Способ изготовления электрода для электролиза воды

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИЗА ВОДЫ, включающий алитирование никелевой основы путем обжига ее в засыпке, содержащей смесь порошков алюминия иокиси алюминия с последующим выщелачиванием , отличающийся тем, что, с целью Повышения активности электрода и снижения стоимости его изготовления, перед отжигом основу обрабатывают погружением в суспензию, состоящую из 10-20 мас.% смеси порошков алюминия и фторида алюминия при соотнсшении последних

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) С 25 В 11/00

OllHCAHNE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

f21) 3442562/23-26 (22) 21.05. 82 (46) 15 . 10 . 83. Бюл. ((38 (72) Л.А.Котляренко, В.Е,Шеремет, В.П.Белокопытов, )0.Й.Головкин, Я. С.Лапин и И. B. Наумов (53) 621. 3.035.2 (088. 8) (56) 1. Заявка ФРГ 9 2751382, кл. С 25 В 11/06, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

9 591529, кл . С 25 В 11/06, 19 78 (прототип>. (5 4) (5 7) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕ КТРОДА ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИЗА ВОДЫ, включающий алитирование никелевой основы путем обжига ее в засыпке, содержащей смесь порошков алюминия и окиси алюминия с последующим выщелачиванием, отличающийся 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 5-8Ъ-ном растворе каучука в бензине, с последующей сушкой и повторяют указанные операции до образования на основе слоя осадка толщиной 0,51,5 мм, а засыпка дополнительно содержит фторид алюминия при следующем соотношении компочентов, мас.%

Алюми ний 2-4 фторид алюминия О, 7-1, 0

Окись алюминия Остальное

104799 В

К5

25

50. 55, зобр. - е ние относи гся к технологи 1 эле роки мических производств, э.:-. час ности к способу и зготовлени электродов для электролиза воды.

Из весте н способ : =- готовле ния эле трода,цля электролиза воды, включаю щи и н анесе ние на поверхность основы электрода смеси никеля и алюминия, ее термодиффузионную обработку при

660-1000 С, с последу:ощим выщелачиванием алюк ния (1) .

Дан ный способ характери зуется трудно ст ью,,ости>ке ни я з адан ного и равномерного coDT ношения компонентов смеси.

Наиболее близким к изобретению является способ изготовления электроца для электролиза воды, включаю щий алитиров ание никелевой, основы путем отжига ее в засыпке, содержащей смесь порошков алюминия и оки си алюминия, с последующим вышелачиванием алюминия. Отжиг осуществляют при 700-750 С в неокислительной атмосфере t.2).

Педостатками известного способа являются сложность в достижении оптимальногo фазового состава и толщи ны покрытия, что не позволяет обеспечить высокую активность электрода и прочность сцепления покрытия с основой электрода, повышенный расход компонентов засыпки и трудность повторного использования основного компонента засыпки, а имен— но окиси алюминия.

Пель изобретения — повышение активности электрода и снижение стоимости er o изготовления.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления электрода для электролиза воды, включающему алитирование никелевой основы путем отжига ее в засыгке, содержащей смесь порошков алюминия и окиси алюминия, с последующим вь;щелачиванием алюминия, перед отжигом основу обрабатывают погружением в суспензию, состоящую из 10-20 мас.Ъ смеси порошков алюминия и фторида ал>миния при состношении последних 9-19):1 в 5—

ЯЪ-ном растворе каучука в бензине, с последующей сушкой и повторяют указанные операции до образования на основе слоя осадка толшиной 0,5.,5 мм, а засыпка дополнительно содержит фторид алюминия при следующем соотношении комгонентов, мас.Ъ:

Ллюми ний 2-4 фторид алюминия О, 7-1, 0

Окись алюми ния Ост аль ное

При уменьшении содержания твер- 60 дой фазы в суспензии ниже 10Ъ снижается ее вяз кость, 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 колиЧества наносимого алюминия и соответственно к уменьшению активности электродов.

Увеличение содержания твердой фазы в суспензии выше 20Ъ приводит к росту ее вязкости, ухудшению адгезии к основе электрода, что приводит к осыпанию слоя осадка в процессе сушки и соответственно к снижению электрохимической активности электродов.

При содержании алюминия в твердой фазе суспензии менее 9 ч наблюдается резкое падение активности эле ктродов и з-з а уме ныне ния толщины активного слоя, а повышение содержания алюминия более 19 ч приводит к осыпанию образуюшегося активного слоя, и эле ктрохимическая активность при этом не улучшается.

Уме ныне ние содержания каучука в резиновом клее ниже 5Ъ приводит к нестабильности суспензии .и затрудняет нанесение суспензии на электрод, увеличение содержания его выше

ВЪ приводит к резкому возрастанию количества углеродчого остатка в слое осадка при термообработке, который экранирует часть поверхности электрода, препятствуя внедрению в него алю»иния, что приводит к сниженик» электрохимической активности электродов после выщелачивания.

При толщине слоя осадка менее 0,5 мм толщина образующегося активного слоя равная 15 мкм, не обеспечивает требуемой активности электродов, а свыше 1,5 мм толщина активного слоя превышает 40 мкм. Это приводит к его осыпанию.

Уменьшение количества алюминия в засыпке менее 2Ъ приводит к резкому снижению защитной способности засыпки против окисления поверхности электрода в процессе термообработки кислородом воздуха.

Увеличение содержания алюминия в засыпке выше 4Ъ приводит к изменению фазового состава и --олщины активированного слоя электрода, что ведет к его осыпанию в процессе выщелачиван».я.

Снижение количества галогенсодержащего активатора в засыпке ниже 0, 7-. приводит к снижению защитных свойств и затуханию процесса переноса алюминия из слоя осадка на поверхность электрода. Это уменьшает е"o электрохимическую активностьь.

Увеличение количества активатора выше 1Ъ приводит к ун осу алюминия из обмазки в =àñûïêó и соответственно к снижению электрохимической активности электродов.

1047998

20 Ба з овый объект

1,275 0,620 1,895 1,135

Прототип

25 ПредлагаеМый

1 035 0 540 1 575

Как видно из таблицы, катод, 30 приготовленный предлагаемым способом, имеет потенциал на 100 мВ ниже, чем катод, полученный по прототипу. Кроме того, электрод, изготовленный предлагаемым способом, можно испольэовать и в качестве анода при электролизе воды, причем активация достигается также.

По сравнению с базовым объектомэлектродом, используемым в промышленных электролизерах типа ФВ-500

4О и СЭУ-400 для электролиза воды применение электрода, приготовленного предлагаемым способом, дает снижение напряжения на ячейке 320 мВ, что дает годовой экономический

45 500

22500 руб, а для электролизеров

СЭУ-400 — 1800 руб.

В результате использования фторидов и засыпки с малым содержанием алюминия значительно сокращается стоимость изготовления активированных электродов как за счет резкого сокращения количества расходуемого на активацию алюминия, так и за счет многократного использования основного компонента засыпки — окиси алюминия. ль Т. Усова

Бабинец Корректор А. Ференц

Заказ 7871/30 тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предлагаемый способ изготовления электродов позволяет обеспечить образование на поверхности электрода сплава определенной толщины и фазового состава независимо от размера электрода, получение по одной и той же технологии активированных катодов и анодов с высокой электрохимической активностью и стабильностью характеристик в длительной работе.

Кроме того, фториды в условиях отжига практически не разлагаются и не улетучиваются, тогда как хлориды, в частности хлористый аммоний возо

1 гоняются при 350 С, что приводит к прекращению активирующего действия уже в начале отжига и к необходимости его добавления в шихту перед каждым отжигом. Вследствие этого замена хлоридов на фториды позволяет сохранить неизменным состав засыпки как в течение одного отжига, так и после многократного использования. В предлагаемом способе резко уменьшено содержание алюминия в засыпке по сравнению с известным: с

84 до 2-4 мас.Ъ, что позволяет многократно использовать засыпки, так как при таком малом содержании алюминия практически не происходит его выделение из шихты как за счет переконденсации на относительно холодных стенках контейнера, так и за счет плавления, последующего слияния капель алюминия и выделения его в виде фазы на дне контейнера.

Пример. На электрод из никелевой сетки методом многократного погружения с промежуточной подсушкой из суспензии, содержащей 15Ъ смеси алюминиевой пудры и фторида алюминия в соотношении 12:1, остальное 5Ъ-ный раствор каучука в бензине, 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, Ъ: 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, пост епен но повышая температуру до

100 С до прекращения выделения водоСоставите

Редактор М. Бандура Техред A. рода, отмывают от щелочи и сушат йа воздухе.

Полученный таким способом активированный электрод, электрод-прототип и электрод по базовому объекту испытывают в качестве катодов и анодов при выделении водорода и кислорода соответственно из водного раствора о

6Н калиевой щелочи при 70 С и плотности тока 2000 А/м .. Значения элек2.

10 тродных потенциалов электрода измеряют относительно окисно-ртутного электрода сравйения.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Тип Потенциалы, В Сумма ! электрода потенцикатода анода алов