JPS604915B2 - 電解装置用の陽極及びその製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、陽極で酸素が放出される型式の、塩基性溶液
（特に水溶液）の伝解を行なう電解装置に使用される陽
極に関する。

本発明は、このような陽極を製造するのに適した方法に
も関する。

室温及び常圧条件下において、又はそれよりも高い温度
及び圧力条件下において動作する公知の電解装置では動
作特性、特に電解に必要な電圧の変動が時間の関数とし
て観察される。

そのような変動は、電解液として塩基性溶液が使用され
る場合、電極、特に陽極の構造の変化によるもので、こ
れら変化は、特に電解が室温より高い温度において行な
われるときに、電解液の侵食作用により生じる。

本発明によれば、簡単に、上述した欠点を軽減できる。

本発明は、陽極及び陰極の間に挿入されたセパレータを
備えた塩基性溶液の電解を行なう電解装置で使用される
陽極において、グリッドに坦持された焼給ニッケルを包
含する多孔性導電物質に水酸化ニッケルを含浸せしめて
なり、前記水酸化ニッケルと前記焼続ニッケルとの重量
比が１：２なし、し３：４であることを特徴とする電解
装置の陽極を提供する。本発明は、さらに、かかる陽極
を製造する方法を提供するものであり、該方法は以下の
各工程を包含する。

ａ エキスバンドメタルの如きグリッドに、ニッケル粉
末及び水を包含するペーストを塗布する工程、ｂ ペー
ストを乾燥させる工程、 ｃ 温度９００℃なし１０００℃に還元雰囲気中、１０
分ないし１時間維持することにより暁結させて、糠結ニ
ッケルを包含する多孔性導電物質が前記グリッド‘こ担
持されてなる嘘結アセンブリを調製する工程、及びｄ
競結アセンブリを含浸処理して多孔・性導電物質に水酸
化ニッケルを含浸せしめる工程。

前記ニッケル粉末の粒子サイズは５山のオーダであり、
好ましくはニッケルテトラカルボニルを熱分解すること
により得られたものである。

本発明の他の特徴および利点については以下図面により
説明するが、本発明はこれらに限定されない。第１図は
本発明の陽極が使用される電解装置を示す。

この電解装置は、電解液２を収容するタンク１を有し、
電解液中には、電流発生器（図示されていない）に接続
された電極、すなわち陽極３及び陰極４が浸潰されてい
る。スベーサ６により保持されているセパレータ５は、
これら電極の間に配置されている。セパレータ５として
は、チタン酸カリウムのフェルト及びポリテトラフルオ
ルェチレンのような合剤から調製されたものが有利であ
り．また公知のように、各電極において生成する生成物
の相互作用を防止するように設計されている。

電解液２は、たとえば、濃度１規定ないしｌａ規定の水
酸化カリウム水溶液でなるが、金属化合物、特に亜鉛酸
塩を溶液中に含んでいてもよい。

陰極４は基本的にはコバルトおよびモリブデンを含有す
る触媒、たとえば仏国特許第１５９２２９４号記載のも
もののような触媒を含有するものであることが有利であ
る。本発明によれば、陽極３は以下に述べるようにして
製造される。

まず次の混合物を調製する。

ニッケル粉末 １０００タカルボキ
シメチルセルロース １４．５タ水
１夕使用されるニッケル粉末は粒子サイズ５仏程度
もので、ニッケルテトラカルボニルＮｉ（ＣＯ）４の熱
分解により得られるものである。

このようにして濃厚なべーストが得られる。

ついで、たとえばステンレス鋼製の導電性エキスバンド
メタル薄板でなるグリッドの上に塗布する。乾燥後、水
素雰囲気中において１０分ないし１時間、９００ｏｏな
いし１０００ｑｏの温度で焼結を行なう。望ましい具体
例によれば、焼結温度は９５０ｑｏであり、この温度に
３０分維持する。上記競結処理により、凝結ニッケルを
包含する多孔性導電物質がグリッドに担持されてなる暁
綾アセンブリが得られる。

ついで、この焼結アセンブリを含浸処理し、多孔性導電
物質に徐々に水酸化ニッケルＮｉ（ＯＨ）２を含暖せし
める。

含浸処理は化学的または電気化学的手段により行なうこ
とができる。

化学的手段では、焼結アセンブリを硝酸ニッケル溶液に
浸潰し、続いてソーダで処理する。

電気化学的手段では、硝酸ニッケルを亜硝酸ナトリウム
又はアルコールのような還元剤とを含む電解格の中に競
結アセンブリを配置し、この焼給アセンブリから水素を
放出させる。いずれの手段を選んでも、Ｎｉ（ＯＨ）２
／Ｎｉの重量比が１′２なし、し３／４になるまで処理
を行ない、これにより、多孔度は６５なし、し８０％と
なる。

望ましい具体例によれば、前記重量比はほゞ１３／２０
である。このようにして製造された陽極を、前述の電解
装置で使用する。

このような陽極は、第２図に示されるように、電解装置
の非常に安定な作動を可能にすることが判る。

第２図は、洲水酸化カリウム水溶液でなる電解液につい
て、８０ｏｏにおいて、時間（日で表わす）を関数とし
て測定した電解電圧の変化（Ｕ）を示している。セパレ
ータを取除いたと仮定すると、電流密度は４皿ｈＡ／の
であり、オーム降下は１０仇ｈＶである。さらに詳述す
れば、予期される初期における小さい増加の後には前記
電圧はほぼ１．７５Ｖ‘こおいて安定しており、１００
日以上の作業時間に亘つて一定に保たれる。

第３図は、電流密度４０仇ｈＡ／のについて圧力及び温
度を関数とする電解電圧（Ｕ）の変化を示す。

第３図から、これらのパラメータの上昇が周囲圧力条件
におけるよりも低い電圧降下の使用を可能とすることを
表わしている。この場合に、オーム降下は圧力１バール
に対しては２仇ｈＶであり、圧力４０バールに対しては
１０仇ｈＶである。電解装置は、１６０ｏＣ程度の温度
において塩基性電解液による腐食の危険ないこ動作でき
、その有利な安定特性を保つことも認められる。さらに
、他の条件がすべて等しい場合には、電圧（Ｕ）は、電
流密度３００なし、し５０肌Ａ／の、たとえば前述のよ
うに４０伍ｈＡ／のについては、従来の電解装置に必要
なものより約３０％低いもであることに注目しなければ
ならない。

本発明による陽極を具備する電解装置の有利な応用は、
アルカリ水溶液の電解による水素の製造に見られる。

亜鉛酸アルカリ溶液の電解による亜鉛の製造に使用する
ことも有利である。

これに関連して、電池で消費された亜鉛粒子を容易に再
生することが可能となり、したがって電気自動車の分野
に有利に応用される。

何れの場合にも酸素が陽極において放出される。

以上、本発明をその具体例について詳述したが、本発明
はこの特定の実施例に限定されるものではなく、本発明
の精神を逸脱しないで幾多の変化変形がなし得ることは
もちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による陽極が使用された電解装置の概略
断面図、第２図は時間ｔ（日）を関数とする電解電位（
ｕ）の変化を表わすグラフ、及び第３図は圧力（バール
）を関数とする電解電位（ｕ）の変化を表わすグラフで
ある。 １・・・・・・タンク、２…・・・電解液、３・・・・
・・陽極、４・・・・・・陰極、５・・・・・・セパレ
ータ、６・・・・・・スベーサ。 ＦＩＧ．ＩＦＩＧ．２ ＦＩＧ．３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 陽極及び陰極の間に挿入されたセパレータを備えた
   塩基性溶液の電解を行なう電解装置で使用される陽極に
   おいて、グリツドに担持された焼結ニツケルを包含する
   多孔性導電物質に水酸化ニツケルを含浸せしめてなり、
   前記水酸化ニツケルと前記焼結ニツケルとの重量比が１
   ：２ないし３：４であることを特徴とする、電解装置用
   の陽極。 ２ 水酸化ニツケルを含浸せしめた多孔性導電物質が多
   孔度６５ないし８０％を有する、特許請求の範囲第１項
   記載の陽極。 ３ 基本的にコバルト及びモリブデンでなる触媒を含有
   する陰極を備えた電解装置において使用されるものであ
   る、特許請求の範囲第１項又は第２項記載の陽極。 ４ 濃度１規定ないし１２規定のアルカリ水溶液でなる
   電解液の電解を行なう電解装置において使用されるもの
   である、特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか
   １項に記載の陽極。 ５ 亜鉛酸塩形の亜鉛化合物の水溶液でなる電解液の電
   解を行なう電解装置において使用されるものである、特
   許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記載
   の陽極。 ６ チタン酸カリウムフエルト及び結合剤、特にポリテ
   トラフルオルエチレンから調製されたセパレータを具備
   する電解装置において使用されるものである、特許請求
   の範囲第１項ないし第５項のいずれか１項に記載の陽極
   。 ７ 室温ないし１６０℃、常圧ないし５０バールの温度
   、圧力条件下操作される電解装置において使用されるも
   のである、特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれ
   か１項に記載の陽極。 ８ グリツドに担持された焼結ニツケルを包含する多孔
   性導電物質に水酸化ニツケルを含有せしめてなり、前記
   水酸化ニツケルと前記焼結ニツケルとの重量比が１：２
   ないし３：４である、塩基性溶液の電解を行なう電解装
   置で使用される陽極を製造する方法において、ニツケル
   粉末及び水を包含するペーストをグリツドに塗布し、該
   ペーストを乾燥させた後、温度９００℃ないし１０００
   ℃に還元雰囲気中で１０分ないし１時間維持することに
   より焼結させて、焼結ニツケルを包含する多孔性導電物
   質が前記グリツドに担持させてなる焼結アセンブリを生
   成し、焼結アセンブリを含浸処理して前記多孔性導電物
   質に水酸化ニツケルを含有せしめることを特徴とする、
   電解装置用の陽極の製法。 ９ ニツケル粉末が５μ程度の粒子サイズを有し、好ま
   しくはニツケルテトラカルボニルの熱分解により得られ
   たものである、特許請求の範囲第８項記載の製法。 １０ 含浸処理にあたり、得られた焼結アセンブリを硝
   酸ニツケルに少なくとも１回浸漬し、続いてアルカリ性
   溶液により処理する、特許請求の範囲第８項記載の製法
   。 １１ 含浸処理にあたり、得られた焼結アセンブリを硝
   酸ニツケル及び還元剤を含有する電解浴中に配置し、該
   焼結アセンブリから水素を放出させる、特許請求の範囲
   第８項記載の製法。 １２ 還元剤がアルコール又は亜硝酸ナトリウムである
   、特許請求の範囲第１１項記載の製法。