Электролит для электролиза воды

(51)5 С 25 В 1/02 САНИЕ ИЗОБРЕТЕН ьныи инс аи Г.В М 4 ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство ССМ 1430410, кл, С 25 В 1/02, 08.1 Изобретение относится к электрохимическим производствам, в частности к электролизу водных растворов с цельюполучения водорода и кислорода,Известен электролит, содержащий 33,1 г-.экв/л гидрокарбоната калия и 0,150,20 г-экв/л карбоната тетраметиламмония(ТМАК). Электролит используют для стационарного электролиза на пористых титановых электродах при габаритной плотноститока 500 А/м при 40 - 50 С в течение 50 сутнепрерывной работы без обнаружениявидимых следов разрушения анодов,: вчастности пористого титана, покрытогосмешанным оксидом,Недостатком известного электролита является увеличение клеммного напряжЕ- ния на злектролизных ячейках и уменьиение электрохимической активности пористых титановых анодов при увеличении срока эксплуатации свыше 1500-2500 ч непрерывной работы. ЕКТРОЛИТДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИЗА ВОДЫ(57) Изобретение относится к электрохимическим процессам, в частности к электролизу водных растворов с целью получения водорода и кислорода, и позволяет снизить энергозатраты. Электролит для элеткролиза воды содержит гидрокарбонат калия 3,0 - 3,1 г-экв/л, карбонат тетраэтиламмония 0,15- 0,20 г-экв/л, воду ро 1 л. Предложенный электролит снижает энергозатраты за счет увеличения активности пористых титановых анодов. 4 табл. Целью изобретения является снижение энергозатрат при электролизе.Цель достигается тем, что в электролит с содержанием 3,0 - 3,1 г-экв гидрокарбоната калия на 1 л водного раствора дополнительно вводят 0,15-0,20 г-экв/л карбоната тетраэтиламмония (ТЭАК),Влияние добавки ТЭАК улучшает энергетику процесса разложения воды на пористых титановых электродах при длительных сроках эксплуатации злектролизных ячеек, Кроме того, введение ТЭАК уменьшает коррозионное разрушение как самого титана, так и активного покрытия смешанными оксидами. Благодаря именно слабым поверхностно-активным свойствам четвертичных аминов и их солейуказанная добавка не вызывает дополнительного увеличения пассивного слоя диоксида титана на аноде. Введение тетраэтиламмония в карбонатной форме исключает влияние посторонних анионов. В то же время, действие ТЭАК на организм не опасно, При работе с ним следуетсоблюдать та же меры предосторожности,как и с другими карбонатными растворами.ТЭАК приготавливают пропусканиемуглекислоты в раствор гидроксида тетраэтиламмония гидроксида до полного насыщения, после чего электролит готов к работе.Концентрация ТЭАК определяется методомобъемного кислотно-щелочного титрованияв присутствии фенолфталеина и метилоранжа с осаждением карбонатов хлоридом бария (известен 10 и 207 ь-ный растворгидроксида тетраэтиламмония).Для определения количественного соотношения ТЭАК и КНСОз проводят электрохимические исследования на образцах измонолитного титана площадью 2 мм в электролитах разного состава, г-экв/л,водный раствор КНСОз 3; ТМАК 0,15(состав 5), КНСОз 3,1: ТЭАК 0,12 (состав 6).КНСОз 3,1; 0,20(состав 7), ТЭАК 1(состав 8).Критерием выбора соотношения компонентов в предлагаемом электролите максимальная электрохимическая активностьтитана в исследуемых растворах.Исследования проводят в электрохимической ячейке ЯСЭс помощью потенциостата Пв интервале потенциалов0,76 - 8,0 В при скорости развертки 2 В/мин.Запись потенциодинамических кривых проводят на двухкоординвтном самописце, Сцелью получения воспроизводимых данныхна поверхности титана злектрохимическиФормируется пленка диоксида титана прициклировании в течение 30 мин,В табл, 1 приведены значения плотности тока процесса выделения кислорода наэлектрохимически окисленной поверхности, титанового анода при потенциале 3,5 В вэлектролитах состава 1-8, описанного выше,Таким образом, максимальный ток выделения кислорода на окисленной поверхности монолитного титанового электроданаблюдается в электролите, содержащем3.0-3,1 г-экв КНСОз+ 0,15 - 0,20 г-экв ТЭАКна 1 л водного раствора. В-этом случае плотность тока выделения кислорода на 5-11больше, чем в прототипе,Испытания проводят при злектрохимическом разложении воды на пористых титановых электродах. покрытых смешаннымиоксидами ЗгСОМСо 206 и йдМС 206 перов 10 20 25 Коррозионные исследования прово 30 35 40 45 50 скитной структуры при габаритной плотности тока 500 А/м в течение 100 сут непрерывной работы. На работающих ячейках периодически снимают вольт-амперную характеристики, позволяющие судить об энергетике процесса, Электрохимическую активность элект. родов оценивают по данным поляризационных кривых, снятых с помощью потенциостата П, в гальванодинамическом режиме с автоматической регистрацией тока и потенциала,Для сравнения предлагаемого электролита с известным приводят усредненные по пяти образцам для каждого состава электролита вольт-амперные (табл. 2) и поляризационные (табл. 3) характеристики электролизных ячеек с описанными электродами по истечении 50 и 100 сут непрерывной работы. Оценка влияния предлагаемого электролита и известного на коррозионную стойкость испытуемых электродов приведена в табл, 4,дят весовым методом, Весовой метод оценки коррозионной стойкости электродов заключается в определении относительного изменения веса электродов за время работы анодов. Относительное изменение веса ( -100,;) при одинаковомпЯ 1времени работы эквивалентно относительной скорости коррозии,Таким образом; электрохимические и коррозионные исследования подтверждают преимущество предлагаемого электролита по отношению к известному: снижение энергозатрат на 12-23% и сохранение активной поверхности работающих анодов в течение 2500 ч непрерывных испытаний, что достигается за счет введения в состав электролита ТЭАК в количестве 0,15-0,20 гэкв/л.Формула изобретения Электролит для электролиза воды, содержащий гидрокарбонат калия, карбонат тетраалкиламмония и воду, отл и ча ющ и й с я тем, что, с целью снижения энергозатрат при электролизе, в качестве карбоната тетраалкиламмония электролит содержит карбонат тетраэтиламмония при следующем содержании компонентов: гидрокарбонат калия 3,0-3,1 г-экв; карбонат тетраэтиламмония 0,15-0,20 г-экв; вода до 1 л.17 1.7674 Таблица 1 Таблица 2 Клеммное нап яжение, В, ля ано ов в элект олитах состава Габаритнаяплотнос 2 ть тока, А/м 2 3 4 5 Аноды, покрытые ЯгСбй Со 206 50 с ток1717674 Таблица 3 Потен иал ано а, В, я злект олитов состава 2 3 4