получившийся в результате электрод анализируют методом рентгеновской дифракции, чтобы определить степень окисления покрытия, рассчитываемую как отношениеИ 0М О + МСтепень окисления покрытия составляет 86;, а не 100;, так как в плазменном факеле происходит частичное восстановление окиси никеля. Содержание хромового компонента в покрытии 9,0 ат. ,Полученный электрод испытывают в электролизере, который разделяется в качестве перегородки катионообменной мембраной типа карбоновой кислоты, на катодную камеру с размещенным в ней катодом и анодную камеру с размещенным в ней анодом, выполненным на основе титана, имеющего покрытие из окиси рутения, окиси циркония и окиси титана. В качестве катода используют описанный электрод, Во время подачи рассола, имеющего концентрацию порядка 175 г/л, в анодную камеру, и 30-ного водного раствора гидроокиси натрия в катодную камеру, непрерывно проводится электролиз при плотности тока 40 А/дм и температуре 90" С. Водородное перенапряжение измеряют с помощью ртутного электрода сравнения, Результаты приведены в табл, 1,1658822 Таблица 1 первоначальной стадии электролиза и после этого степень окисления не понижается,П р и м е р ы 2 - 5, 100 мас,ч. порошковойокиси никеля (МО) с диаметром частиц 0,2 - 52 мкм и порошковой описи хрома (Сг 20 з) сдиаметром частиц 0.5 - 3,0 мкм (0,6 мас.ч, впримере 2; 3,2 мас,ч. в примере 3; 5,3 мас.ч,в примере 4 и 25,5 мас.ч. в примере 5) смешивают в сухом состоянии, а затем подвергают сушке с использованием горячеговоздуха при 100 С в течение 2 ч,Изготовление электрода проводят аналогично примеру 1 плазменным напылением за исключением стадии грануляции 15порошков,Содержание хромового компонента впокрытии электрода составляет 0,5 ат., впримере 2; 3,0 ат,в примере 3; 5 ат.впримере 4 и 20 ат. о в примере 5, Степень 20окисления покрытий электродов 90 ф в примерах 2 - 4 и 89 в примере 5, Анализ методом рентгеновской дифрактометриипоказывает, что покрытие каждого электрода содержит окись никеля (МО) и металлический никель (Й) и что никакого сложногоокисла никеля-хрома не присутствует в покрытии каждого электрода.Испытание электродов проводят аналогично примеру 1. Полученные результаты 30приведены в табл, 2,П р и м е р ы 6-9, Четыре типа электродов приготавливают одинаковым способом,как описано в примере 1, за исключениемтого, что используют 100 мас,ч, порошковой 35окиси кобальта (СоО) с диаметром частиц0,4-0,2 мкм и количество порошковой окисихрома (СсгОз) с диаметром частиц, 0,5 - 3 мкмменяется до 0,6 мас.ч, в примере 6; 5,4 мас.ч.40 в примере 7; 11,3 мас.ч, в примере 8 и 25,4 мас.ч. в примере 9,Содержание хромового компонента покрытия каждого из полученных таким образом электродов следующее: 0,5 ат. в примере 6;5,0 ат,в примере 7; 1 О ат, в примере 8 и 20 ат, в примере 9. Степень окисления покрытия каждого электрода составляет 95. Анализ методом рентгеновской дифрактометрии показывает, что покрытие каждого электрода заключает в себе окись кобальта (СоО) и металлический кобальт (Со) и что, никакого сложного окисла кобальта-хрома не присутствует в покрытии каждого электрода,Электроды испытывают аналогично примеру 1. Результаты приведены в табл. 3.Таким образом предлагаемый электрод по сравнению с известным, не содержащим добавки хромового компонента, водородное перенапряжение которого за 10 мес работы в условиях, аналогичных описанным, возрастает с 210 до 350 мВ, обеспечивает стабильную работу в течение продолжительного времени практически при постоянном значении водородного перенапряжения.Формула изобретения Электрод для получения водорода, включающий электропроводную подложку. выполненную из антикоррозионного материала, выбранного из ряда никель, сплав никеля и нержавеющая сталь, и активное покрытие, содержащее по крайней мере один металл и одну окись металла, выбранных из группы никель, кобальт, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения стабильности работы электрода, активное покрытие дополнительно содержит хром в количестве 0,5-20 ат, ,ь.1658822 Таблица 2 Таблица 3 Составитель Т, ГуменюкТехред М.Моргентал Корректор М. Максимишинец Редактор Н. Яцола Заказ 1724 Тираж 399 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, ЖРаушская наб 4/5