Способ изготовления электрода для электрохимических процессов

 

О Il И С А Н И Й"

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ (11) 580849

Союз Советских

Социалистимеских

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 15.09.72 (21) 1830329/26 (23) Приоритет — (32) 16.09.71 (31) 43 190/7 1 (33) Великобритания (43) Опубликовано15.11.77.Бюллетень № 42 (51) М. Кл.

С 25 В 11/04

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР ао делам изоаретений и открытий (53) УДК 621.3.085., 2 (088. 8) (45) Дата опубликования описания 18.10.77

Иностранцы

Бернард Хескет и Николас Випьям Джеймс Памфрей (Великобритания) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"Империал Кемикап Индастриз Лимитед" (Великобритания) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА

ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Изобретение относится к технологии изготовления электродов для электрохимических процессов.

Известны способы изготовления электрода для электрохимических процессов, состоящего из токопроводящей основы и многослойного активного покрытия, включающего окислы металлов платиновой группы и тугоплавкие материалы.

Покрытие наносят на основу электрода из растворов, содержащих компоненты активной массы с последующей сушкой и прокалкой электрода. Таким образом изготовляют электроды, в которых активная масса защищена сверху слоем двуокиси титана (1), или слоем окиси титана, тантала, ниобия, гафния, циркония, вольфрама алюминия или кремния, защитной пленкой из стекловолокна, кремнезема или гл,инозема f2) .

Из известных способов изготовления электрода для электрохимических процессов наиболее близким к изобретению является способ, включающий многократное нанесение раствора, содержащего компоненты активной массы на основу электрода с последующей сушкой и прокалкой электрода при температуре до

1200 С. Исходный раствор содержит окислы мЕталлов платиновой группы или их смесь с окислами неблагородных металлов и неэлек ропроводный1угоплавкий материал в виде взвеси твердой фазы указанных компонентов в жидкой фазе (3).

Недостатком указанного способа является низкая электрохимическая активность и стойкость электрода. Например, электрод, изготовленный из исходного раствора, содержащего фазу PtO и SiOz в соотношении 95.:5 по весу после обжига при 800 С имеет высокое

И перенапряжение хлора болеее 2в на 2 ка/м .

Прочность сцепления покрытия с основой электрода слабая.

Цель изобретения — повышение электрохимической активности и стойкости электрода

Сущность изобретения состоит в том, что суспензию неэлектропроводного тугоплавкого материала приготавливают в растворе термически разлагаемых соединений металлов платиновой группы или их смеси с аналогичны20 ми соединениями неблагородных металлов. Неэлектропроводный тугоплавкий материал используют в виде мелкодисперсных частиц, например из окиси тория, двуокиси титана, алюмосиликата или в виде частиц волокнистой структуры, например нз стекловолокна, волокна циркона, глинозема, кремнезема.

580849

2Э

Формула изобретения

После нанесения одного или двух первых слоев, акт вногс покрытия на основу может быть нанесен один или несколько раз раствор термически разлагаемых соединений металлов платиновой группы или их смеси с аналогичными соединениями неблагородных металлов с последующей сушкой электрода н его обжигом при 750 — 800 С после каждой операции нанесения раствора.

Суспензия может быть приготовлена непосредственно на основе электрода путем нанесения на нее раствора термически разлагаемых соединений металлов платиновой группы или нх смесей с аналогичными соединениями неблагородных металлов с последующим введением в раствор частиц неэлектрог1ровод>гого тугоплавкого материала.

Неэлектропроводный тугоплавкий материал в виде частиц золокнистой структуры предпочтительно вводят в раствор при нанесении одного или двух г>ервых слоев 11окрытия.

В качестве токопроводящей основы электрода предпочтительно использовать титан или его сплавы.

В качестве термически разлагаемых соединений металлов платиновой группы могут быть использованы например ) 12 Pb ф6 > Яи. ЯЗ, ЩСЯз, /23gCE, а также Резинаты и алкоголЯты этих металлов. В качестве термически разлагаемых соединений пассивирующихся металлов могут быть использованы резинаты, алкоголяты и алкилгалиды этих металлов.

Активное покрытие электрода содержит смесь окислов металла платиновой группы и окисла пассивирующегося металла. В этой смеси окисел металла платиновой группы составляет 5 — 65%, предпочтительно 25 — 50%. Неэлектропроводный тугоплавкий материал вводят в количестве 30 — 90О/G от веса покрытия.

Пример /. На титановую полоску размером

300х6х! ".м, предВарительно протра13леннук> н щавелевой кислоте при 60 С, наносят один слой раствора, содержащего 3 г треххлористого рутения (B весовом отношении 40 - /;

)х131,18,7 г л. -нснтанола ".1?,г "Ортогита>: вого тетрабутила. В нанесенный слой раствора разбрызгивают нарезанное Волокно кремнезема (диаметр волокна 15 мк, длина — От 10 до 600 мк) в количестве Около 80 г/ м- . Затем слой раствора просу>нивают прн 180 С !

1 11)30130дят ООжиг:1р>I 4ОО" С 13 с1тмсс>)>|. 1>с

Всздуха. После этсгс II;IИООH! с!III. се,I последующих слоев, каждый слой с, :. >анри !80 С и обжигают при 450 С без добавления волокна кремнезема.

В качестве анода в процессе электролиза раствора хлористого натрия с получением х.;и>ра (содержание МХХ 21,5 / pH == 2 — 3, те:,нература 65 С) электрод имеет низкое пег>ена !3яжс1>к., 55 мв прн плотности тока 8 KA )<- ).

J7/>!c.>1 р 2>. Рас.вор, содержа>ций 3 г -рс.. хлор>1стс, 0 р. тения (в весовом ссотношеi! I! If

40О/, RI.!, 118, г 1). ---пентанола. !2 г Ортотитанов н О >.аз рабутила н 17,2 г пудрь; скисла торин с,f, 11ИЙ !>азмер частиц 15 мк ) . испо; ьзу>от для 13анесе1;.1;я шести слоев пскрытия на титановую полоск:. 350 х 6 х 1, 11редваритс;1ык>

4 протравленную в щавелевой кислоте при температуре 80 С. Каждый слой просушивают при температуре 180 С, обжигают при 450 С в течение 20 мин в атмосфере воздуха.

При:использовании электрода в качестве анода в электролизе раствора 21,5% 1YQ48 при температуре 65 С и рН=5 электрод имеет перенапряжение для выделения хлора 150 мв нри плотности тока 10 КА/м .

Пример 8. Два анода ртутного электролизата в виде параллельно расположенных титановых полосок, образующих горизонтальную решетку с поверхностью 0,1 м протравливают в 10%-ном растворе щавелевой кислоты при 80 С, затем промывают и высушивают.

ПО1. ытие наносят из раствора, содержащего !2 г треххлористого рутения (в весовом соотщ>шенин 40%Ru 75 i и). — пентанола и

48 . Ортститанового тетрабутила.На каждый анод, смоченный раствором. потоком сухого воздуха нанос>3т нарезан>сос стекловолокно (волокно Пилкингтона ) . Затем аноды сушат при 180 С и обжигают при 450 C в атмосфере воздуха в течение 15 минут. Второй слой наносят аналогичным образом. Для каждого анода используют 5,8 r стекловолокна. После первых двух слоев наносят семь последующих слоев без добавления стекловолокна. Общий вес покрытия (двуокись рутения и двуокись титана) составляет 3,2 г на каждый анод.

При испытаниях в опытном электролизере с ртутным катодом при электролизе раствора хлористого натрия ухудшения в работе анодов по сравнению с аналогичными анодами, не содержащими стекловолокна, не наблюдается.

При погружении в амальгаму аноды пропускают ток короткого замыкания в 3 раза меньше по сравнению с аналогичными анодами, не содержащими стекловолокна.

1. Способ изготовления электрода для электрохимических процессов, состоящего из токои роводящей основы и активного покрытия, включающего окислы металлов платиновой группы или их смесь с окислами неблагородных металлов и неэлектропроводный тугоплавкий материал, путем нанесения один или нескс311.ко раз на основу электрода суспензии исходных компонентов активного покрытия, содержащей в твердой фазе неэлектропроводный тугоплавкий материал, с последующей сушкой каждого слоя и его обжигом при 250 — 800 С. отличающийся тем, что, с целью повышен я электрохимической активности и стойкости электрода, суспензию неэлектропроводного тугоплавкого материала приготавливают в растворе термически разлагаемых соединений металлов платиновой группы или их смеси с аналогичными соединениями неблагородных металлов.

2. Способ по и, 1, отличающиися тем. что неэлектропроводный тугоплавкий материал используют в виде мелкодисперсных частиц, например, из Окиси торин, двуокиси титана, алю3f7i ( е;гч, Л! .;л игч :: Кг.раен i, !! нненч

I и Пяя< 64ь !одним: не !

11-(!!! !г! н". (арственн.,; ми...,<..к id Ми и . д„а (.(.СР

:и. делам анп! . г; ., <) I н!н т .а

;;!(1З5, Маенна,, (,-.1 . i " :.i Lil(;ii I да ), .! Э

Филиал Г1Г!1! «!1атена», г Ужго!нм, . !!1о н, ll:iÿ, 4

580849 мосилика(а нли в виде частиц волокнистой структуры, например из стекловолокна, волокна циркона. глинозема, кремнезема.

3. Способ по пп и 2, отличающийся тем, что после нанесен !я па основу одного или двух первь!х слоев а кTIIHII<)I покрытия, на основу наносят один I*,. l несколько раз раствор термически раза а гаем ых соединений металлов платиновой группы или iix смеси с аналогичными соединениями неблагородных металлов с последующей сушкой электрода и его обжигом при 250- — 800 С после каждой операции нанесения раствора.

4. Способ по (и:. - 3, «тличающийся тем, ГО С СПЕпа(!К> Iij)li: аВЛИНаЮт НЕПОСрСдСтиеи6 но на основе электрода путем нанесения на нее раствора термически разлагаемых соединений металлов платиновой группы или их смесей с аналогичными соединениями неблагородных металлов с последующим введением в раствор частиц неэлектропроводного тугоплавкого материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Великобритании ¹ 1206883, кл. С 7 В 1971.

2. Патент Великобритании № 1292130, кл. С 7 В 1973.

3. Патент Франции № 1479762 кл. В 01 К 3/00 1967.