Способ изготовления электрода для электрохимических процессов Советский патент 1977 года по МПК C25B11/04 

Изобретение относится к технологии изготовления электродов для электрохимических процессов.

Известны способы изготовления электрода для электрохимических процессов, состоящего из токопроводящей основы и многослойного активного покрытия, включающего окислы металлов платиновой группы и тугоплавкие м-атериалы.

Покрытие наносят на основу электрода из растворов, содержащих компоненты активной массы с последующей сушкой и прокалкой электрода. Таким образом изготовляют электроды, в которых активная масса защищена сверху слоем двуокиси титана 1, или слоем окиси титана, тантала, ниобия, гафния, циркония, вольфрама алюминия или кремния, защитной из стекловолокна, кремнезема или г,л;1нозема 2.

Из известных способов изготовления электрода для электрохимических процессов наиболее близким к изобретению является способ, включающий многократное нанесение раствора, содержащего компоненты активной массы на основу электрода с последующей сушкой и прокалкой электрода при температуре до 1200°С. Исходный раствор содержит окислы металлов платиновой группы или их смесь с

окислами неблагородных металлов и неэлек ропроводный тугоплавкий материал в виде взвеси твердой фазы указанных компонентов в жидкой фазе 13.

Недостатком указанного способа является низкая электрохимическая активность и стойкость электрода. Например, электрод, изготовленный из исходного раствора, содержащего фазу Pt02 и соотнощении 95:5

по весу после обжига при 800°С имеет высокое перенапряжение хлора болеее 2в на 2 ка/м. Прочность сцепления покрытия с основой электрода слабая.

Цель изобретения - повыщение электрохимической активности и стойкости электрода

Сущность изобретения состоит в том, что суспензию неэлектропроводного тугоплавкого материала приготавливают в растворе термически разлагаемых соединений металлов платиновой группы или их смеси с аналогичными соединениями неблагородных металлов. Неэлектропроводный тугоплавкий материал используют в виде мелкодисперсных частиц, например из окиси тория, двуокиси титана, алюмосиликата или в виде частиц волокнистой структуры, например из стекловолокна, волокна циркона, глинозема, кремнезема. После нанесения одного или двух первых слоев, акт вного покрытия на основу может быть нанесен один или несколько раз раствор термически разлагаемых соединений металлов платиновой группы или их смеси с аналогичными соединениями неблагородных металлов с последующей сушкой электрода и его обжигом при 750-800°С после каждой операции нанесения раствора. Суспензия может быть приготовлена непосредственно на основе электрода путем нанесения на нее раствора термически разлагаемых соединений металлов платиновой группы или их смесей с аналогичными соединениями неблагородных металлов с последующим введением в раствор частиц неэлектропроводиого тугоплавкого материала. Неэлектропроводный тугоплавкий материал в виде частиц золокнистой структуры предпочтительно вводят в раствор-при нанесении одного или двух первых слоев покрытия. В качестве токопроводящей основы электрода предпочтительно использовать титан или его сплавы. В качестве термически разлагаемых соединений металлов платиновой группы могут быть использованы например , а также резинаты и алкоголяты этих металлов. В качестве термически разлагаемых соединений пассивирующихся металлов могут быть использованы резинаты, алкоголяты и алкилгалиды этих металлов. Активное покрытие электрода содержит смесь окиСоТов металла платиновой группы и окисла пассивирующегося .металла. В этой смеси окисел металла платиновой группы составляет 5-65%, предпочтительно 25-50%. Неэлектропроводный тугоплавкий материал вводят в количестве 30-90% от веса покрытия. Пример 1. На титановую полоску размером ЗОО.хбх мм. пред8арите;1ьно протрав.юпнх-ю в щавелевой кислоте при 60°С, наносят один слой раствора, содержащего 3 г треххлористого рутения (в несовом откошении 40% Rui,18,7 г п. -иента1ю;;а я 12 г ортотитаиивого тетрабутнла. В нанесенный слой раствора разбрызгивают нарезанное волокно кремнезема (диа.метр волокна 15 мк, длина - от 10 до 600 мк) в количестве около 80 г/ м . Затем слой раствора просушивают при 18()С проводят обжиг iipii , в aTMocii)L-i)i нозд/ха. После этого наносят еще сем последуюпшх слоев, каждый слой cyijai при 180°С и обжигают при 450°С без добавления волокна кремнезема. В качестве анода в процессе электролиза раствора хлористого натрия с получением хлора (содержание IfCiCt- 21,5% , тем1 ература 65°С) электрод и.меет низкое перенапряж1;1 ;..- (.35 мв пр ПЛОТНОСТИ тока 8 КА/м). Пример 2. Раствор, содержащий 3 г трех хлористого .утения (в весовом cooTHOujeiiiin 40% Ru), 18,7 г iL --пентанола, 12 г ортотитанорило тетрабутила и 17,2 г пудры окисла тория (с;Н ;и-1ик размер частиц 15 мк. используют для нанесе1:ия шести слоев покрытия на титановую полоск;. 350x6x1, предварительно протравленную в щавелевой кислоте при температуре 80°С. Каждый слой- просушивают при температуре 180°С, обжигают при 450°С в течение 20 мин в атмосфере воздуха. При .использовании электрода в качестве анода в электролизе раствора 21,5% Л/й при температуре 65°С и рН 5 электрод имеет перенапряжение для выделения хлора 150 мв при плотности тока 10 KA/м. Пример 3. Два анода ртутного электролизата в виде параллельно расположенных титановых полосок, образующих горизонтальную рещетку с поверхностью 0,1 м протравливают в 10%-ном растворе щавелевой кислоты при 80°С, затем промывают и высущивают. Пок- ытие наносят из раствора, содержащего 12 г треххлористого рутения (в весовом соотношении 40%Ru). 75 г п, - пентанола и 48 г ортотитанового тетрабутила.На каждый анод, смоченный раство)0м, потоком сухого воздуха нанос т нарезанное стекловолокно (волокно Пилкингтона). Затем аноды сушат при 180°С и обжигают при 450°С в атмосфере воздуха в течение 15 минут. Второй слой наносят аналогичным образом. Для каждого анода используют 5,8 г стекловолокна. После первых двух слоев наносят семь последующих слоев без добавления стекловолокна. Общий вес покрытия (двуокись рутения и двуокись титана) составляет 3,2 г на каждый анод. При испытаниях в опытном электролизере с ртутным катодом при электролизе раствора хлористого натрия ухудшения в работе анодов по сравнению с аналогичными анодами, не содержащими стекловолокна, не наблюдается. При погружении в амальгаму аноды пропускают ток короткого замыкания в 3 раза меньще по сравнению с аналогичными анодами, не содержащими стекловолокна. Формула изобретения 1.Способ изготовления электрода для электрохимических процессов, состоящего из токопроводящей основы и активного покрытия, включающего окислы металлов платиновой группы или их смесь с окислами неблагородных металлов и неэлектропроводный тугоплавкий материал, путем нанесения один или несколько раз на основу электрода суспензии исходных компонентов активного покрытия, содержащей в твердой фазе неэлектропроводный тугоплавкий материал, с последующей сущкой каждого слоя и его обжигом при 250-800°С. отличающийся тем, что, с целью повышения электрохимической активности и стойкости электрода, суспензию неэлектропроводного тугоплавкого материала приготавливают в растворе термически разлагаемых соединений металлов платиновой группы или их с.меси с аналогичными соединениями неблагородных металлов. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что неэлектропроводный тугоплавкий материал используют в виде мелкодисперсных частиц, например, из окиси тория, двуокиси титана, алюмосиликата или в виде частиц волокнистой структуры, например из стекловолокна, волокна циркона, глинозема, кремнезема.

.5. Способ по пп. и 2, отличающийся тем, что после нанесения на основу одного или двух первых слоев активного покрытия, на основу наносят один или несколько раз раствор термически раз.1агаемых соединений металлов платиновой грунпы или их смеси с ана.тогичными соединениями неблагород}1ых металлов с последующей сушкой электрода и его обжигом фи 250-800°С после каждой операции нанесения раствора.

4. Способ но ни. I - ;3. отличающийся тем, что суснеинию нрп;1:аБлинают неносредственно на основе электрода путем нанесения на нее раствора термически разлагаемых соединений металлов платиновой группы или их смесей с аналогичными соединениями неблагородных металлов с последующим введением в раствор частиц неэлектропроводного тугоплавкого материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Патент Великобритании Ло 1206883, кл. С 7 В 1971.

2.Патент Великобритании № 1292130, кл. С 7 В 1973.

3.Патент Франции № 1479762 кл. В 01 К 3/00 1967.