Электролит для электролиза воды Советский патент 1988 года по МПК C25B11/10 C25B1/02 

4ib

СО

Изобретение относится к .;тоо- химическ м производствам 5 в частности к электролизу водных растворов с целью получения водорода и кисло- ,. рода ,

Цель изобретения - создание электролита на основе ги,Црокарбоната калия для электрохимического разложения на пористых титановых эле- IQ ктродах, который улучшал бы энергетику процесса, не вызывая разрушения активного покрытия на титане,,

Исследования проводиоти в электрохимической ячейке ЯСЭ-2 с помощью 15 потенциостата П-5828 в интервале потенциалов 0,76-8,0 В при скорости развертки 2 В/мин. Запись ;ютенциодина- мических кривых произво;;н.аи на дзух- координатном самописце 3 -mKN;;-620,, О 1 20 С целью получения воспр.оизвсаив ых данных на поверхности тктана элек- трохимически формировался диоксид титана при циклировании в течение 30 мин.25

Г; редлага емый электролит и прототип ,1тывали при электрохимиче- сксзм разложении воды на пористых ти та}-:ов 1х электродах, пшспытьк смешан- ,.ул оксидами GrCdNiCo,,C и LuNiCo,,Of, 30 перозскитиой структуры iipii габаритной 11лотн 5сти тока 500 A/V; в течение 50 сут неггрерывной работь;. На работающих ячейках периодически снимали зольт-амперные хар,:1ктеристики, .,с позволяющие судить об э 1ергету гке процесса.

Для достижения указанн,ой цели в известный электролит с содержанием гидрокарбоната калия 3,0-3, г-зкв Q на 1 л водного раствора, согласно изобретению, дополнительно вводят 0,15-0,20 г-экв карбонат;;; тетрамет;и.п аммония (ТМАК),

Для определения количественного 45 соотношения ТМ.ЛК и КИСО были проведены электрохими {еские исследования на образцах из монолит} сго тг-ггана марки , площадью 2 мм в электролитах различного состава; - вод- ный раствор КНСО с содержанием 3 г-экв/л (прототип))2-КНС05-3г-экв/ /л+0,1 г-экв/л ТМАК ; 3-КНСО,-3 г-дкв/ /л+ 0,15 г-экв/л ТМАК; чКНСО,- -3 г-экв/л + 0,20 г-экв/л T LAK; 5-KHCO.j -3 г-экв/л + 0,30 г-экв/ /л ТМАК; 5-ТМАК- 1 г-экв/л.

Критерием выбора соотношения компонентов в изобретении была максимал1,ная :5,;тектрохимическая активность титана в исследуемых растворах.

Б табл. приведены поляризационные характеристики выделения кислорода на электрохимически окисленном титане в электролитах разного состава (потенциа.лы чриведеньг относительно водородного электрода).

Таким образом, максимальный ток выделения кислорода на окисленной поверхности мо 1олитного титанового электрода наблюдается в электролите, содержащем 3,0-3,1 г-экв KHCO,j-t-0, 15- 0,20 г-экв ТМЛ.К на 1 л водного раствора. В этом случае плотность тока вь;деления кислорода в - 1 , 7 раза больше, чем в прототипе.

Для сравнения предлагаемого электролита с прототипом приведены для каждого состава электролита вольт- амперные и поляризационные характеритики электролизных ячеек в вышеука- заннь ми электродами по истечению 50 сут непрерывной работы.

В табл. 2 приведены вольтампер1ные характеристики ячеек с пористыми титановыми электродами, покрь;тыми SrCdKiCo,,Og,H LuKiCo Og , в различных электролитах.

Как следует из данных табл. 2, прменение в качестве электролита гидрокарбоната калия с добавкой 0,5- 0,20 Г-ЭКБ/Л тетраметиламмония улучшает энергетику процесса на 8-14%.

В табл.3 приведены поляризационны характеристики выделения кислорода на пористых титановых электродах в гидрокарбонатных растворах.

Для оценки влияния предлагаемого электролита и прототипа на коррозион ну;с стойкость испытуемых э;,ектр6дов проведены сп.ециальные исследования , Использовали аесовой метод оценки коррозионной стойкости,заключающийся в определен ии относительного изменения веса электродов за время работы. Относи Г ельное изменение веса

/ U f - (- гтри одинаковом времени раооты

- ( эквивалентно отнс)сительной скорости

коррозии.

Данные весового метода, усреднен- s-гые по 0 электродам, приведены в табл. 4 (результаты коррозионных испытаний анодов в электролитах разного состава по истечению 50 сут).

Таким образом, электрохимические и коррозионные иссЛедова}{ия подтверждают преимущество предлагаемого электролита по отношению к прототипу: снижение энергозатрат на 8-14% и сохранение активной поверхности рабо- , тающих анодов в течение 1200 ч, что достигается за счет введения в состав электролита карбоната тетраметил- аммония в количестве 0,15-0,20 г-экв/л. Формула изобретения д

Электролит для электролиза воды на основе водного раствора гидрокарбоната калия, о т л и ч :) ю щ и н - с я тем, что, с целью снижения энергозатрат при электролизе, он дополнительно содержит карбонат тетрлмет 11- аммония при следующем содержании компонентов:

Гидрокарбонат

калия3,0-3,1 г-экв/л

Карбонат тетраметиламмония 0.15-0,20 г-экв/л

ВодаДо 1 л

Таблица 1

Таблица 3

Изобретение относится к электрохимическим производствам и позволяет снизить энерг озатраты. Предложен ajio- ктролит для электролиза воды на основе водного раствора гидрокарбоната калия, в состав которого вводят карбонат тетраме1иламмония в количестве 0,15-0,20 г-зкв/л. 4 табл.

Аноды,покрытые SrCdNiCo O