Способ изготовления катода Советский патент 1987 года по МПК C25B11/10 

Изобретение относится к технологии изготовления катодов, используемых в электрохимических производствах, в частности при получении гипохлори- та, хлората и др.

Цель изобретения - повышение стойкости катода при его эксплуатации.

Пример 1. Осуществляют обработку основы из титана для изготовле ния катода, при которой 3 пластины титана размером 10x10x0,5 мм обезжиривают в содовом растворе, промывают водой и. протравливают в 50%-ном растворе серной кислоты при 80°С в течение 20 мин, промывают в дистиллированной вОде и сушат при 40 С, затем окисляют в атмосфере воздуха при 550 С в течение 1 ч, на подготовленную таким способом титановую основу .наносят активное покрытие из смеси окислов палладия и титана (Pd 50 мол.%; Ti 50 мол.%).

Для нанесения активного покрытия готовят покровный раствор из исходных растворов хлорида палладия с концентрацией 0,49 моль и раствора че- тыреххлористого титана в -воде конц. 2,75 моль. Покровный раствор содержит в 1 мл 0,83 мл раствора палладия и 0,17 мл раствора титана. Наносят 3-5 слоев. После нанесения каждого слоя электроды оначала сушат при 120-150 с, затем обжигают при 420 С в течение 20 мин, последний слой в течение 40 мин. Общая закладка палладия в покрытии 4-6,5 г/м поверхности.

Образцы подвергали испытаниям при катодной поляризации в 3 %-ном

растворе NaCl при плотности тока а

0,2 А/см в условиях получения гипо- хлорита натрия в течение 200 ч. В конце электролиза обнаружено увеличение катодного потенциала на 0,3 В и заметное отслаивание покрытия. Методом вакуумной экстракции при 880 С устанавливают, что содержание додо- рода в титановых катодах после электролиза увеличивалось почти на порядок по сравнению с исходными образцами (см,таблица, образец 1а).

Титановую основу обрабатывают как изложено выше, но окислительный обжиг проводят при . При испытаниях катодов с нанесеннь1М покрытием смесью окислов палладия и титана в условиях гипохлоритного электролиза, как образец 1а, показано, что в про

5

0

5

цессе электролиза катоды имеют стабильные поляризационные характеристики. По изменению веса и визуальным наблюдениям заметной коррозии катодов не обнаружено. Содержание водорода в образцах после электролиза не увеличивается по сравнению с исходными образцами (см.таблица, образец 16),

Титановую основу обрабатывают как образец 1а, но окислительный обжиг проводят при 700 С, затем наносят покрытие. Результаты испытаний при электролизе с получением гипохло- рита натрия показаны в таблице (образец 1в) ,

Титановую основу обрабатывают, как образец 1а, но окислительный обжиг проводят при , При испытаниях катодов с нанесенным покрытием и в условиях электролиза образца 1а, обнаружено значительное отслаивание покрытия вместе с окисной пленкой и увеличение катодного потенциала (таблица, образец 1г).

Титановую основу обрабатьшают, как образцы 16,в,г, но окислительный обжиг проводят в течение 45 мин.После нанесения на основу покрытия из смеси окислов палладия и титана образцы испытывают в таких же условиях электролиза, как и образец 1а. Результаты испытаний представлены в g таблице (образцы 1д,е,ж). Титановую основу обрабатьшают как образцы 1а, б,в,г, но окислительный обжиг при всех температурах проводят 3 ч.

После нанесения такого же покрытия, как в образце 1а, проводят испытания при катодной поляризации в условиях электролиза, как в образце. 1а, Результаты испытаний показаны в таблице (образцы 1 з,и,к,л).

Вследствие идентичности результатов испытаний образцов, изготовленных на титановой основе, подвергнутой окислительному обжигу в течение 1 и 3 ч, нецелесообразно и экономически невыгодно проводить испытания образцов, подвергнутых более длительному обжигу.

Пример. Ти гановую основу (3 пластины размером 10x10x0,5 мм) 5 обрабатьгоают, как в примере 1 (образец 1а). На обработанную основу наносят термохимическим путем платиновое покрытие. Покровный раствор для нанесения покрытия готовят на основе

0

0

5

0

хлорплатината с концентрацией платины 100 г/л. После нанесения раствора на поверхность титана проводят сушку и термообработку в таком же режиме, как при нанесении покрытия из смеси окислов палладия и титана (пример 1, образец 1а). Наносят 3 слоя. Общая закладка платины в покрытии 9 г/м поверхности. Полученные образцы испытаны при электролизе 1 М раствора серной кислоты при плотности тока 0,2 А/см в течение 20 ч электролиза.

Результаты испытаний показаны в таблице (образец 2).

П р и м е р 3. Образцы с покрытием смесью окислов палладия и титана на титановой основе, обработанной как в примере 1 образец 1а, испытаны при катодной поляризации в течение 200 ч электролиза при плотности тока 0,2 А/см (в условиях получения хлорита натрия концентрация NaCl 100 г/л NaClO 400 г/л). Результаты испытаний показаны в таблице (образец 3).

Титановую основу обрабатьтают как в примере 1, образец 1а. Затем на подготовленную таким способом поверхность титана гальваническим путем наносят палладиевое покрытие из аммиачного электролита палладирова- ния. Толщина покрытия 3-5 мкм. Образцы испытаны при катодной поляризации в течение 200 ч электролиза при плотности тока 0,2 А/см в растворе NaCl 30 г/л в условиях получения ги- похлорита.

П р и м е р 4,Титановую основу в виде пластины размером 10x10 х X 0,5 мм обрабатывают по известному способу. Поверхность титана подвергают термообработке на воздухе при 550 с в течение 1 ч, а затем протравливают в 50%-ном растворе серной кислоты при 80°С в течение 0 мин. На подготовленную таким способом основу нанесено по.крытие смесью окислов палладия и титана (Pd 50 мол.%; Ti 50 мол.%), как в примере 1, образец 1а. Образцы испытаны при катодной поляризации, как в примере 1, образец 1а. После 200 ч электролиза начинается отслаивание покрытия и разрушение титановой основы, а содержание водорода повьшается в 3 раза по сравнению с исходным образцом (таблица, образец 4а).

Титановую основу обрабатьгеают,как в примере 4, образец 4а, но предварительную термообработку проводят при 600°С в течение 1 ч. На обработанную основу наносят покрытие смесью окислов палладия и титана,как

0 в примере 1, образец 1а. Полученные образцы испытывают при электролизе в таких же условиях получения гипо- хлорита натрия, как в примере 1, образец 1а. Результаты испытаний пока5 заны в таблице (образец 4б).

К ак видно из данных таблицы, осуществление обработки титановой основы для изготовления катода с новой последовательностью операции, а именQ но травление перед окислительным обжигом в сочетании с проведением окислительного обжига в узком интервале температуры (при бОО-ТОО с) и в течение 1-3 ч обеспечивает получение ка5 тода, обладающего стойкостью к наво- дораживанию и коррозии в процессе электролиза различных (хлоридных, хлоратных, сернокислых) растворов при низком стабильном потенциале электро0 ДЗ, т.е.- обладает существенными отличиями .

Термообработка при температуре ниже и меньше чем 1 ч приводит к быстрому наводораживанию и разрушению титановой основы, что не позволяет применять ее в качестве катода, а термообработка при температуре выше 700°С приводит к отслаиванию покрытия и быстрому росту потенциала катода в процессе его эксплуатации, т.е. не обеспечивает стабильную работу катода.

5

0

45

50

55

Форм.ула изобретения

Способ изготовления катода для электрохимических процессов, включающий обработку титановой основы окис- лйтельньш обжигом, травление и нанесение активного покрытия, содержащего металл платиновой группы и/или его оксид, отлич аю щий с я тем, что, с целью увеличения стойкости катода, травление титановой основы осуществляют перед окислительным обжигом и последний ведут при 600 - в течение 1-3 ч.

Изобретение относится к технологии изготовления катодов, используемых в электрохимических производствах, в частности при получении гипо- xjioprfTa, хлората, и позволяет повысить их стойкость. Для увеличения срока службы титановых катодов титановую основу подвергают окислительному обжигу и травлению, причем травление основы осуществляют перед ее окислительным обжигом, а обжиг проводят при температуре 600-700°С в течение 1-3 ч. После такой обработки на титановую основу известным способом наносят активное покрытие, например из смеси окислов палладия и титана (Pd 50, Ti 50 мол.%). При испытаниях такого катода, например в 3%-ном растворе NaCl при плотности тока 0,2 А/см в условиях получения гипохлори- та, показано, что в течение 200 ч электролиза катод имеет стабильные поляризационные характеристики, низкую величину потенциала. Коррозии катода и увеличения содержания водорода в титановой основе после электролиза не обнаружено. 1 табл. г с СО со ю О5