162464. lajstromszámú szabadalom • Elektród elektrokatalikus kerámiai félvezető felületekkel
162464 9 rikai szabadalomban leírt diafragmás-cellát mutat be, melyben azonban a szóbanforgó szabadalomban ismertetett grafit anódok helyett a találmány szerinti állandó méretű anódokat alkalmazzák. (Az anódok mindkét felületükön be vannak vonva keramikus félvezetővel.) Mint a szóbanforgó ábrán látható, a 40. számmal jelzett katód-hálók a 41. számú diafragma-anyaggal vannak bevonva, s a találmány szerinti állandó méretű, félvezető keramikus bevonattal mindkét oldalon ellátott anód a katódhálóktól egyenlő távolságra helyezkedik el. Az anódfelület és a legközelebbi katódfelület közti távolság általában 1 / 2 inch. A 42. anód vastagsága 1 / so -— 1/ 16 inch lehet, így a távolság a szomszédos katódfelületek között 1—l*/2 mcn között van. A 42. számú anódok a titánból készült 43. számú áramvezető sínhez csatlakoznak. Ez a 44. számmal jelzett réz rácshoz van kapcsolva, mely a diafragmás-cella alapjába van beágyazva. A diafragmáscella felépítése megegyezik az említett 2.987.463 számú szabadalomban leírttal. A titánból készült 43. áramvezető sín hegesztéssel vagy más alkalmas kötésmóddal a 45. számú titán áramvezetősínhez csatlakozik, ez viszont a 42. anódhálóval van összehegesztve. A 45. áramvezető sínben levő 45a rések lehetővé teszik, hogy a gázbuborékok a 42. anódháló mentén az elektrolitban fel tudjanak emelkedni. A11. ábrán a 46. áramvezető sín a 43. áramvezető sínhez olyan szögben csatlakozik, hogy a gázbuborékok a ferdén elhelyezett 46. sínek mentén fel tudnak szállni. A 42. számú anódfelület — mely szita, háló, vagy lemez lehet — hegesztéssel van hozzáerősítve a 46. áramvezető sínhez. A 12. és 13. ábrán a találmány szerinti klór-kiválást katalizáló anódok áram-feszültség görbéjét hasonlítottuk össze a korábban alkalmazott grafit -anódokéval. A 12. ábra felső egyenese grafitelektródra, alsó egyenese a találmány szerinti állandó méretű elektródra vonatkozik. Az ábrán a kétféle elektróddal mért polarizációs görbéje látható, melyet Lugginféle elektróddal és vonatkoztatási elektróddal vettek fel. Látható, hogy mind a grafit, mind pedig a találmány szerinti félvezetővel bevont elektród polarizációs görbéjének meredeksége 0,03 V. A 13. ábrán grafitanóddal (felső egyenes) és a találmány szerinti állandó méretű anóddal felszerelt amalgám-cella feszültségesés-áramsűrűség görbéit láthatjuk. A grafitanódot tartalmazó elektrolizáló-cellában a feszültségesés-áramsűrűség görbe meredeksége igen nagy, míg a hasonló, de a találmány szerinti állandó méretű elektródot tartalmazó cella görbéje kevésbé meredek. A következőkben néhány olyan bevonatot ismertetünk, melyet a találmány szerinti elektródoknál kielégítően lehet alkalmazni. A bevonat felvitele előtt a titán- vagy tantálalapot megtisztítjuk és eltávolítjuk a fémről az oxidréteget vagy egyéb revét. A tisztítást tetszés szerinti módon valósíthatjuk meg, akár kémiai, akár fizikai úton. így alkalmazhatunk homokfuvatást, maratást, pácolást vagy hasonló módszert. A következőkben a találmány szerinti keramikus 10 félvezető-réteg felvitelére olyan oldatok alkalmazását mutatjuk be, melyeket az anód felületére ráégetve, belőlük Ti02 , Ta 2 0 5 vagy valamely más fémoxid és valamely szennyező kompozíciója képző-5 dik. Erre a célra azonban bármely oldat, nedves vagy száraz vegyület használható, mely ráégetés hatására az anódon elektrokatalitikus tulajdonságú félvezető bevonatot képez. így erre a célra használhatók például kloridok, nitrátok, szulfidok stb. 10 Az alábbi oldatokat és kompozíciókat a találmány oltalmi körének korlátozása nélkül, csupán a találmány szerinti eljárás közelebbi megvilágítása céljából ismertetjük. A bevonatokat felvihetjük felkenéssel, elektrosztatikus bevonással vagy bármely 15 más, alkalmas módon. 1. példa 20 Sósavas titántriklorid-oldatot metanollal elegyítünk, majd az elegyhez hidrogénperoxidot adva a TiClj-t pertitanáttá alakítjuk. Az átalakulást az elegy színeváltozása is jelzi, a TiCl3 kék színe átcsap a Ti2 0 5 narancs színébe. Hogy a pertitanáttá tör-25 ténő átalakítás tökéletes legyen, a reakcióhoz fölös mennyiségű hidrogénperoxidot alkalmazunk. Ezután metanolban annyi RuCl3 • 3H2 0-t oldunk, hogy a kívánt vágső Ti02 : Ru0 2 arányt biztosítani tudjuk. A pertitánsav és a ruténium-triklorid olda-30 tokát összekeverjük, s a kapott elegyet tisztított titán-anód két oldalára és közbülső felületeire kenjük fel. A bevonatot több rétegben visszük fel, az egyes rétegeket a felvitel után kiégetjük. Kiégetés céljából a rétegeket 5 percre 350 °C-ra hevítjük fel. 35 Ha a bevonat elérte a kívánt vastagságot vagy a kívánt bevonatsúly/területegység értéket, akkor a kapott rétegeket befejező hőkezelésnek vetjük alá: az anódot 15 percre 450 °C-ra hevítjük fel. A Ti02 : : Ru02 mólarány 1—10 : l-ig változhat. A két ha-40 tárérték 22,3 : 47, ill. 51 : 10,8 súly %. Ti : Ru aránynak felel meg. A példa szerint előállított anódok amalgámba merítés hatására nem változnak meg, és kloridcellákban nagy elektrokémiai aktivitással rendel-45 kéznek, hosszú időn keresztül, anélkül, hogy aktivitásuk lényegesen csökkenne. A bevonat aktivitása az elektrokémiai igények szerint változhat. Olyan tipikus bevonatot, mely 46 mg ruténiumot és 80 mg titánt tartalmaz oxid-50 formában az anód 37,5 cm2 -nyi felületén, 117,9 mg RuCL, • 3H2 0-t (39% fémruténium) és 80 mg TiCl 3 formájában levő titánból állíthatunk elő. (80 mg titánt annyi sósavban oldunk, hogy az oldat savas maradjon.) Ezután a titántriklorid-oldathoz meta-55 nolt adunk, és a titántrikloridot pertitanáttá oxidáljuk H2 0 2 -dal. A kapott oldatot rétegenként felkenjük a titán-anódra, az egyes rétegeket felvitel után megszárítjuk és 5 percig 350 c C-on kiégetjük. Az egész oldat felhasználásához 13 réteg felvitelére 00 van szükség. A félvezető-réteg végső kialakítására az egyenként felvitt rétegeket végül 1 órán keresztül 450 °C-on kezeljük. A Ti : Ru vagy a Ti02 : Ru0 2 mólarány 3,65 : 1. Azt is megtehetjük, hogy a bevonatot különböző 65 mennyiségben visszük fel az anód két oldalára, így 5
