Способ изготовления катода для электролиза водных растворов Советский патент 1989 года по МПК C25B11/00 

Изобретение относится к прикладной электрохимий, а именно к способам изготовления катодов для получения водорода и гальванопластическйх копий.

Цель изобретения - увеличение срока службы катода за счет увеличения коррозионной и пассивационной стойкости и снижения перенапряжения выделения водорода.

Пример. На электродную основу с глянцевой поверхностью наращивают гальванически хром из сульфатного электролита состава СгОэ , 2-3 г/л при Т 320- 325°С и плотности тока 20-25 А/м. Далее хромированные образцы подвергают ионной имплантации ионами Р энергией 400 кэВ и интегральным потоком 310 см на ионно-лучевой установке Везувий-2.

Электролитическую активность полученных катодов исследуют методом снятия поляризационных кривых для процесса вьщеления водорода в 1 и. водном растворе серной кислоты при 298 К после 1 О ч катодной поляризации электродов.

Результаты исследований сведены в таблицу (перенапряжение вьвделения водорода в 1 н. H,S04, измереннбе относительно нормального водородного электрода).

Максимально достигнутый эффект соответствует интервалу доз (3-4) 10 см и энергией 300-400 кэВ.

СП

1

Аналогичные результаты были получены при использовании напыленных слоев хрона.

облучения

Перенапряжение выделения Hj при плотности тока laV, А/м .

Поверхность хрома, модифицированная ионами фосфора, приобре.тает ката

литические свойства по отношению к реакции выделения водорода. С увеличением энергии бнедряемЬк ионов перенапряжение выделения водорода уменьшается по экспоненциальной зависимости и при энергии 350 кэВ и вы ше расчетные значения коэффициентов а и b уравнения Тафеля а + + b Ini после 10-часовой работы глянцевых электродов из напыленного на поликоровую подложку хрома толщи- ной 0,2 мкм в 1 н. растворе серной кислоты при равны соответственно 0,4 и 0,06 В.

Аналогичным образом влияет доза внедряемых ионов, воздействие ионами дозой свыше 4-10 см уже не снижает перенапряжения выделения водорода

При воздействии ионами Р энергие

J С

менее 300 кэВ и дозой менее З Ю см наблюдают повышений перенапряжения вьщеления водорода.

На чертеже представлен график анодных потенциодинамических (0,5 мВ/с) кривых в 1 н. растворе HjSO при 25°С, который наглядно характеризует новое качество электродов, изготовленных по предлагаемому способу в сравнении с известными.

10

15

20

25

30

35 40

45

50

55

Кривая 1 характеризует анодное травление необлученного хрома с характерной для него областью активно- пассивного перехода. После катодной поляризации хром активируется и травится при fx, -490 мВ (Н.В.Э.).

Кривая 2 характеризует увеличение перенапряжения выделения водорода на хроме, облученном ионами N энергией 150 кэВ и интегральным потоком 5 10 ион/см в начальное время работы электрода согласно известному способу. После 30 мин катодной поляризации данного электрода появляется участок активно-пассивного перехода (кривая 3). По величине максимума тока пассивации видно, что скорость анодного травления уменьшается более чем на 2 порядка. С появлением области активно-пассивного перехода данный электрод подвержен катодной активации и после снятия поляризации травится при ffc -390 мВ. Подобное поведение облученного ионами азота хрома по сравнению с необлученными образцами можно объяснить наличием на нем диэлектрической пленки ионно- модифицированного окисла, которая обеспечивает значительное (200 mV) увеличение перенапр 1жения выделения водорода и снижение на 2-3 порядка тока анодного растворения, однако не обеспечивает пассивационную стойкость электрода.

Кривая 4 отражает выделение водорода на хроме, облученном ионами фосфора с энергией 300 кэВ и дозой 340 см после 10 ч катодной поляризации.

Характерным для облученного ионами фосфора Р хрома (кривая 4)-является полное отсутствие области активно-пассивного перехода ив то же время низкое перенапряжение выделения водорода, что обеспечивает хрому коррозионную стойкость и самопасси- . вацию в кислых растворах. Это связано с ионно-стимулированным формированием на поверхности хрома фосфидов, обладающих каталитической активностью по отношению к реакции выделения водорода, либо со значительным увеличением электропроводности окисла , имеющегося всегда на поверхности хрома за счет внедренной в не- го донорной лр 1меси фосфора.

Повышение коррозионной и пассива- ционной стойкости хрома, облученного

ионами Р

, увеличивает срок службы катодов, в результате чего возрастает количество гальванопластический копий, полученных с одной формы.

При использовании данного катода в электролизе водных раствстров для получения водорода за счет снижения перенапряжения выделения водорода снижаются затраты электроэнергии на единицу объема получаемого продукта. Формула изобретения

Способ изготовления катода для электролиза водных растворов, вклю

чающий нанесение на электропроводную основу хромового покрытия и формирование на его поверхности коррозийно- стойкого слоя имплантацией ионов, о тл ич ающ ий с я тем, что, с целью увеличения срока службы катода за счет увеличения коррозионной и пассивационной стойкости ; и снижение перенапряжения выделения водорода, формирование слоя ведут имплантацией ионов фосфора энергией 300-400 кэВ с интегральным потоком (3-4)-10 см.

Изобретение относится к области прикладной электрохимии, а именно к способам изготовления катодов для получения водорода и гальванопластических копий, и позволяет повысить сро- ,ки службы катода за счет увеличения коррозионной и пассивационной стойкости и снижен я перенапряжения выделения водорода. Способ изготовления катода включает нанесение на электродную основу хромового покрытия и имплантацию ионов в поверхность хромового покрытия. Новым в способе является создание катодно-ак- тивного коррозионностойкого слоя на поверхности хромового покрытия путем имплантации ионов Р энергией 300- 400 кэВ с интегральным потоком

агмлл)