EA024356B1 - Electrode for electrolytic cell - Google Patents

Electrode for electrolytic cell Download PDF

Info

Publication number
EA024356B1
EA024356B1 EA201390927A EA201390927A EA024356B1 EA 024356 B1 EA024356 B1 EA 024356B1 EA 201390927 A EA201390927 A EA 201390927A EA 201390927 A EA201390927 A EA 201390927A EA 024356 B1 EA024356 B1 EA 024356B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
metals
catalyst composition
electrode
oxides
mixture
Prior art date
Application number
EA201390927A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201390927A1 (en
Inventor
Кристиан Урджеге
Антонио Лоренцо Антоцци
Original Assignee
Индустрие Де Нора С.П.А.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Индустрие Де Нора С.П.А. filed Critical Индустрие Де Нора С.П.А.
Publication of EA201390927A1 publication Critical patent/EA201390927A1/en
Publication of EA024356B1 publication Critical patent/EA024356B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/042Electrodes formed of a single material
    • C25B11/046Alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/055Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material
    • C25B11/057Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material consisting of a single element or compound
    • C25B11/061Metal or alloy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/091Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds
    • C25B11/093Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds at least one noble metal or noble metal oxide and at least one non-noble metal oxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/091Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds
    • C25B11/097Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds comprising two or more noble metals or noble metal alloys

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Abstract

The invention relates to an electrode for evolution of gaseous products in electrolysis cells comprising a metal substrate coated with at least two catalytic compositions, the outermost catalytic composition being deposited by means of chemical or physical phase vapour deposition technique and having a composition comprising noble metals selected from the group of platinum group metals or oxides thereof.

Description

Изобретение относится к электроду, пригодному для работы в качестве анода в электролизных ячейках, например, в качестве выделяющего хлор электрода в хлорно-щелочных ячейках электролизера.

Предпосылки изобретения

Использование металлических электродов, снабженных каталитическими покрытиями, в электролитических применениях известно в данной области техники: электроды, состоящие из металлической подложки, снабженной покрытием на основе благородных металлов или их оксидов, используются, например, в качестве катодов для выделения водорода в процессах электролиза воды или хлоридов щелочных металлов, в качестве анодов для выделения кислорода в электрометаллургических процессах разнообразных типов или для выделения хлора при электролизе хлорида щелочного металла. Электроды такого типа могут быть изготовлены по термической схеме, т.е. надлежащим термическим разложением растворов, содержащих предшественники осаждаемых металло, гальваническим электроосаждением из подходящих электролитических ванн, прямой металлизацией с помощью способов пламенного или плазменного напыления или химическим или физическим осаждением из паровой фазы.

Электролиз рассола хлорида натрия, направленный на получение хлора и каустической соды, например, часто проводится с использованием анодов, состоящих из подложки из титана или другого вентильного металла, активированных поверхностным слоем или диоксидом рутения (КиО2), чтобы снизить перенапряжение анодной реакции выделения хлора. Для электролиза этого типа также известны каталитические составы, основанные на смесях оксидов рутения, иридия и титана, которые все способны снижать перенапряжение анодной реакции выделения хлора.

Как правило, электроды такого типа изготавливают по термической схеме.

Каталитические составы могут быть осаждены на подложку методами осаждения из паровой фазы, имеющими преимущество обеспечения предельно точного регулирования параметров осаждения покрытия. Однако по своей сути они характеризуются как процессы периодического действия, требующие загрузки подложки в подходящую осадительную камеру, которую следует подвергнуть процессу медленного вакуумирования, занимающему несколько часов, чтобы получить возможность обработки единственной детали. Помимо значительной продолжительности процесса (обычно требуются несколько часов, в зависимости от требуемого удельного содержания благородного металла), нанесение больших количеств каталитических покрытий ведет к покрытиям с очень ограниченным сроком службы.

Сущность изобретения

Разнообразные аспекты изобретения изложены в прилагаемой формуле изобретения.

По первому аспекту настоящее изобретение относится к электроду для выделения газообразных продуктов в электролизных ячейках, состоящему из подложки из вентильного металла, покрытой по меньшей мере одной первой каталитической композицией и наружной каталитической композицией, причем упомянутая по меньшей мере одна первая каталитическая композиция содержит смесь оксидов вентильного металла или олова и благородных металлов, выбранных из группы платиновых металлов (ПМ) или их оксидов, взятых по отдельности или в смеси, причем упомянутая по меньшей мере одна первая каталитическая композиция получена термическим разложением предшественников, упомянутая наружная каталитическая композиция содержит благородные металлы, выбранные из группы платиновых металлов или их оксидов, взятых по отдельности или в смеси, упомянутая наружная каталитическая композиция осаждена посредством метода химического или физического осаждения из паровой фазы, количество благородного металла в упомянутой первой каталитической композиции составляет выше 5 г/м2 поверхности, а количество благородного металла в упомянутой наружной каталитической композиции составляет между 0,1 и 3,0 г/м2 поверхности.

Авторы изобретения неожиданно обнаружили, что осаждение одного последнего каталитического слоя с конкретными характеристиками способом химического или физического осаждения из паровой фазы позволяет получить электрод с неожиданными свойствами в плане как долговечности, так и снижения потенциала.

В одном варианте реализации первая каталитическая композиция электрода согласно изобретению содержит титан, иридий, рутений в форме металлов или оксидов.

В одном варианте реализации наружная каталитическая композиция содержит рутений и/или иридий в форме металлов или оксидов.

В одном варианте реализации удельное содержание благородного металла в первой каталитической композиции составляет между 6 и 8 г/м2, а удельное содержание металла в наружной каталитической композиции составляет между 1,5 и 2,5 г/м2.

По другому аспекту изобретение относится к способу изготовления электрода, включающему осаждение наружной каталитической композиции путем химического или физического осаждения из паровой фазы, предпочтительно реактивным распылением благородных металлов, выбранных из группы платиновых металлов.

По еще одному аспекту изобретение относится к реактивации использованного электрода, включающей химическое или физическое осаждение из паровой фазы наружной каталитической композиции, включающей благородные металлы, выбранные из группы платиновых металлов или их оксидов, взятых

- 1 024356 по отдельности или в смеси.

По дополнительному аспекту изобретение относится к ячейке электролиза растворов хлоридов щелочных металлов, например, ячейке электролиза рассола хлорида натрия, предназначенной для получения хлора и каустической соды, которая действует с анодным выделением хлора на описанном выше электроде.

Нижеследующие примеры включены для демонстрации конкретных вариантов реализации изобретения, практическая применимость которых досконально проверена в заявленном диапазоне значений.

Специалистам в этой области техники должно быть понятно, что композиции и методы, раскрытые в нижеследующих примерах, представляют собой те композиции и методы, которые найдены авторами изобретения как хорошо действующие при практической реализации изобретения; однако специалисты в этой области техники должны понимать с учетом настоящего раскрытия, что в раскрытых конкретных вариантах реализации можно проделать многие изменения и все еще получить подобный или аналогичный результат без выхода за пределы объема изобретения.

Контрпример 1

Образец титановой сетки с размером 10x10 см подвергли струйной обработке корундом, очистке от остатков струей сжатого воздуха. Затем образец обезжирили с использованием ацетона в ультразвуковой бане в течение примерно 10 мин. После высушивания образец погрузили в водный раствор, содержащий 250 г/л ΝαΟΗ и 50 г/л ΚΝΟ3, при примерно 100°С на 1 ч. После такой щелочной обработки образец трижды промыли деминерализованной водой при 60°С, каждый раз меняя жидкость. Последнее промывание осуществляли с добавлением небольшого количества НС1 (примерно 1 мл на 1 л раствора). Выполнили высушивание воздухом, наблюдая образование коричневого оттенка вследствие роста тонкой пленки ΤίΟχ. Затем приготовили 100 мл водноспиртового раствора, содержащего КиС13-3Н2О, Н21гС16-6Н2О, ПС.’13 в смеси воды и 2-пропанола, подкисленной НС1, имеющего молярный состав 36% Ки, 20% 1г, 44% Τι в пересчете на металлы.

Раствор нанесли на образец титановой сетки с помощью кисти в пять слоев; после нанесения каждого слоя осуществляли высушивание при 100-110°С в течение примерно 10 мин с последующей термической обработкой 15 мин при 450°С. Образец охлаждали на воздухе каждый раз перед нанесением следующего слоя.

В конце всей процедуры получили общее удельное содержание благородного металла 9 г/м2, выраженное как сумма Ки и 1г в пересчете на металлы.

Полученный таким образом электрод был обозначен как образец № 1.

Контрпример 2

Образец титановой сетки с размером 10x10 см подвергли струйной обработке корундом, очистке от остатков струей сжатого воздуха. Затем образец обезжирили с использованием ацетона в ультразвуковой бане в течение примерно 10 мин. После высушивания образец погрузили в водный раствор, содержащий 250 г/л №ЮН и 50 г/л ΚΝΟ3, при примерно 100°С на 1 ч. После такой щелочной обработки образец трижды промыли деминерализованной водой при 60°С, каждый раз меняя жидкость. Последнее промывание осуществляли с добавлением небольшого количества НС1 (примерно 1 мл на 1 л раствора). Выполнили высушивание воздухом, наблюдая образование коричневого оттенка вследствие роста тонкой пленки ТЮХ.

Затем образец сетки поместили в вакуумную камеру установки реактивного распыления.

После установления динамического вакуума примерно 50х10-4 мбар с подачей смеси кислорода с 20% аргона поляризовали распыляемые мишени при следующих мощностях: рутений 35 Вт, иридий 24 Вт, титан 250 Вт. Расстояние от мишени до электродной подложки составляло примерно 10 см.

Процесс осаждения осуществляли при таких же условиях попеременно на двух сторонах титановой сетки при общей продолжительности 220 мин. Полученный таким образом электрод обладал каталитическим покрытием с толщиной примерно 1 мкм и общим удельным содержанием благородного металла примерно 9 г/м2, выраженным как сумма Ки и 1г в пересчете на металлы.

Полученный таким образом электрод был обозначен как образец № 2.

Пример 1

Образец титановой сетки с размером 10x10 см подвергли струйной обработке корундом, очистке от остатков струей сжатого воздуха. Затем образец обезжирили с использованием ацетона в ультразвуковой бане в течение примерно 10 мин. После высушивания образец погрузили в водный раствор, содержащий 250 г/л NаΟН и 50 г/л ΚΝ3, при примерно 100°С на 1 ч. После такой щелочной обработки образец трижды промыли деминерализованной водой при 60°С, каждый раз меняя жидкость. Последнее промывание осуществляли с добавлением небольшого количества НС1 (примерно 1 мл на 1 л раствора). Выполнили высушивание воздухом, наблюдая образование коричневого оттенка вследствие роста тонкой пленки ΤίΟχ.

Затем приготовили 100 мл водноспиртового раствора, содержащего КиС^-ЭН^, Н2I^С16·6Н2Ο, ПС13 в смеси воды и 2-пропанола, подкисленной НС1, имеющего молярный состав 36% Ки, 20% 1г, 44% Τι в пересчете на металлы.

- 2 024356

Раствор нанесли на образец титановой сетки с помощью кисти в пять слоев; после нанесения каждого слоя осуществляли высушивание при 100-110°С в течение примерно 10 мин с последующей термической обработкой 15 мин при 450°С. Образец охлаждали на воздухе каждый раз перед нанесением следующего слоя.

В конце всей процедуры получили общее удельное содержание благородного металла 7 г/м2, выраженное как сумма Ки и 1г в пересчете на металлы.

Затем полуфабрикат электрода вводили в вакуумную камеру установки реактивного распыления.

После установления динамического вакуума примерно 100х10-4 мбар с подачей смеси кислорода с 20% аргона поляризовали распыляемые мишени при следующих мощностях: рутений 30 Вт, иридий 35 Вт. Расстояние от мишени до электродной подложки составляло примерно 10 см. Для придания оптимальных свойств получавшемуся покрытию подложку также подвергли остаточной поляризации примерно 150 В.

Процесс осаждения осуществляли при таких же условиях попеременно на двух сторонах титановой сетки при общей продолжительности 40 мин. Полученный таким образом электрод имел наружное каталитическое покрытие с толщиной примерно 0,1 мкм и общим удельным содержанием благородного металла примерно 9 г/м2, выраженным как сумма Ки и 1г в пересчете на металлы.

Полученный таким образом электрод был обозначен как образец № 3.

Образцы предыдущих примеров были охарактеризованы как аноды для выделения хлора в лабораторной ячейке, в которую подавали рассол хлорида натрия с концентрацией 200 г/л, строго контролируя величину рН на уровне 3. Табл. 1 приводит перенапряжение выделения хлора, измеренное при плотности тока 4 кА/м2, и объемное процентное содержание кислорода в продукте - хлоре.

Таблица 1

Образцы предыдущих примеров были также подвергнуты испытанию на долговечность. Упомянутое испытание на долговечность представляет собой моделирование в отдельной ячейке условий промышленного электролиза по концентрации электролита и температуре, но при плотности тока, преимущественно повышенной до значения в 2-3 раза больше номинальной, с целью ускорения получения экспериментального результата. Табл. 2 приводит величину потери драгоценного металла на единицу тока.

Таблица 2

Образец № Потеря драгоценного металла на единицу тока (мГдрагметалла/кА -ч) 1 0, 016 2 0, 5 3 0, 005

Вышеприведенное описание не предполагает ограничения изобретения, которое может быть использовано согласно различным вариантам реализации без выхода за его пределы и объем которого определяется исключительно прилагаемой формулой изобретения.

По всему описанию и формуле изобретения настоящей заявки термины содержать, включать и их вариации, такие как содержащий, включающий в себя, содержит и включает, не предполагают исключения присутствия прочих элементов или добавок.

Обсуждение документов, действий, материалов, устройств, изделий и т.п. включено в это описание только с целью обеспечения контекста для настоящего изобретения. Не предполагается или не представляется, что любой или все из этих объектов составляли часть базового уровня техники или были общеизвестными сведения в области, имеющей отношение к настоящему изобретению, до даты приоритета каждого пункта формулы изобретения данной заявки.

The invention relates to an electrode suitable for operation as an anode in electrolysis cells, for example, as a chlorine emitting electrode in an alkali chloride cell of an electrolyzer.

Background of the invention

The use of metal electrodes equipped with catalytic coatings in electrolytic applications is known in the art: electrodes consisting of a metal substrate equipped with a coating based on noble metals or their oxides are used, for example, as cathodes for hydrogen evolution in the process of electrolysis of water or chlorides alkali metals, as anodes for oxygen evolution in electrometallurgical processes of various types or for chlorine emission during chloride electrolysis herringbone metal. Electrodes of this type can be manufactured thermally, i.e. proper thermal decomposition of solutions containing metal-deposited precursors by electroplating from suitable electrolytic baths, direct metallization using flame or plasma spraying methods, or chemical or physical vapor deposition.

Electrolysis of sodium chloride brine, aimed at obtaining chlorine and caustic soda, for example, is often carried out using anodes consisting of a substrate made of titanium or another valve metal, activated by the surface layer or ruthenium dioxide (KIO 2 ) to reduce the overvoltage of the chlorine anode reaction. For electrolysis of this type, catalytic compositions are also known, based on mixtures of ruthenium, iridium and titanium oxides, which are all capable of reducing the overvoltage of the anodic chlorine release reaction.

As a rule, electrodes of this type are made by thermal scheme.

Catalytic compositions can be deposited on a substrate using vapor deposition methods, which have the advantage of providing extremely precise control of coating deposition parameters. However, in essence, they are characterized as batch processes that require loading the substrate into a suitable precipitation chamber, which should be subjected to a slow evacuation process that takes several hours to get the ability to process a single part. In addition to the length of the process (usually several hours are required, depending on the specific content of the noble metal required), the application of large amounts of catalytic coatings leads to coatings with a very limited service life.

Summary of Invention

The various aspects of the invention are set forth in the appended claims.

According to a first aspect, the present invention relates to an electrode for separating gaseous products in electrolysis cells, consisting of a valve metal substrate coated with at least one first catalytic composition and an external catalytic composition, said at least one first catalytic composition comprising a mixture of valve metal oxides or tin and noble metals selected from the group of platinum metals (PM) or their oxides, taken individually or in a mixture, and mentioned at least one first catalytic composition obtained by thermal decomposition of precursors, said external catalytic composition contains noble metals selected from the group of platinum metals or their oxides, taken separately or in a mixture, said external catalytic composition is precipitated by chemical or physical vapor deposition , the amount of noble metal in said first catalytic composition is above 5 g / m 2 of the surface, and the amount of noble one metal in said external catalytic composition is between 0.1 and 3.0 g / m 2 of surface.

The inventors have unexpectedly found that the deposition of one last catalytic layer with specific characteristics by chemical or physical vapor deposition allows an electrode with unexpected properties to be obtained in terms of both durability and potential reduction.

In one embodiment, the first catalytic electrode composition according to the invention comprises titanium, iridium, ruthenium in the form of metals or oxides.

In one embodiment, the implementation of the outer catalytic composition contains ruthenium and / or iridium in the form of metals or oxides.

In one embodiment, the specific content of the noble metal in the first catalytic composition is between 6 and 8 g / m 2 , and the specific metal content in the outer catalytic composition is between 1.5 and 2.5 g / m 2 .

In another aspect, the invention relates to a method for producing an electrode, comprising depositing an outer catalytic composition by chemical or physical vapor deposition, preferably by reactive sputtering of noble metals selected from the group of platinum metals.

In another aspect, the invention relates to the reactivation of a used electrode, including chemical or physical vapor deposition of an external catalytic composition, including noble metals selected from the group of platinum metals or their oxides, taken

- 1 024356 individually or in a mixture.

According to an additional aspect, the invention relates to an electrolysis cell of alkali metal chloride solutions, for example, a sodium chloride brine electrolysis cell, intended to produce chlorine and caustic soda, which acts with anodic release of chlorine on the electrode described above.

The following examples are included to demonstrate specific embodiments of the invention, the practical applicability of which has been thoroughly tested in the claimed range of values.

Specialists in this field of technology should be clear that the compositions and methods disclosed in the following examples are those compositions and methods that are found by the authors of the invention as well acting in the practical implementation of the invention; however, those skilled in the art will appreciate in view of the present disclosure that in the disclosed specific embodiments, many changes can be made and still get a similar or similar result without going beyond the scope of the invention.

Counterexample 1

A sample of titanium mesh with a size of 10x10 cm was subjected to blasting with corundum, cleaned of residues with a stream of compressed air. Then the sample was degreased using acetone in an ultrasonic bath for about 10 minutes. After drying, the sample was immersed in an aqueous solution containing 250 g / l ΝαΟΗ and 50 g / l ΚΝΟ 3 , at about 100 ° C for 1 h. After this alkaline treatment, the sample was washed three times with demineralized water at 60 ° C, changing liquid each time. The last wash was carried out with the addition of a small amount of HCl (approximately 1 ml per liter of solution). Air drying was performed, observing the formation of a brown tint due to the growth of a thin ΤίΟ χ film. Then, 100 ml of a water-alcohol solution containing KiCl 3 -3H 2 O, H 2 1gC1 6 -6H 2 O, PS.'1 3 in a mixture of water and 2-propanol, acidified with HC1, having a molar composition of 36% Ci, 20% 1g were prepared , 44% Τι in terms of metals.

The solution was applied to the sample titanium mesh with a brush in five layers; after applying each layer, drying was performed at 100-110 ° C for about 10 minutes, followed by heat treatment for 15 minutes at 450 ° C. The sample was cooled in air each time before applying the next layer.

At the end of the whole procedure, the total specific content of the noble metal was 9 g / m 2 , expressed as the sum of Ki and 1 g in terms of metals.

The electrode thus obtained was designated sample no. 1.

Counterexample 2

A sample of titanium mesh with a size of 10x10 cm was subjected to blasting with corundum, cleaned of residues with a stream of compressed air. Then the sample was degreased using acetone in an ultrasonic bath for about 10 minutes. After drying, the sample was immersed in an aqueous solution containing 250 g / l of UN and 50 g / l ΚΝΟ 3 at about 100 ° C for 1 hour. After this alkaline treatment, the sample was washed three times with demineralized water at 60 ° C, changing each time the liquid . The last wash was carried out with the addition of a small amount of HCl (approximately 1 ml per liter of solution). Air drying was performed, observing the formation of a brown tint due to the growth of a thin film of TU X.

Then the mesh sample was placed in a vacuum chamber of the jet spraying unit.

After establishing a dynamic vacuum of about 50x10 -4 mbar with the supply of a mixture of oxygen with 20% argon, the sputtered targets were polarized at the following powers: ruthenium 35 W, iridium 24 W, titanium 250 W. The distance from the target to the electrode substrate was about 10 cm.

The deposition process was carried out under the same conditions alternately on two sides of the titanium mesh with a total duration of 220 minutes. The electrode thus obtained had a catalytic coating with a thickness of about 1 μm and a total specific content of the noble metal of about 9 g / m 2 , expressed as the sum of Cu and 1 g in terms of metals.

The electrode thus obtained was designated sample no. 2.

Example 1

A sample of titanium mesh with a size of 10x10 cm was subjected to blasting with corundum, cleaned of residues with a stream of compressed air. Then the sample was degreased using acetone in an ultrasonic bath for about 10 minutes. After drying, the sample was immersed in an aqueous solution containing 250 g / l NaΟH and 50 g / l ΚΝ 3 at about 100 ° C for 1 hour. After this alkaline treatment, the sample was washed three times with demineralized water at 60 ° C, changing liquid each time. The last wash was carried out with the addition of a small amount of HCl (approximately 1 ml per liter of solution). Air drying was performed, observing the formation of a brown tint due to the growth of a thin ΤίΟ χ film.

Then, 100 ml of a water-alcohol solution containing KiS ^ -EH ^, H 2 I ^ C1 6 · 6H 2 Ο, PS1 3 in a mixture of water and 2-propanol, acidified with HC1, having a molar composition of 36% Ci, 20% 1g, 44 were prepared % Вι in terms of metals.

- 2 024356

The solution was applied to the sample titanium mesh with a brush in five layers; after applying each layer, drying was performed at 100-110 ° C for about 10 minutes, followed by heat treatment for 15 minutes at 450 ° C. The sample was cooled in air each time before applying the next layer.

At the end of the whole procedure, the total specific content of the noble metal was 7 g / m 2 , expressed as the sum of CI and 1 g in terms of metals.

Then the prefabricated electrode was introduced into the vacuum chamber of the jet spraying unit.

After establishing a dynamic vacuum of approximately 100x10 -4 mbar with the supply of a mixture of oxygen with 20% argon, the sputtered targets were polarized at the following powers: ruthenium 30 W, iridium 35 W. The distance from the target to the electrode substrate was about 10 cm. To impart optimum properties to the resulting coating, the substrate was also subjected to a residual polarization of about 150 V.

The deposition process was carried out under the same conditions alternately on two sides of the titanium mesh with a total duration of 40 minutes. The electrode thus obtained had an outer catalytic coating with a thickness of approximately 0.1 μm and a total specific content of the noble metal of approximately 9 g / m 2 , expressed as the sum of Ki and 1 g in terms of metals.

The electrode thus obtained was designated sample No. 3.

Samples of the previous examples were characterized as anodes for the release of chlorine in a laboratory cell, which was supplied with sodium chloride brine with a concentration of 200 g / l, strictly controlling the pH value at level 3. Tab. 1 results in an overvoltage of chlorine release, measured at a current density of 4 kA / m 2 , and the volume percentage of oxygen in the product, chlorine.

Table 1

Samples of previous examples were also subjected to a durability test. The mentioned durability test is a simulation in a separate cell of the conditions of industrial electrolysis on the electrolyte concentration and temperature, but at a current density, mostly increased to a value 2-3 times greater than the nominal, in order to accelerate the experimental result. Tab. 2 leads the value of the loss of precious metal per unit current.

table 2

Sample No. Loss of precious metal per current unit (mGd ragmetall / kA -h) one 0, 016 2 0, 5 3 0, 005

The above description is not intended to limit the invention, which can be used according to various embodiments without departing from its scope and the scope of which is determined solely by the attached claims.

Throughout the description and claims of this application, the terms contain, include and variations thereof, such as containing, including, containing and including, do not imply the exclusion of the presence of other elements or additives.

Discussion of documents, actions, materials, devices, products, etc. included in this description only to provide a context for the present invention. It is not intended or implied that any or all of these objects were part of the basic level of technology or were well known information in the field relevant to the present invention, prior to the priority date of each claim of this application.

Claims (9)

1. Электрод для выделения газообразных продуктов в электрохимических ячейках, состоящий из подложки из вентильного металла, покрытой первой каталитической композицией и наружной каталитической композицией, причем упомянутая первая каталитическая композиция содержит смесь вентильного металла, или олова, или его оксида и благородных металлов, выбранных из группы платиновых ме- 3 024356 таллов или их оксидов, взятых по отдельности или в смеси, упомянутая наружная каталитическая композиция содержит благородные металлы, выбранные из группы платиновых металлов или их оксидов, взятые по отдельности или в смеси, упомянутая первая каталитическая композиция получена термическим разложением предшественников, упомянутая наружная каталитическая композиция осаждена методом химического или физического осаждения из паровой фазы, количество благородного металла в упомянутой первой каталитической композиции составляет выше 5 г/м2, а количество благородного металла в упомянутой наружной каталитической композиции составляет 0,1-3,0 г/м2.1. An electrode for isolating gaseous products in electrochemical cells, consisting of a valve metal substrate coated with a first catalyst composition and an external catalyst composition, said first catalyst composition comprising a mixture of a valve metal or tin or its oxide and noble metals selected from the group platinum metals or 3,035,356 metals or their oxides, taken individually or in mixture, said outer catalyst composition contains noble metals selected from the pl atine metals or their oxides, taken individually or in a mixture, said first catalyst composition is obtained by thermal decomposition of precursors, said external catalyst composition is deposited by chemical or physical vapor deposition, the amount of noble metal in said first catalyst composition is above 5 g / m 2 , and the amount of the noble metal in said outer catalyst composition is 0.1-3.0 g / m 2 . 2. Электрод по п.1, в котором упомянутая первая каталитическая композиция содержит титан, иридий и рутений.2. The electrode according to claim 1, wherein said first catalyst composition comprises titanium, iridium and ruthenium. 3. Электрод по п.1, в котором наружная каталитическая композиция содержит рутений и/или иридий.3. The electrode according to claim 1, in which the outer catalytic composition contains ruthenium and / or iridium. 4. Электрод по любому из пп.1-3, в котором удельное содержание благородного металла первой каталитической композиции составляет от 6 до 8 г/м2, а удельное содержание благородного металла наружной каталитической композиции составляет от 1,5 до 2,5 г/м2.4. The electrode according to any one of claims 1 to 3, in which the specific noble metal content of the first catalytic composition is from 6 to 8 g / m 2 and the specific noble metal content of the outer catalyst composition is from 1.5 to 2.5 g / m 2 . 5. Способ изготовления электрода по любому из пп.1-4, включающий химическое или физическое осаждение из паровой фазы наружной каталитической композиции благородных металлов, выбранных из группы платиновых металлов или их оксидов, взятых по отдельности или в смеси, на металлическую подложку, покрытую первой каталитической композицией, полученной термическим разложением предшественников вентильных металлов, или олова, или его оксида и благородных металлов, выбранных из металлов платиновой группы или их оксидов, взятых по отдельности или в смеси.5. A method of manufacturing an electrode according to any one of claims 1 to 4, including chemical or physical vapor deposition of an external catalytic composition of noble metals selected from the group of platinum metals or their oxides, taken individually or in a mixture, on a metal substrate coated with the first a catalytic composition obtained by thermal decomposition of the precursors of valve metals, or tin, or its oxide and noble metals selected from platinum group metals or their oxides, taken individually or in mixtures. 6. Способ по п.5, включающий осаждение упомянутой наружной каталитической композиции в виде смеси оксидов реактивным распылением благородных металлов, выбранных из группы платиновых металлов.6. The method according to claim 5, including the deposition of the aforementioned external catalytic composition in the form of a mixture of oxides by reactive spraying of noble metals selected from the group of platinum metals. 7. Способ по п.5, в котором упомянутой металлической подложкой является отработанный электрод.7. The method according to claim 5, in which said metal substrate is a spent electrode. 8. Способ по п.7, в котором осаждение наружной каталитической композиции в виде смеси оксидов осуществляют реактивным распылением иридия и рутения на упомянутый отработанный электрод.8. The method according to claim 7, in which the deposition of the external catalytic composition in the form of a mixture of oxides is carried out by reactive spraying of iridium and ruthenium onto said spent electrode. 9. Электролизная ячейка, включающая в себя катодный отсек и анодный отсек для рассола хлорида щелочного металла, разделенные мембраной или диафрагмой, при этом анод упомянутого анодного отсека представляет собой электрод по любому из пп.1-4.9. An electrolysis cell including a cathode compartment and an anode compartment for an alkali metal chloride brine separated by a membrane or diaphragm, wherein the anode of said anode compartment is an electrode according to any one of claims 1 to 4.
EA201390927A 2010-12-22 2011-12-21 Electrode for electrolytic cell EA024356B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT002354A ITMI20102354A1 (en) 2010-12-22 2010-12-22 ELECTRODE FOR ELECTROLYTIC CELL
PCT/EP2011/073605 WO2012085095A2 (en) 2010-12-22 2011-12-21 Electrode for electrolytic cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201390927A1 EA201390927A1 (en) 2013-11-29
EA024356B1 true EA024356B1 (en) 2016-09-30

Family

ID=43737007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201390927A EA024356B1 (en) 2010-12-22 2011-12-21 Electrode for electrolytic cell

Country Status (20)

Country Link
US (1) US20130228450A1 (en)
EP (2) EP2655693B1 (en)
JP (1) JP6247535B2 (en)
KR (2) KR101886032B1 (en)
CN (1) CN103249872B (en)
AR (1) AR083989A1 (en)
AU (1) AU2011347262B2 (en)
BR (1) BR112013014015B1 (en)
CA (1) CA2815137C (en)
CL (1) CL2013001620A1 (en)
CO (1) CO6741167A2 (en)
DK (1) DK2655693T3 (en)
EA (1) EA024356B1 (en)
IL (1) IL225905A (en)
IT (1) ITMI20102354A1 (en)
MX (1) MX354730B (en)
SG (1) SG190951A1 (en)
TW (1) TW201226631A (en)
WO (1) WO2012085095A2 (en)
ZA (1) ZA201302944B (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
HUE040518T2 (en) * 2014-11-24 2019-03-28 Industrie De Nora Spa Anode for electrolytic evolution of chlorine
BR112019010219A2 (en) * 2016-11-22 2019-08-27 Asahi Chemical Ind electrolysis electrode, method for producing the electrolysis electrode, and electrolyser.

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU522284A1 (en) * 1974-05-22 1976-07-25 Предприятие П/Я В-2287 Method for restoring spent coating activity
US4696731A (en) * 1986-12-16 1987-09-29 The Standard Oil Company Amorphous metal-based composite oxygen anodes
WO1995005498A1 (en) * 1993-08-13 1995-02-23 Imperial Chemical Industries Plc Preparation of electrode
WO2000060141A1 (en) * 1999-04-08 2000-10-12 United States Filter Corporation Three layer anode and methods of manufacture

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1195871A (en) * 1967-02-10 1970-06-24 Chemnor Ag Improvements in or relating to the Manufacture of Electrodes.
US3929608A (en) * 1970-07-29 1975-12-30 Solvay Catalytic material for electrodes
US3684543A (en) * 1970-11-19 1972-08-15 Patricia J Barbato Recoating of electrodes
GB1352872A (en) * 1971-03-18 1974-05-15 Ici Ltd Electrodes for electrochemical processes
US4331528A (en) * 1980-10-06 1982-05-25 Diamond Shamrock Corporation Coated metal electrode with improved barrier layer
EP0063540B1 (en) * 1981-04-06 1986-04-02 Eltech Systems Corporation Recoating of electrodes
JPS6022071B2 (en) * 1982-01-14 1985-05-30 ペルメレツク電極株式会社 Method for manufacturing electrodes for electrolysis
CN1012743B (en) * 1987-08-22 1991-06-05 福建省冶金工业研究所 Titanium anode for electrochemical industry
GB9018953D0 (en) * 1990-08-31 1990-10-17 Ici Plc Electrode
TW197475B (en) * 1990-12-26 1993-01-01 Eltech Systems Corp
JP3212327B2 (en) 1991-08-30 2001-09-25 ペルメレック電極株式会社 Electrode for electrolysis
GB9316926D0 (en) * 1993-08-13 1993-09-29 Ici Plc Electrode
FR2797646B1 (en) * 1999-08-20 2002-07-05 Atofina CATHODE FOR USE IN THE ELECTROLYSIS OF AQUEOUS SOLUTIONS
ITMI20021128A1 (en) * 2002-05-24 2003-11-24 De Nora Elettrodi Spa ELECTRODE FOR GAS DEVELOPMENT AND METHOD FOR ITS OBTAINING
JP2008156684A (en) * 2006-12-22 2008-07-10 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk Anode electrode for hydrochloric acid electrolysis
AU2008240779B2 (en) * 2007-04-18 2013-06-13 Industrie De Nora S.P.A. Electrodes with mechanically roughened surface for electrochemical applications

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU522284A1 (en) * 1974-05-22 1976-07-25 Предприятие П/Я В-2287 Method for restoring spent coating activity
US4696731A (en) * 1986-12-16 1987-09-29 The Standard Oil Company Amorphous metal-based composite oxygen anodes
WO1995005498A1 (en) * 1993-08-13 1995-02-23 Imperial Chemical Industries Plc Preparation of electrode
WO2000060141A1 (en) * 1999-04-08 2000-10-12 United States Filter Corporation Three layer anode and methods of manufacture

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Week 197719, 11 October 1976 Derwent World Patents Index; Class E37, AN 1977-336963Y, XP002652968, "Reactivation of oxide anode - by replating with slightly increased amount of platinum group metal oxide to increase working life" *
KOTZ, R. ; STUCKI, S.: "Stabilization of RuO"2 by IrO"2 for anodic oxygen evolution in acid media", ELECTROCHIMICA ACTA., ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS, BARKING., GB, vol. 31, no. 10, 1 October 1986 (1986-10-01), GB, pages 1311 - 1316, XP026527386, ISSN: 0013-4686, DOI: 10.1016/0013-4686(86)80153-0 *
MEILLE, V.: "Review on methods to deposit catalysts on structured surfaces", APPLIED CATALYSIS A: GENERAL., ELSEVIER SCIENCE, AMSTERDAM., NL, vol. 315, 23 November 2006 (2006-11-23), NL, pages 1 - 17, XP025142567, ISSN: 0926-860X, DOI: 10.1016/j.apcata.2006.08.031 *
TRASATTI, S.: "Physical electrochemistry of ceramic oxides", ELECTROCHIMICA ACTA., ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS, BARKING., GB, vol. 36, no. 2, 1 January 1991 (1991-01-01), GB, pages 225 - 241, XP026506319, ISSN: 0013-4686, DOI: 10.1016/0013-4686(91)85244-2 *
YI, Z. KANGNING, C. WEI, W. WANG, J. LEE, S.: "Effect of IrO"2 loading on RuO"2-IrO"2-TiO"2 anodes: A study of microstructure and working life for the chlorine evolution reaction", CERAMICS INTERNATIONAL., ELSEVIER, AMSTERDAM., NL, vol. 33, no. 6, 25 June 2007 (2007-06-25), NL, pages 1087 - 1091, XP022127750, ISSN: 0272-8842, DOI: 10.1016/j.ceramint.2006.03.025 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20130228450A1 (en) 2013-09-05
CL2013001620A1 (en) 2013-11-08
ZA201302944B (en) 2014-06-25
KR20180043398A (en) 2018-04-27
CA2815137A1 (en) 2012-06-28
KR20130143624A (en) 2013-12-31
TW201226631A (en) 2012-07-01
KR101886032B1 (en) 2018-08-07
MX354730B (en) 2018-03-15
WO2012085095A3 (en) 2012-10-04
JP2014505166A (en) 2014-02-27
IL225905A (en) 2015-08-31
BR112013014015A2 (en) 2016-09-13
MX2013006271A (en) 2013-08-01
SG190951A1 (en) 2013-07-31
JP6247535B2 (en) 2017-12-13
CN103249872B (en) 2016-08-10
DK2655693T3 (en) 2017-02-20
IL225905A0 (en) 2013-07-31
AU2011347262B2 (en) 2016-03-31
AR083989A1 (en) 2013-04-10
BR112013014015B1 (en) 2020-05-12
CO6741167A2 (en) 2013-08-30
CN103249872A (en) 2013-08-14
EA201390927A1 (en) 2013-11-29
EP3118351A1 (en) 2017-01-18
CA2815137C (en) 2019-03-05
AU2011347262A1 (en) 2013-05-23
ITMI20102354A1 (en) 2012-06-23
EP2655693B1 (en) 2016-11-16
EP2655693A2 (en) 2013-10-30
WO2012085095A2 (en) 2012-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Ti/RuO2–Sb2O5–SnO2 electrodes for chlorine evolution from seawater
RU2268324C2 (en) Electrode for production of hydrogen (versions) and method of its manufacture (versions)
KR102579080B1 (en) Anode for electrolysis and preparation method thereof
RU2419686C2 (en) Anode for electrolysis
JPH05148676A (en) Electrode, preparation thereof, electrolytic cell having said electrode and method of electrolysis
JP2009052069A (en) Electrode for electrolysis
CA2963612C (en) Anode for electrolytic evolution of chlorine
JP2019119930A (en) Chlorine generating electrode
EA024356B1 (en) Electrode for electrolytic cell
JP6588816B2 (en) Chlorine generating electrode
US9090982B2 (en) Electrode for electrolytic processes with controlled crystalline structure
EA019626B1 (en) Cathode member and bipolar plate of electrochemical cell for hypochlorite production and method for manufacturing same
FR2852973A1 (en) PROCESS FOR FORMING A COATING OF METAL OXIDES ON AN ELECTROCONDUCTIVE SUBSTRATE; RESULTING ACTIVE CATHODE AND USE THEREOF FOR THE ELECTROLYSIS OF ACQUEUS SOLUTIONS OF ALKALINE COIL CHORIDES.
RU2791363C2 (en) Anode for electrolytic chlorine recovery
TW202122635A (en) Electrode for electrochemical evolution of hydrogen

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU