Способ изготовления электрода Советский патент 1985 года по МПК C25B11/00 

Изобретение относится к технической электрохимии, в частности к способам изготовления электродов для электролиза щелочных растворов.

Известен способ изготовления электрода путем электрохимического нанесения на металлическую подложку активного слоя в виде сплава никелькобальт из электролита, содержащего сернокислый кобальт и сульфонат никеля, при 60-65°С, плотности тока 400-600 А/м и рН раствора 3,5-3,8. Затем электрод алитируют при 700°С и выщелачивают в 30%-ном растворе щелочи l .

Недостатком способа является сложность изготовления, обусловленная необходимостью использования высоких температур игромоздкрго оборудования .

Известен также способ изготовления электрода путем нанесения на подложку дисперсного катализатора и фторопласта в соотношения 10:3. Катализа-тор готовят методом соосаждения. В 50 мл раствора солей 15 г Ni(N03)2 и 30 г Со(Юз)2- 6 HjO добавляют при непрерывном помешивании 150 мл раствора, содержащего 50 г . Образующийся при этом катализатор (15 г) отфильтровывают и высзгщивают в токе азота при 125°С 10 -; 12ч, Затем сухой-порошок смешивают с суспензией фторопласта, наносят на Ni-сетку и спекают в атмосфере азота при в течение 1 ч. Получавмый согласно этому способу электрод может работать только как катод. Потенциал такого катода при плотности тока 4000 А/м в 45%-ном растворе КОН составляет 0,112 В 2.

Недостатком способа является сложность технологии изготовления, а именно приготовление порошка катализатора, включающее операции осаждения, фильтрования, продолжительного промывания, длительного высушивания при высокой температуре, а также смешение катализатора с фторопластом и нанесение смеси на сетку. Операция смешивания порошка катализатора с суспензией требует строгого поддержаниячрН раствора, а операция нанесения смеси на сетку является очень трудоемкой, особенно при использовании электродов большого размера.

При этом приготовление активного ка тода требует большого количества катализатора 20 мг на 1 см, а расход кбальта составляет 80 мг на 1 см электрода.

Цель изобретения - упрощение способа изготовления электрода при сохранении его высокой электрохг-пчической активности.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу изготовления электрода для электрохимических процессов, включающему нанесение на никелевую подложку активного слоя, .содержащего соединения никеля, кобальта и серы, нанесение ведут погружением никелевой подложки в водный раствор, содержащий смесь нитратов никеля и кобальта в количестве 150-220 г/л, при соотношении никеля к кобальту, равном 4-3:1, и гидросульфит натрия в количестве 70-100 г при 70-90°С, проводят не менее пяти погружений с сушкой между погружениями, после последнего погружения сушку проводят 20-30 мин и повторяют все указанные операции не менее двух раз.

При нанесении активного слоя на нкелевую подложку согласно предлагаемому способу значительно упрощается изготовление электрода, при этом на подложке формируется слой, содержащийз сернистые соединения никеля и кобальта. Расход кобальта приблизительно равен 0,3 мг/см, что в 25 ра меньше, чем в известном способе.

П Р и м е р. В раствор, содержащий 160 г/л нитрата никеля и 40 г/л нитрата кобальта, добавляют раствор гидросульфита натрия концентрацией 70 г/л. В указанную смесь, нагретую до , погружают на 5 мин никелевую сетчатую или пористую подложку, после чего сушат на воздухе в течение 1 мин. Погружение осуществляют пять раз, а затем сушат на воздухе при в течение 20 мин. Затем весь процесс погружений и сушки повторяют, используя свежеприготовленную смесь солей.

Электроды испытываются в процессе электролиза 6 N раствора КОН при 70°С в качестве как катодов, так и анодов.

Потенциал электродов при различных плотностях тока приведен в табл. 1. . 311628784 Т а б л и ц а 1 А/м в 6 N КОН при 10°С харак- теристики катодов практически не меПлотность тока-. Потенциал электрода. При выходе за пределы предлагав-. (н.в. э.) . 5 мого интервала значений общего содерКатодIАнод- жания смеси нитратов никеля и кобаль- та в растворе электрохимическая 4000 0,11 1,49Данные о влиянии общей концентра10 000 -0,14 1,53 тивность электродов, работающих в ка . в табл. 2. Испытания проводятся при Готовый электрод может храниться соотношении Со(ЫОз)2 iNKNOg) 1 :4, йа воздухе длительное время. При 15 содержание гидросульфита Na 70 г/л, работе в течение двух недель при - А/м , бЖОН, 70°С. ПоказательКонцентрация нитратов, г/л 60 1 100 И50 Т200 1220 Г 250 Потенциал катода, -В (н.в.эО0,158 0,125 0,108 0,110 0,110 0,140 Потенциал анода, В 1,538 1,480 1,470 1,435 1,490 1,580 Предлагаемый интервал отношения Данные о влиянии количества количества никеля к кобальту в общейгидросульфита натрия (в г/л к общему смеси нитратов соответствует содер-объему раствора) на активность жанию кобальта в количестве 20 - 25%.электрода приведены в табл. 3. При содержании Со менее 20% потенци- 35Испытания проводятся при общей конал электрода резко возрастает, увели-, центрации нитратов кобальта и никечение содержания Со выше 25% нецелесооб-ля 200 г/л. . Соотношение NiCNO) : разно, так как практически не влияет на:Со(Шз)2.4:1, А/м , 6 ЖОН, электрохмическую активность электрода.70.С. ПоказательКонцентрация гидросульфита натрия, г/л 40 Г 70 I 120 I 150 I 200 | 270 Потенциал катода, -В0,145 0,110 0,105 0,130 0,153 0,167 Анода, В - 1,523 1,485 1,470 1,506 1,520 1,530 няются. активность электрода ухудшается. 10 циисолей Co(NO)2 и Ni(NOj)2Ha акчестве катодов и анодов, приведена Таблица2 О. ТаблицаЗ

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЖКТРОДА для электрохимических процессов, включающий нанесение на никелевую подложку активного слоя, содержащего соединения никеля, кобальта и серы, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа при сохранении высокой электрохимической ак тивности электрода, нанесение ведут погружением, никелевой подложки в водный раствор, содержащий( смесь нитратов никеля и кобальта в количестве 150-220 г/л, при соотношении никеля к кобальту, равном 4-3:1, и гидросульфит натрия в количестве 70120 г/л при 70-90 с, проводят не менее пяти погружений с сушкой между погружениями, после последнего погружения сушку проводят 20-30 мин и повторяют все указанные операции не менее двух раз. СП

При проведении окончательной сушки электрода в течение менее 20 мин снижается стабильность его работы во времени. Сушка более 30 мин практически не влияет на характеристику электрода. I.1162878 Данные о влиянии числа погружений при одном цикле обработки на электрохимические характеристики катодов при оптимальном составе раствора и других технологических, параметров приве дены в табл. 4.

ТаблицаА

0,154 0,127 0,110 0,110

1,507 1,501 1,48 1,49

Данные о влиянии числа циклов обработки на электрохимические характе-25

ристики катодов при оптимальном составе раствора и других технологичес ких параметров приведены в табл. 5. Поте да-,

Потенциал ано1,153 1,48 1,48 10 да, В

Предлагаемый способ изготовления ёлектрода по сравнению с известным позволяет значительно упростить процесс изготовления за счет исключения целого ряда сложных и трудоемких операций- и необходимости использования специального оборудования. Предлагаемый способ может быть легко автоматизирован.

Кроме -того, электроды,изготовленные предлагаемым способом,могут быть использованы в электрохимическом прои анодов при сохранении их .достаточно высокой электрохимической активности. ТаблицаЗ нциал като-В(н.в.э.) 0,1780,1100,105. цессе как в качестве катодов, так