NO148860B - Elektrode for elektrokjemiske prosesser. - Google Patents
Elektrode for elektrokjemiske prosesser. Download PDFInfo
- Publication number
- NO148860B NO148860B NO74743846A NO743846A NO148860B NO 148860 B NO148860 B NO 148860B NO 74743846 A NO74743846 A NO 74743846A NO 743846 A NO743846 A NO 743846A NO 148860 B NO148860 B NO 148860B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- coating
- paint
- titanium
- oxides
- electrode
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 84
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 66
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 38
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 38
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 27
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 9
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 56
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 33
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 32
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 29
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 239000002585 base Substances 0.000 description 26
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 26
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 22
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical compound CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 18
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 14
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 14
- 235000010215 titanium dioxide Nutrition 0.000 description 13
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 11
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 10
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium dioxide Chemical compound O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- -1 titanium dioxide Chemical class 0.000 description 9
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;titanium Chemical compound [Ti].CCCCO.CCCCO.CCCCO.CCCCO FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 8
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K ruthenium(iii) chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Ru+3] YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 8
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- CTNMMTCXUUFYAP-UHFFFAOYSA-L difluoromanganese Chemical compound F[Mn]F CTNMMTCXUUFYAP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 5
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 5
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- ADCOVFLJGNWWNZ-UHFFFAOYSA-N antimony trioxide Inorganic materials O=[Sb]O[Sb]=O ADCOVFLJGNWWNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 4
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 3
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 3
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229940119177 germanium dioxide Drugs 0.000 description 3
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 3
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000497 Amalgam Inorganic materials 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007868 Raney catalyst Substances 0.000 description 2
- 229910000564 Raney nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 229910000410 antimony oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- CDOSHBSSFJOMGT-UHFFFAOYSA-N linalool Chemical compound CC(C)=CCCC(C)(O)C=C CDOSHBSSFJOMGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N oxoantimony Chemical compound [Sb]=O VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 2
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 239000001490 (3R)-3,7-dimethylocta-1,6-dien-3-ol Substances 0.000 description 1
- CDOSHBSSFJOMGT-JTQLQIEISA-N (R)-linalool Natural products CC(C)=CCC[C@@](C)(O)C=C CDOSHBSSFJOMGT-JTQLQIEISA-N 0.000 description 1
- 229910000951 Aluminide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021569 Manganese fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021570 Manganese(II) fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012494 Quartz wool Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021627 Tin(IV) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006501 ZrSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ROZSPJBPUVWBHW-UHFFFAOYSA-N [Ru]=O Chemical class [Ru]=O ROZSPJBPUVWBHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- DAMJCWMGELCIMI-UHFFFAOYSA-N benzyl n-(2-oxopyrrolidin-3-yl)carbamate Chemical compound C=1C=CC=CC=1COC(=O)NC1CCNC1=O DAMJCWMGELCIMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N butan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-] YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930007744 linalool Natural products 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- CBBVHSHLSCZIHD-UHFFFAOYSA-N mercury silver Chemical compound [Ag].[Hg] CBBVHSHLSCZIHD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MUMZUERVLWJKNR-UHFFFAOYSA-N oxoplatinum Chemical compound [Pt]=O MUMZUERVLWJKNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003446 platinum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YSZJKUDBYALHQE-UHFFFAOYSA-N rhenium trioxide Chemical compound O=[Re](=O)=O YSZJKUDBYALHQE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- ZCUFMDLYAMJYST-UHFFFAOYSA-N thorium dioxide Chemical compound O=[Th]=O ZCUFMDLYAMJYST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J tin(iv) chloride Chemical compound Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
- C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
- C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
- C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
- C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
- C25B11/091—Electrodes 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Description
Den foreliggende oppfinnelse angår en elektrode for elektrokjemiske prosesser, bestående av et bæreorgan av et oksydfilmdannende metall, eventuelt en oksydfilmdannende metallegering, med et elektrokatalytisk aktivt belegg som består av en grunnmasse av et elektrisk ledende materiale med elektrokatalytiske egenskaper, og zirkoniumdioksyd-fibre som er innleiret i grunnmassen. Det vises til kravet.
I søkerens norske patent nr. 138 535 (tilsvarende GB-patent nr. 1 402 414) er det beskrevet en elektrode for elektrokjemiske prosesser med god resistens mot skade ved kortslutning, og som omfatter en bærer fremstilt av et oksydfilmdannende metall eller metallegering påført et elektrisk ledende, katalytisk aktivt belegg i hvilket det er innleiret et ikke-ledende partikkelformig eller fibrøst varmefast oksydmateriale. Egnede varmefaste materialer som er angitt i det nevnte patent for innleiring i grunnmassen av det elektrisk ledende materiale, innbefatter glass-, zirkoniumdioksyd-, aluminiumoksyd- og silisiumdioksyd-fibre (eksempelvis kvarts-ull), thoriumdioksyd-, titandioksyd- og alu-miniumsilikat-partikler.
GB-patent 1 147 442 beskriver anodebelegg inneholdende en homogen blanding av platinametalloksyder (eksempelvis RuC^) og et oksyd av ikke-edelmetall (eksempelvis oksyder av Mn, Pb, Cr, Co, Fe, Ti, Ta, Zr og Si. Eksempel 13 i patentet beskriver også fremstilling av belegg inneholdende 95% platinaoksyd og 5% silisiumdioksyd. Ifølge patentet fremstilles imidlertid belegget ikke ved anvendelse av en oppløselig forløper-forbindelse for PtC-2 med dannelse av en ledende grunnmasse i hvilken silisiumdi-oksydet er innleiret. - I de forsøk vi har utført ble det funnet at fremstillingsmåten ifølge patentet, hvor man går ut fra en dispersjon av PtO^ og SiC^ i en væske, ikke gir resultater som kan sammenlignes med dem som oppnås ifølge foreliggende oppfinnelse. Beleggets heftfasthet til underlaget var for dårlig, 6g kloroverspenningen ved elektrolyse av saltoppløsninger var uak-septabelt høy.
Fra GB-patent 1 195 871 er det kjent belegg av blandede oksyder dannet av forløpere (eksempelvis rutheniumoksyd av rutheniumtriklorid; titandioksyd av butyltitanat), hvorved det erholdes en kontinuerlig grunnmasse av blandkrystaller av blandede oksyder. I slike belegg er det åpenbart ikke innleiret partikler eller fibre av varmefaste materialer i grunnmassen. Videre er det i patentets eksempler 15, 20, 22, 24 og særlig eksempel 21 beskrevet belegg som er fremstilt under anvendelse av suspensjoner inneholdende både platinametalloksydet og et varmefast oksyd i fast form, dvs. platinametalloksydet er ikke fremstilt av en forløper, hvilket tilsvarer en fremstillingsmåte som i eksempel 13 i det ovenfor nevnte britiske patent 1 147 442.
Fra norsk patentsøknad 4916/69 er det kjent antimonoksyd/ tinnoksyd-belegg inneholdende difluorider av mangan, jern, kobolt og nikkel (spesielt mangandifluorid) som klorutladningska-talysator. Belegget fremstilles ved påføring av en suspensjon inneholdende de blandede oksyder og fluoridet i fast form, fulgt av brenning, slik at fluoridet åpenbart ikke innleires i en grunnmasse av blandede oksyder (som ved fremstilling ut fra for-løpere) . - For fullstendighets skyld vises også til de norske patentsøknader nr. 726/72 og 940/73, som imidlertid heller ikke beskriver en elektrode av den innledningsvis angitte art.
US-patent 3 645 862 beskriver belegg omfattende forbindelser av filmdannende metaller, f.eks. titandioksyd, og forbindelser (eksempelvis oksyder, borider, karbider, nitrider, fluorider, sulfider, aluminider eller silicider) av minst ett annet metall (eksempelvis platinametaller, jern, kobolt, nikkel). Beleggene av blandet oksyd og metallforbindelse avsettes (spalte 3, lin-jer 51 - 63) ved at det filmdannende metall behandles med en syre slik at noe av det filmdannende metall oppløses, hvorved det dannes ioner av det filmdannende metall, hvoretter det til syren tilsettes en kilde for ioner av det eller de andre metaller, hvorved de blandede oksyder utfelles på underlaget. Andre metoder innbefatter varmebehandling av titan-overflater på hvilke andre metaller er avsatt, fulgt av varmebehandling i luft eller anodisk oksydasjon. Begge bestanddelene i beleggene av blandet oksyd (eller oksyd/fluorid) fremstilles ut fra forløpere, hvilket gir belegg som er vesentlig forskjellige fra da beiegq som anvendes på elektroden ifølge foreliggende oppfinnelse.
Fra BRD-off.skrift 2 037 795 er det kjent en elektrode for elektrokjemiske celler, særlig brenselsceller med et porøst belegg bestående av nabo-sjikt av asbestfibre og asbestfibre blandet med et katalysatorpulver, såsom Raney-nikkel. Belegget fremstilles av vandige suspensjoner av asbestfibre og av asbestfibre blandet med Raney-nikkel-pulver ved filtrering av suspen-sjonene, pressing og tørking (ved 60°C) av den erholdte filter-kake. Da katalysatoren ikke dannes av en forløper, virker den ikke som bindemiddel for fibrene, slik at fibrene ikke er innleiret i en grunnmasse av katalysatormaterialet.
Fra US-patent 3 711 382 er det kjent elektrode-belegg som inneholder elektrisk ledende spinellpartikler (0,01- 1 um) og, som bindemidler, borider, karbider, nitrider, oksyder og sulfider av tantal, titan, silisium, niob, wolfram, molybden og van-nadium. Her er det de varmefaste materialer som er dannet av forløpere (f.eks. titanresinat), og som virker som bindemidler for det elektrisk ledende materiale, dvs. spinell-partiklene. Grunnmassen i beleggene er ledende (i noen tilfeller) og elektro-kjemisk inaktiv.
Norsk patent nr. 138 535 representerer den teknikkens stand som kommer foreliggende oppfinnelse nærmest. Det ble nå funnet at en forbedret elektrode kan oppnås ved at det i grunnmassen i belegget på den innledningsvis angitte elektrode også er innleiret zirkoniumsilikat-partikler med en partikkelstørrelse på 0,05 - 200 ym.
Med "oksydfilmdannende metall" menes her et av metallene titan, zirkonium, niob, tantal eller wolfram. Med en "oksydfilmdannende metallegering" menes her en legering basert på et av de nevnte oksydfilmdannende (også kortere kalt "filmdannende") metaller og som har anodiske polarisasjonsegenskaper lignende dem man finner hos det kommersielt rene oksydfilmdannende metall.
Elektrodens bæreorgan er laget av et av de oksydfilmdannende metaller titan, 'zirkonium, niob, tantal eller wolfram eller en oksydfilmdannende metallegering. Bæreorganet er fortrinnsvis laget av titan eller en legering basert på titan og har anodiske polarisasjonsegenskaper lignende titanets.
Grunnmassen i elektrodebelegget kan være dannet av hvilket som helst elektrisk ledende materiale som har elektrokatalytiske egenskaper, dvs. som er aktivt ved overføring av elektroner fra en elektrolytt til den underliggende elektrodestruktur av oksydfilmdannende metall eller legering, og som er resistent mot anodisk angrep i en vandig elektrolytt inneholdende kloridioner. Den kan eksempelvis bestå av ett eller flere metaller fra platinagruppen, dvs. platina, rhodium, iridium, ruthenium, osmium og palladium, og/eller oksyder av ett eller flere av disse metaller, rhenium, rheniumtrioksyd, magnetitt, tiannitrid og bori-dene, fosfidene og silisidene av platinametallene. Den kan også bestå av ett eller flere av de nevnte metaller fra platinagruppen og/eller oksyder derav i blanding med ett eller flere oksyder av uedle metaller. Alternativt kan den bestå av ett eller flere oksyder av uedle metaller, eventuelt i blanding med ett eller flere oksyder av uedle metaller og en klorutladningskata-lysator av uedelt metall. Egnede oksyder av uedelt metall er eksempelvis oksyder av de nevnte oksydfilmdannende metaller, tinndioksyd, germaniumdioksyd og oksyder av antimon. Egnede klorutladningskatalysatorer er f.eks. difluorider av mangan, jern, kobolt, nikkel og blandinger derav, eksempelvis som beskrevet i søkerens britiske patent nr. 1 277 033. Særlig godt egnede elektrisk ledende materialer til bruk ifølge oppfinnelsen innbefatter platina og materialer basert på rutheniumdioksyd/ titandioksyd og rutheniumdioksyd/tinndioksyd/titandioksyd.
De ikke-ledende varmefaste materialer som anvendes i belegget på elektroden ifølge foreliggende oppfinnelse, består av zirkoniumsilikat-partikler og zirkoniumdioksyd-fibre.
Zirkoniumsilikatet kan være tilstede som det naturlig fo-rekommende zirkon eller som den syntetiske forbindelse som eksempelvis erholdes ved oppvarming av en blanding av oksyd-bestanddelene ZrC^ og SiG^ r eller ved oppvarming av en blanding av forbindelser som gir oksydbestanddelene ved oppvarming.
Zirkoniumdioksyd-fibrene kan fremstilles ved kjente fremgangsmåter .
Med uttrykket "ikke-ledende" menes vanligvis isolerende materialer med elektrisk motstand ved romtemperatur innen området
14 22
fra ca. 10 til ca. 10 ohm.cm, i kontrast til gode ledere med en motstand på ca. 10 ohm.cm og halvledere med en motstand på -2 9
fra 10 til ca. 10 ohm.cm (jfr. "Introduction to Solid State Physics", av C.Kittel, Wiley and Sons, New York, 1953). I det foreliggende menes at det varmefaste materiale er ikke-ledende i forhold til det elektrisk ledende materiale som brukes i grunnmassen, og slike varmefaste materialer innbefatter materialer med en motstand større enn 10 ohm.cm, og fortrinnsvis innen området 10 10 til 10 22 ohm.cm.
Med uttrykket "innleiret" medregnes her hvilke som helst belegg hvor de ikke-ledende varmefaste partikler er bundet sammen ved hjelp av det elektrisk ledende materiale i grunnmassen.
Zirkoniumsilikat-partiklene, hvis størrelser ligger innen området 0,05 - 200 ym, har fortrinnsvis partikkelstørrelser i området 0,1 7 5 ym.
De varmefaste zirkoniumdioksyd-fibre som anvendes, er fortrinnsvis slike hvor den individuelle fiber ikke har noen dimen-sjon større enn 1 mm.
Andelen av partikkelformig zirkoniumsilikat og zirkoniumdioksyd-f ibre , dvs. varmefast materiale innleiret i beleggets grunnmasse, er fortrinnsvis mellom 5 og 95 volumprosent.
Andelen av partikkelformig zirkoniumsilikat og ZrC^-fibre, dvs. varmefast materiale innleiret i beleggets grunnmasse, er fortrinnsvis melTom 5 og 95 volumprosent beregnet på totalvolumet av bestanddelene i belegget som angitt nedenfor. Vanligvis vil en økning av andelen av varmefast materiale føre til en kontinuerlig forbedring i kortslutningsmotstanden til det således erholdte belegg, selv om ganske lave andeler av varmefast materiale (f.eks. 5-20 volumprosent) har en god virkning med hensyn til kortslutningsmotstand, hvis det varmefaste materiale tilsettes til det eller de sist påførte overflatesjikt. De foretrukne andeler av varmefast materiale er innen området 20 - 90 volumprosent beregnet på totalvolumet av bestanddelene i belegget.
Volumprosent-verdiene for det varmefaste materiale er basert på volumene av bestanddelene i belegget, idet volumene be-regnes ut fra de kjente vekter av de forskjellige bestanddeler i belegget og bestanddelenes spesifikke vekt (f.eks. som angitt i "The Handbook of Chemistry and Physics", 53. utgave, 1972 - 73, publisert av Chemical Rubber Company). Ved denne beregning ser man bort fra porøsiteten.
Elektrodene ifølge oppfinnelsen kan fremstilles ved på-stryknings- og brenne-teknikken, hvor et overtrekk av metall og/ eller metalloksyd dannes på et filmdannende metallunderlag ved at man påfører et lag av en maling omfattende termisk spaltbare forbindelser av hvert av de metaller som skal inngå i det endelige overtrekk, i en væskeformig bærer, på en renset og/eller etset overflate av underlaget, tørker malingsjiktet ved avdamping av den væskeformige bærer og deretter brenner malingsjiktet ved oppvarming av det overtrukne underlag, passende ved 250 - 800°C, slik at metallforbindelsen i malingen spaltes og
det ønskede overtrekk erholdes. De varmefaste partikler og fibre kan blandes inn i den nevnte maling før den påføres på underlaget. Alternativt kan de varmefaste partikler og fibre på-føres på et lag av malingen mens denne fremdeles er i flytende tilstand på overflaten av underlaget, hvoretter malinglaget tør-kes ved avdamping av den flytende bærer og brennes på vanlig måte.
De belagte elektroder bygges fortrinnsvis opp ved at man påfører flere lag med maling på underlaget, idet hvert lag tør-kes og brennes før man påfører det neste lag. Denne teknikk hvor man påfører flere malinglag og tørker og brenner hvert lag, anvendes fortrinnsvis ved fremstilling av elektroder i henhold til oppfinnelsen under anvendelse av den ene eller den annen av de ovenfor nevnte fremgangsmåter.
De varmefaste partikler eller fibre kan foreligge i hvert malinglag som påføres for oppbygging av overtrekket eller belegget .
Når det varmefaste materiale anvendes i form av fibre med midlere lengde større enn 50 ym og avsettes på overflaten av malinglaget etter at dette er påført underlaget og mens det fremdeles er i flytende tilstand, foretrekker man å tilsette fibrene bare til det første lag eller de to første lag av maling som på-føres på underlaget, dvs. at eventuelle etterfølgende malinglag deretter påføres uten ytterligere tilsetning av varmefast materiale til belegget. Når det varmefaste materiale foreligger i ikke-fibrøs partikkelform eller i form av meget korte fibre (mindre enn 50 ym midlere lengde), foretrekker man å inkorporere materialet i malingen før denne påføres på underlaget og å inklu-dere det varmefaste materiale i alle lag eller i de siste lag av maling-som påføres for oppbygging av belegget.
Ved foretrukne elektroder ifølge oppfinnelsen omfatter grunnmassen i belegget i det minste ett metall av platinagruppen i elementær og/eller oksydert tilstand og et oksyd av i det minste ett filmdannende metall. For fremstilling av disse foretrukne elektroder er egnede termisk spaltbare forbindelser av platinametallene til bruk i de nevnte malinger, halogenidene og halogensyre-kompleksene av platinametallene, f.eks. RuCl^» RhCl,, H-PtCl,f H-IrCl, og organoforbindelser av platinametal-
6 Z o Z b
lene, eksempelvis resinater og alko-oksyder av disse metaller. Egnede termisk spaltbare forbindelser av de filmdannende metaller er alkoksyder, alkoksy-halogenider hvor halogenet er klor, brom eller fluor, og resinater av disse metaller. Mest fore-trukket er - særlig når eleketrodeunderlaget som skal belegges, består av titan eller en titanlegering - alkyl-ortotitanatene, partielt kondenserte (hydrolyserte) derivater av disse, som vanligvis betegnes som alkylpolytitanater, og alkylhalogentitana-ter i hvilke halogenet er klor, brom eller fluor, spesielt de forbindelser av disse klasser hvor alkylgruppene inneholder 2-4 karbonatomer hver.
Malingen fremstilles ved at man oppløser eller dispergerer en termisk spaltbar forbindelse av minst ett metall fra platinagruppen og en termisk spaltbar forbindelse av minst ett filmdannende metall i en væskeformig bærer, fortrinnsvis en lavere alkohol, eksempelvis en alkohol inneholdende 2-6 karbonatomer præ molekyl. De varmefaste partikler og fibre suspenderes i denne maling hvis de skal påføres elektrodeunderlaget samtidig med malinghinnen.
Når platinagruppemetallet skal være tilstede i grunnmassen i det ferdige belegg helt eller overveiende i den elementære tilstand, tilsettes et reduksjonsmiddel, eksempelvis linalool i malingen, og temperaturen ved hvilken malinglaget brennes, holdes ved ca. 450°C eller derunder.
Overtrekket på den ferdige elektrode består meget hensiktsmessig av en blanding av platinametalloksyd og oksyd av filmdannende metall inneholdende 5-65 vektprosent, fortrinnsvis 25 - 50 vektprosent, av platinametalloksyd som danner den nevnte grunnmasse, sammen med partikkelformig og fibrøst varmefast materiale innleiret i grunnmassen i en mengde mellom 5 og 95 volumprosent beregnet på totalvolumet av bestanddelene i overtrekket, som angitt i det foregående.
De mest foretrukne elektroder ifølge oppfinnelsen til bruk som anoder i kvikksølvkatodeceller omfatter et bæreorgan av titan eller en legering basert på titan med et belegg omfattende 20 - 90 volumprosent, som angitt ovenfor, av det ikke-ledende partikkelformige eller fibrøse varmefaste materiale, spesielt zirkoniumsilikat, i en grunnmasse av rutheniumdioksyd og titandioksyd inneholdende 50 - 75 vektprosent tiandioksyd (mest hensiktsmessig 65 - 70 vektprosent titandioksyd). I henhold til en modifikasjon av denne utførelsesform av oppfinnelsen kan imidlertid opptil 50 vektprosent rutheniumdioksyd og titandioksyd i grunnmassen erstattes med tinndioksyd og/eller germaniumdioksyd og/eller oksyder av antimon, som beskrevet i søkerens britiske patent nr. 1 354 897. Foretrukne overtrekk av denne modifiserte type består av en grunnmasse som er en trekomponentblanding av 27 - 45 vektprosent rutheniumdioksyd, 26 - 50 vektprosent titandioksyd og 5 - 48 vektprosent tinndioksyd sammen med 20 - 90 volumprosent partikkelformig og fibrøst varmefast materiale, spesielt zirkoniumsilikat.
Som en ytterligere modifikasjon kan overtrekkene omfatte tinndioksyd; germaniumdioksyd og oksyder av antimon som ennvi-dere inneholder en klorutiadningskatalysator som ikke er et edelmetall eller et edelmetalloksyd. Foretrukne overtrekk av denne type består av en grunnmasse som er en trekomponentblanding av tinndioksyd og oksyder av antimon (beregnet som Sb2C>2) i vekt-forholdet Sn02 : Sb203 fra 5 : 1 til 100 : 1 og 0,1 - 1,0 vektprosent mangandifluorid, sammen med 20 - 90 volumprosent ikke-ledende partikkelformig og fibrøst varmefast materiale.
Disse modifiserte overtrekk fås hensiktsmessig ved at termisk spaltbare forbindelser av tinn og/eller germanium og/eller antimon tilsettes i malingen. Egnede termisk spaltbare forbindelser av tinn, germanium og antimon innbefatter alkoksydene av disse respektive elementer, deres alkoksy-halogenider hvor halogenet er klor, brom eller fluor, og antimonhalogenider.
Det vil forstås at de relative andeler av termisk spaltbare forbindelser av platinametall, filmdannende metall og/eller tinn og/eller germanium og/eller antimon i den maling som anvendes for grunnmassen i elektrodebelegget, reguleres slik at de på ba-sis av kjemisk ekvivalens tilsvarer de relative mengder av disse elementer og/eller deres oksyder som ønskes i grunnmassen.
Elektrodene ifølge oppfinnelsen er særlig anvendbare som anoder i kvikksølvkatodeceller for elektrolyse av alkaliklorid-oppløsninger, men de kan også anvendes i andre elektrokjemiske prosesser, herunder andre elektrolytiske prosesser, elektroka-talyse som f.eks. i brenselsceller, elektrosyntese og katodisk
beskyttelse.
De følgende eksempler vil ytterligere belyse oppfinnelsen:
Samirtenligningseksempel 1
3 g rutheniumtriklorid inneholdene 40 vektprosent ruthenium ble oppløst i 18,75 g n.pentanol. Til denne oppløsning ble det tilsatt 12 g tetra-n-butylortotitanat og 4,5 g "Zircosil" 5 - et zirkoniumsilikat med midlere partikkelstørrelse på 1,25 pm, fremstilt av Associated Lead Manufacturers Limited ("Zircosil" er et registrert varemerke). Denne sammensetning ble valgt med sikte på å oppnå et endelig belegg med sammensetning på volum-basis som følger: ca. 53% ZrSiO^ og 47% titan- og rutheniumdioksyder. Malingen ble blandet meget godt og ble ved sprøyting på-ført en tidligere etset tiananode-seksjon for eksperimentelle formål bestående av 6 parallelle blader med lengde på 140 mm og høyde på 6 mm og tykkelse på 1 mm. De øvre kanter av bladene ble ved den ene ende festet til en strømtilførselsseksjon av 3 mm tykt titan og ved den andre ende til et vinkelstykke av 2 mm tykt titan, slik at bladene var stivt understøttet og an-ordnet parallelle.
Etter at et malinglag var påført på titananodeseksjonen, ble malingen tørket ved 180°C og deretter brent i luft ved 450°C, hvorved malingen ble omdannet til ruthenium- og titanoksyder. Etter kjøling ble enda et malinglag påført, tørket og brent. Dette ble gjentatt inntil et tilstrekkelig antall malinglag var påført. Det totale overtrekk av oksyder pluss zirkoniumsilikat etter brenning tilsvarte 75 g belegg pr. kvadratmeter projisert anodeoverflate.
En lignende titananode-seksjon ble belagt på samme måte, denne gang dog uten "Zircosil" 5 i malingen. Ved normal elektrolyse gikk det like stor strøm gjennom begge anoder under de samme betingelser med hensyn til temperatur, saltoppløsningens styrke, cellespenning etc. Men ved nedsenking i kvikksølvkato-den til en dybde på 4 mm var strømmen gjennom den prøve som inneholdt "Zircosil" 5 i belegget, bare 260 A, mens den prøve som bare var belagt med oksyder av ruthenium og titan, viste en kort-slutningsstrøm større enn 1000 A.
Den strøm som gikk gjennom prøven som var overtrukket med "Zircosil" 5 i en grunnmasse av blandede ruthenium- og titanoksyder, kunne helt ut forklares ved elektrolysen i det tynne sjikt av saltoppløsning som omgav bladene; man fikk således praktisk talt ingen kortslutningsstrøm ved direkte elektrisk kontakt mellom anoden og kvikksølvamalgam-katoden.
Sammenligningseksempel 2
26,7 g "Hanovia 05X", en flytende, blank platinamaling som lages av Engelhard Industries Limited, ble fortynnet med 13,3 g fortynningsessens. Til denne oppløsning tilsattes 4,5 g "Zircosil" 5. Malingen ble godt blandet og påført på en etset titananodeseksjon av den i sammenligningseksempel 1 beskrevne art.
I dette tilfelle ble prøven tørket ved 180°C og deretter brent ved 450°C etter hver påføring av maling, hvorved man fikk et overtrekk bestående av en grunnmasse av elektrokatalytisk aktivt platinametall inneholdende det uorganiske varmefaste materiale i dispergert tilstand. Det totale endelige overtrekk tilsvarte 36 g (platina pluss ZrSi04) pr. kvadratmeter projisert anodeflate. Dette belegg tilsvarte en sammensetning på volum-basis av ca. 9% platina og 91% zirkoniumsilikat (ZrSi04). De således overtrukne titanbånd hadde en lav overspenning for klor-utvikling (80 mV ved 10 kA/m 2) og viste en strømstyrke på bare 2 - 4 A pr. cm titanbånd ved nedsenking til en dybde på 4 mm i flytende kvikksølv under et spenningsfall på 4,2 volt. Et lignende belegg fremstilt av "Hanovia 05X"-maling, men denne gang uten tilsetning av "Zircosil" 5, slapp gjennom en kraftig'strøm (større enn 100 A/cm) så snart prøveanoden berørte kvikksølvover-flaten.
Sammenligningseksempel 3
En maling ble blandet som i sammenligningseksempel 1 med unntagelse av at 9 g "Zircosil" F ble tilsatt istedenfor 4,5 g "Zircosil" 5. "Zircosil" F er et zirkoniumsilikat med midlere partikkelstørrelse på 25 um (fremstilles av Associated Lead Manufacturers Limited). Denne vektsammensetning tilsvarte en vo-lumsammensetning for det endelige belegg på ca. 31% titan- og rutheniumdioksyder pluss 69% ZrSiO^. Denne maling ble påført på samme måte som i sammenligningseksempel 1, og gav et like tilfredsstillende belegg med hensyn til størrelsen av strømmen under kortslutningsbetingelser.
Sammenligningseksempel 4
En maling med samme sammensetning som sammenligningseksempel 3, ble påført på en anode i full størrelse (0,1 m 2). Det totale overtrekk av oksyder av ruthenium og titan pluss zirkoniumsilikat var på 7,5 g. Denne anode ble montert i en kvikk-sølvcelle ved siden av en anode som på alle måter var lik den førstnevnte med unntagelse av at "Zircosil" F ikke var tilsatt i belegget. Under en kortvarig kontakt mellom disse anoder og kvikksølvkatoden fikk den anode som inneholdt "Zircosil" F i belegget, en strøm på 4 - 5 kA, mens anoden som var uten "Zircosil" F i belegget, under de samme betingelser fikk en strøm på 17 kA.
Sammenligningseksempel 5
En maling ble laget av 3 g rutheniumtriklorid og 12 g tetra-n-butyl-ortotitanat i 25 g n-pentanol, og til dette tilsattes 0,214 g "Zircosil" 5. Flere lag av denne maling ble på-ført på en titananode-seksjon som i sammenligningseksempel 1. Malingens sammensetning ble tilpasset slik at man skulle få et belegg inneholdende 5 volumprosent zirkoniumsilikat-partikler i en grunnmasse av 95 volumprosent ruthenium- og titandioksyder. Et bånd av denne belagte seksjon ble nedsenket til en dybde på 4 mm i ikke-strømmende kvikksølv under en 21,5 vektprosents NaCl-løsning og en spenning på 3,5 volt. Totalstrømmen var 1,12 A pr. cm lengde av titananodebåndet. En annen anodeseksjon ble også overtrukket med en lignende maling, men i dette tilfelle ble "Zircosil" 5 ikke tilsatt; denne seksjon slapp gjennom en strøm på 2,9 A pr. cm lengde av båndet under de samme for-søksbetingelser.
Sammenligningseksempel 6
En alternativ metode til fremstilling av kortslutningsre-sistente belegg er å tilsette det partikkelformige varmefaste
materiale bare i de ytre lag av belegget. To anodeblad-seksjo-ner ble overtrukket på den i sammenligningseksempel 1 beskrevne måte, uten tilsetning av varmefast materiale, dvs. bare med ruthenium- og titanoksyder. Det totale belegg utgjorde 52 g/m<2 >projisert areal. To og tre lag av maling inneholdende 3 g rutheniumtriklorid, 12 g tetra-n-butyl-ortotitanat, 4 g "Zircosil"
F og 25 g n-pentanol ble så påført, tørket og brent på samme måte som i de foregående eksempler. Denne fremgangsmåte gav belegg inneholdende ialt ca. 12 volumprosent og 17 volumprosent zirkoniumsilikat. Når disse anoder ble underkastet den i sammenligningseksempel 5 beskrevne prøve, slapp de gjennom strøm-styrker på henholdsvis 1,41 og 1,06 A pr. cm lengde av titanbånd .
Sammenligningseksempel 7
En maling ble fremstilt av 3 g rutheniumtriklorid, 12 g tetra-n-butyl-ortotitanat i 50 g n-pentanol, og til dette tilsattes 77,4 g "Zircosil" F. Flere lag av denne maling ble på-ført en anodeblad-seksjon og brent som i sammenligningseksempel 1. Malingens sammensetning ble beregnet slik at den ville gi et belegg inneholdende 95 volumprosent "Zircosil" F og 5 volumprosent ruthenium- og titanoksyder. Denne anode ble utprøvet i en kvikksølvcelle, idet den ble nedsenket i en kvikksølvstrøm, hvor kvikksølvets overflatehastighet var 30 cm pr. sekund. Ved en nedsenkingsdybde på 3 mm og en spenning på 4,2 volt fikk man en strømstyrke på 133 A. Under lignende forsøksbetingelser med en prøve som var belagt som angitt ovenfor med ruthenium- og titanoksyder uten zirkoniumsilikat fant man strømstyrker på over 1000 A.
Sammenligningseksempel 8
En maling ble fremstilt av 3 g rutheniumtriklorid, 12 g tetra-n-butyl-ortotitanat i 25 g n-pentanol. Til dette tilsattes 0,22 g "Saffil" (en zirkoniumdioksyd-holdig fiber med en diameter på 2 pm og en midlere lengde på 20 pm). Malingens sammensetning var slik at den gav et overtrekk inneholdende 5 volumprosent Zr02 i 95 volumprosent titan- og rutheniumoksyder.
En anodeseksjon ble overtrukket med denne maling som i sammenligningseksempel 1, og prøven ble underkastet den i sammenligningseksempel 7 beskrevne korts lutningsprøve. Ved like over 1 mm nedsenkningsdybde og med en spenning på 4,2 volt fikk man en strømstyrke på 600 A. I et lignende forsøk hvor det ble anvendt en anodeseksjon overtrukket med bare ruthenium- og titanoksyder fikk man en strømstyrke på over 700 A.
Sammenligningseksempel 9
En maling ble fremstilt av 3 g rutheniumtriklorid, 12 g tetra-n-butyl-ortotitanat i 25 g n-pentanol. Til dette tilsattes 9 g "Zircosil" 200. Dette er et zirkoniumsilikat-pulver av en noe grovere kvalitet enn "Zircosil" F: mens "Zircosil" F males slik at det passerer en sikt (British Standard) med åpninger på 53 ym, males "Zircosil" 200 slik at det passerer en sikt
(British Standard) med åpninger på 75 ym. Denne maling ble på-ført i flere lag på en titananodeseksjon på samme måte som i sammenligningseksempel 1. Malingens sammensetning var slik at man fikk et belegg inneholdende 69 volumprosent zirkoniumsilikat og 31 volumprosent ruthenium- og titandioksyder. Et bånd av anodeseksjonen ble nedsenket til en dybde på 4 mm i ikke-strømmende kvikksølv i et lignende forsøk som det i sammenligningseksempel 5 beskrevne. Man fikk en strøm på 0,88 A pr. cm lengde av titanbåndet, mens et belegg som ikke inneholdt zirkoniumsilikat, gav en strøm på 2,9 A pr. cm lengde av båndet under samme forsøksbetingelser.
Sammenligningseksempel 10
Et belegg bestående av oksydene av antimon og tinn og man-ganfluorid ble fremstilt og påført en etset titananode-seksjon ved den følgende fremgangsmåte: 18 g antimontrioksyd ble kokt i konsentrert salpetersyre inntil utviklingen av nitrogenoksyder opphørte. 84 g metallisk tinn ble oppløst i konsentrert salpetersyre under oppvarming, og det utfelte tinndioksyd som ble dannet, ble grundig blandet med det utfelte antimonoksyd og oppvarmet en stund til i konsentrert salpetersyre. Den utfelte blanding ble vasket fri for
syre og tørket i luft ved 200°C. Til de tørkede blandede oksyder tilsattes 3 vektprosent mangandifluorid. Den resulterende blanding ble presset til pellets (ca. 7 kp/cm 2) og brent i luft i en ovn ved 800°C i 24 timer. Etter brenningen ble blandingen knust og partikkelstørrelsen redusert til mindre enn 60 ym. Den ble så komprimert til pellets og brent som før ved 1000°C i 24
timer. Det resulterende materiale ble knust og partikkelstørrel-sen redusert til mindre enn 5 ym ved maling i kulemølle.
En oppløsning av en alkoksy-tinn-forbindelse ble fremstilt ved at en blanding av 15 g tinn (IV) -klorid og 55 g n-amyl-alkohol ble kokt under tilbakeløp i 24 timer. I den resulterende oppløsning oppløstes 2,13 g antimontriklorid.
En blanding egnet til belegning av et elektrodeunderlag ble fremstilt ved at man suspenderte 0,17 g av det ovenfor erholdte blandede fluorid/oksyd-materiale og 0,67 g "Zircosil" 5 i 3,6 g antimontriklorid-alkoksytinn-oppløsning. Dette belegningsmate-riale ble påført på et bånd av titan som natten over var be-handlet i en varm syreoppløsning for etsing av overflaten og deretter vasket og tørket. Malingbelegget ble tørket i en ovn ved 80°C og oppvarmet i en ovn i luft ved 450°C i 15 minutter, hvorved belegget i det vesentlige ble omdannet til en grunnmasse av oksydene av antimon og tinn sammen med mangandifluorid med zirkoniumsilikat-partikler innleiret deri. Hele belegningsope-rasjonen og varmebehandlingen i luft ved 450°C ble så gjentatt tre ganger, hvorved beleggets tykkelse ble øket. Belegget inneholdt ca. 59 volumprosent zirkoniumsilikat i 41 volumprosent Sn02/Sb203/MnF2 (i vektandelene henholdsvis 85%, 14% og 1%).
En seksjon av dette belagte bånd ble så utprøvet med hensyn til kortslutningsmotstand i kvikksølvamalgam som beskrevet i sammenligningseksempel 5. Med en spenning på 3,5 volt og en 21,5 vektprosents NaCl-oppløsning fant man en totalstrøm på 0,20 A pr. cm lengde av titanbåndet.
Sammenligningseksempel 11
Forsøk A:
En titanelektrode omfattende 54 bla der, høyde 6 mm og tykkelse 1 mm, ble i 8 timer holdt neddykket i en 10% oksalsyreopp-løsning ved 80°C for etsning av elektrodeoverflaten. Elektroden ble deretter tatt ut av oppløsningen, vasket med vann og tørket. Deretter ble åtte overtrekk av en maling bestående av 76,8 g RuCl-j-hydrat, 625 g n-pentanol, 300 g tetrabutyl-titanat og 112,5 g zirkoniumsilikat-partikler ("Zircosil" 5) påført på elektrodebladene, idet hvert overtrekk ble tørket i 10 minutter ved 180°C og brent i 20 minutter ved 400°C før det neste overtrekk ble påført.
Det resulterende belegg besto av RuO^ og Ti02 i vektforhol-det 34 : 66, samt 50,9 vektprosent zirkoniumsilikat-partikler. En 3 cm lang prøve ble klippet fra et elektrodeblad og montert som anode i en elektrolysecelle med strømmende kvikksølvkatode, i hvilken mettet natriumklorid-oppløsning ble elektrolysert ved en spenning på' 4,2 volt. Anodebladet ble så holdt neddykket til en dybde på 3 mm i kvikksølvet i 3 minutter, og kortslutnings-strømstyrken ble målt. Deretter ble anodebladet tatt ut, og elektrolyse ble utført i 7 minutter på vanlig måte. Denne sy-klus, det vil si kortslutning og vanlig elektrolyse, ble gjentatt ytterligere 15 ganger, idet kortslutnings-strømstyrken ble målt hver gang.
Kortslutnings-strømstyrken varierte mellom 4,7 og 7,7 A pr. cm anodeblad.
Forsøk B:
Fremgangsmåten i forsøk A ble gjentatt med unntagelse av at zirkoniumsilikat-partiklene i malingen ble erstattet med 87,5 g Zr02~fibre.
Belegget på elektroden besto av RuO-, og Ti02 i vektforhol-det 34 : 66, samt 44,6 vektprosent Zr02~fibre.
I dette forsøk varierte kortslutnings-strømstyrken mellom 3,0 og 4,3 A pr. cm anodeblad.
Eksempel i henhold til oppfinnelsen
En maling laget av 3 g rutheniumtriklorid (inneholdende 40 vektprosent Ru), 18,75 g n-pentanol, 12 g tetra-n-butyl-ortotitanat, 3 g "Zircosil" 5 og 2 g "Saffil" (en zirkoniumoksyd-holdig fiber med en diameter på 2 ym og en midlere lengde på 20 ym) ble fremstilt og anvendt som anode-belegg, hvorved det erhold-tes et belegg bestående av 19% Zr02, 35% ZrSi04 og 46% Ru02/Ti02. Flere lag av denne maling ble påført på en forsøksanode som i sammenligningseksempel 1. Ved normal elektrolyse slapp denne anode gjennom den samme strøm som anoden inneholdende "Zircosil" 5 i sammenligningseksempel 1. Nedsenket i kvikksølv slapp denne prøveanode gjennom en liten kortslutningsstrøm. For å illu-strere disse beleggenes kortslutningsmotstand ble kontaktmotstanden mellom kvikksølv og anodeoverflaten målt under standard-betingelser for beleggene bestående av (1) ruthenium- og titanoksyder alene, (2) ruthenium- og titanoksyder og "Zircosil" 5 som i sammenligningseksempel 1, og (3) det belegg som beskrives i dette eksempel.
Kontaktmotstanden var henholdsvis 0,011 ohm.cm 2, 0,11
2 2
ohm.cm og 1,96 ohm.cm . Jo høyere kontaktmotstanden mellom kvikksølv og anodeoverflaten er, desto lavere vil kortslutnings-strømmen være.
Det vil ses at elektroden ifølge oppfinnelsen i eksemplet ovenfor viste en markert høyere kontaktmotstand enn den elektrode hvor det varmefaste materiale bare besto av zirkoniumsilikat-partikler. Andre forsøk har vist. at elektroden ifølge oppfinnelsen har en relativt lang levetid i praktisk bruk.
Claims (1)
- Elektrode for elektrokjemiske prosesser, bestående av et bæreorgan av et oksydfilmdannende metall, eventuelt en oksydfilmdannende metallegering, med et elektrokatalytisk aktivt belegg som består av en grunnmasse av et elektrisk ledende materiale med elektrokatalytiske egenskaper, og zirkoniumdioksyd-fibre som er innleiret i grunnmassen, karakterisert ved at det i grunnmassen også er innleiret zirkoniumsilikat-partikler med en partikkelstør-relse på 0 ,05 - 200 jjm.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB49898/73A GB1484015A (en) | 1973-10-26 | 1973-10-26 | Electrodes for electro-chemical processes |
GB617574 | 1974-02-11 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO743846L NO743846L (no) | 1975-05-26 |
NO148860B true NO148860B (no) | 1983-09-19 |
NO148860C NO148860C (no) | 1983-12-28 |
Family
ID=26240492
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO74743846A NO148860C (no) | 1973-10-26 | 1974-10-25 | Elektrode for elektrokjemiske prosesser |
Country Status (16)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5615469B2 (no) |
AR (1) | AR210321A1 (no) |
AT (1) | AT340448B (no) |
BR (1) | BR7408964A (no) |
CH (1) | CH603820A5 (no) |
DD (1) | DD115429A6 (no) |
DE (1) | DE2451092C2 (no) |
ES (1) | ES431391A2 (no) |
FI (1) | FI58165C (no) |
FR (1) | FR2249183A2 (no) |
IL (1) | IL45883A (no) |
IN (1) | IN143553B (no) |
IT (1) | IT1046375B (no) |
NL (1) | NL170649C (no) |
NO (1) | NO148860C (no) |
SE (1) | SE442520B (no) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5137877A (en) * | 1974-09-27 | 1976-03-30 | Asahi Chemical Ind | Denkaiyodenkyoku oyobi sonoseizoho |
JPS5477286A (en) * | 1977-12-02 | 1979-06-20 | Tdk Corp | Manufacture of insoluble electrode |
JPS54125197A (en) * | 1978-03-24 | 1979-09-28 | Berumeretsuku Denkiyoku Kk | Electrolytic electrode and its manufacture |
DE3112739A1 (de) * | 1981-03-31 | 1982-10-07 | Bosch Gmbh Robert | "strukturstabile elektrode fuer festelektrolyte fuer elektrochemische anwendungen sowie verwendung einer solchen elektrode in elektrochemischen messfuehlern zur bestimmung des sauerstoffgehaltes in gasen" |
DE102013202144A1 (de) * | 2013-02-08 | 2014-08-14 | Bayer Materialscience Ag | Elektrokatalysator, Elektrodenbeschichtung und Elektrode zur Herstellung von Chlor |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1402414A (en) * | 1971-09-16 | 1975-08-06 | Ici Ltd | Electrodes for electrochemical processes |
-
1974
- 1974-10-14 IN IN2285/CAL/1974A patent/IN143553B/en unknown
- 1974-10-20 IL IL7445883A patent/IL45883A/en unknown
- 1974-10-21 NL NLAANVRAGE7413753,A patent/NL170649C/xx active
- 1974-10-24 SE SE7413417A patent/SE442520B/xx not_active IP Right Cessation
- 1974-10-24 AT AT857374A patent/AT340448B/de not_active IP Right Cessation
- 1974-10-24 IT IT7428772A patent/IT1046375B/it active
- 1974-10-25 NO NO74743846A patent/NO148860C/no unknown
- 1974-10-25 CH CH1435574A patent/CH603820A5/xx not_active IP Right Cessation
- 1974-10-25 JP JP12261574A patent/JPS5615469B2/ja not_active Expired
- 1974-10-25 BR BR8964/74A patent/BR7408964A/pt unknown
- 1974-10-25 AR AR256267A patent/AR210321A1/es active
- 1974-10-25 FI FI3130/74A patent/FI58165C/fi active
- 1974-10-28 DD DD181965A patent/DD115429A6/xx unknown
- 1974-10-28 DE DE2451092A patent/DE2451092C2/de not_active Expired
- 1974-10-28 FR FR7436034A patent/FR2249183A2/fr active Granted
- 1974-11-14 ES ES431391A patent/ES431391A2/es not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE7413417L (no) | 1975-04-28 |
JPS5078572A (no) | 1975-06-26 |
NO743846L (no) | 1975-05-26 |
IT1046375B (it) | 1980-06-30 |
NL170649C (nl) | 1982-12-01 |
AT340448B (de) | 1977-12-12 |
DD115429A6 (no) | 1975-10-05 |
SE442520B (sv) | 1986-01-13 |
FI313074A (no) | 1975-04-27 |
NO148860C (no) | 1983-12-28 |
FI58165C (fi) | 1980-12-10 |
ES431391A2 (es) | 1977-07-01 |
AU7426774A (en) | 1976-04-15 |
DE2451092A1 (de) | 1975-04-30 |
FI58165B (fi) | 1980-08-29 |
CH603820A5 (no) | 1978-08-31 |
JPS5615469B2 (no) | 1981-04-10 |
DE2451092C2 (de) | 1987-01-29 |
BR7408964A (pt) | 1976-05-04 |
AR210321A1 (es) | 1977-07-29 |
IL45883A (en) | 1977-06-30 |
FR2249183B2 (no) | 1978-11-03 |
ATA857374A (de) | 1977-04-15 |
FR2249183A2 (en) | 1975-05-23 |
IN143553B (no) | 1977-12-24 |
NL7413753A (nl) | 1975-04-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3882002A (en) | Anode for electrolytic processes | |
US3663280A (en) | Electrodes for electrochemical processes | |
KR890001217B1 (ko) | 복합전극 | |
Abbasi et al. | An investigation of the effect of RuO2 on the deactivation and corrosion mechanism of a Ti/IrO2+ Ta2O5 coating in an OER application | |
US3853739A (en) | Platinum group metal oxide coated electrodes | |
US3875043A (en) | Electrodes with multicomponent coatings | |
US3773554A (en) | Electrodes for electrochemical processes | |
US3869312A (en) | Electrodes and electrochemical processes | |
US3776834A (en) | Partial replacement of ruthenium with tin in electrode coatings | |
EP1670973B1 (en) | Electrode | |
NO341164B1 (no) | Kloratanodebelegg med jevn overflatemorfologi | |
CA1060383A (en) | Anode for electrolytic processes | |
CA1058552A (en) | Electrodes | |
US3986942A (en) | Electrolytic process and apparatus | |
DE2405010A1 (de) | Elektrode fuer elektrochemische prozesse | |
JP3883597B2 (ja) | 金属基質または金属被覆した伝導基質上に改良された電気触媒混合酸化物被膜をつくるための新規な安定な被覆溶液、およびそのような溶液から製造される寸法安定性陽極 | |
NO138535B (no) | Elektrode for elektrokjemiske prosesser, samt fremgangsmaate for fremstilling av en slik elektrode | |
NO148860B (no) | Elektrode for elektrokjemiske prosesser. | |
US4234405A (en) | Electrode for electrochemical processes | |
US3940323A (en) | Anode for electrolytic processes | |
Liu et al. | Effect of molar ratio of ruthenium and antimony on corrosion mechanism of Ti/Sn-Sb-RuOx electrode for zinc electrowinning | |
US4426262A (en) | Promotion of Pt-Ir catalytic electrodes with lead, tantalum, ruthenium and oxygen | |
US3922226A (en) | Anodes for mercury-cathode electrolytic cells | |
US3943042A (en) | Anode for electrolytic processes | |
KR890003514B1 (ko) | 전해용 음극과 그 제조방법 |