180463. lajstromszámú szabadalom • Eljárás halogének és alkáliféme-hidroxidok előállitására alkálifém-halogenidek elektrolizise utján.
7 180463 8 készült katalizátorok legalább egy hőstabilizál i'., redukált platinafémoxidot, így ruténium-, irodium-, vagy ruténium-iridiumoxidot tartalmaznak redukált titán-, nióbium- vagy tantál - oxidokkal és grafittal együtt vagy azok nélküh Ezek a katalizátorok a 13 membrán felületébe vannak besajtolva. A 15 és 16 áramszedő sziták az egyszerűség kedvéért a 2. ábrán csak részben vannak feltüntetve és a katalitikus elektródolt felületéhez vannak sajtolva, továbbá az energiaforrás pozitív, illetve negatív csatlakozójával vannak feltüntetve, és a katalitikus elektródok elektrolízis-potentiált a cellaelektródok közötí. A nátriumklorid-oldát, amelyet az anódkamrába viszünk, a 29 anódon klór keletkezése közben, ahogy a 30 buborékok jelzik a 2. ábrán, elektrclizálódik. Az Na+ nátriumionokat a 13 membránon keresztül a 14 katódhoz továbbítjuk. A katódkamrába 31 víz- vagy vizes nátriumhidroxid - áramot vezetünk be, amely katolitként hat. Ez a vizes áram öblíti a teflonkötésű katalitikus 11 katód felületét annak érdekében, hogy a membrán katód felőli felületén képződött lúgot hígítsa, és ezzel megakadályozza a lúg visszadiffundálósát a membránon keresztül az anódhoz. A vízkatolit egy része a katódon hidroxilionok és gázalakú hidrogén képződése közben elektrclizálódik. A hidroxilionok egyesülnek a membránon keresztül szállított nátriumionotkkal nátriumhidroxid képződése közben a membrántól az elektród felé eső határfelületen. A nátriumhidroxid benedvesíti a teflonkötésű elektród teflonrészét kis mértékben és a felülethez vándorol, ahol azt az elektród felületét öblítő vizes áram hígítja. A katód vízzel való öblítése közben 4,5—6,5 mólos nátriumhidroxid képződik. A nátriumhidroxid egy kis része, amelyre a 33 nyíl utail, azonban a 13 membránon keresztül visszavándorol az anódhoz. Az anódhoz szállított nátriumhidroxid víz és oxigén képződése közben, ahogy a 34 buborékképződés ábrázolja, oxidálódik. Ez egy káros reakció, amely a katódáram hatását csökkenti. Az anódon történő oxigénfejlődés nem kívánatos, mivel hátrányosan hat a membránra és az elektródra. Ezen kívül az oxigén hígítja az anódon előállított klórt, így további kezelésre van szükség az oxigén eltávolítása céljából. A reakciók a cella különböző részeiben a következők: anódreakció: 2cr-*ci,t +2C(1) (2) (fontos) membránátvitel : 2Na+ + H30 katódreakció: 2Ha0->20TT+Hat-2e(3 a) 2Na+ 4-20ir >2NaOII (3b) anódreakció: 40H-^03 + 2Ha0 + 4e(4) összreakció : 2XaCI+2H30 > (5) (fontos) ^2NaOH + Cl,t + H,t A vizes sóoldatok elektrolizálására szolgáló új elrendezést, amelyet a leírásban ismertetünk, az jellemzi, hogy az elektródok katalitikus helyei közvetlen érintkezésben vannak a kationcserélőmembránnal és az ionokat kicserélő savmaradékokkal, amelyek a polimerlánchoz kötődnek, mimellett ezek a savat cserélő maradékok —SO3H x H20 szulfonsav-maradékok vagy —COOH x H2O karbonsav-maradékok. így tehát sem az anolit-, sem a katolitkamrában nem történik figyelemre méltó feszültségesés. Egy ilyen elektrolit-feszültségesés jellemző a meglevő rendszerre és eljárásra, ahol az elektródok és a membrán el vannak választva egymástól. A nagyságrend ott 0,2 volt és 0,5 volt között lehet. Ennek a feszültségesésnek a kiküszöbölése vagy jelentős mértékű csökkentése a találmány szerinti eljárás egyik fő előnye, mivel ez nagyon egyértelmű hatást gyakorol az összoellafeszültségre és az eljárás gazdaságosságára. Mivel klór közvetlenül az anód membrán felőli határfelületén keletkezik, nem történik feszültségesés az úgynevezett „buborékhatás” alapján sem, amely egy gáz- és anyagátvitelből eredő veszteség és az elektród, valamint a membrán közötti elektrolitpálya megszakítása vagy blokkolása következtében jön létre. A technika állásához tartozó rendszereknél a klórt leadó katalitikus elektród el van választva a membrántól. A gáz közvetlenül az elektródon képződik, és egy gázréteget hoz létre a térben a membrán és az elektród között. Ez megszakítja az elektrolitpályát az elektródkollektor és a membrán között, így blokkolja a Na+ionok áthaladását, és ily módon növeli a feszültségesést. A teflonkötésű katalitikus elektród platinacsoportbeli, így ruténium-, iridium- vagy ruténium-iridiumoxidot tartalmaz annak érdekében, hogy a klórtúlfeszültséget az anódon a lehető legkisebb értéken tartsa. A redukált ruténiumoxidok klór- és oxigénfejlődéssel szemben stabilizáltak avégett, hogy stabilis anódot kapjunk. A stabilizálás kezdetben hőmérséklet-stabilizálással történik, azaz a redukált ruténiumoxidot az alatt a hőmérséklet alatt hevítjük, amelyen a tiszta fémmé való bomlás megkezdődik. A redukált oxidobat 30' perc és 6 óra közötti időtartamig 350—750 °C-on, előnyösen 1 óra hosszáig 550—600 °C-on, hevítjük. A teflonkötésű, redukált ruténiumoxid^anódokat tovább stabilizáljuk oly módon, hogy grafittal keverjük, és/vagy más platinafémek redukált oxidjaival, így IrOx képletű iridiumoxiddal elegyítjük 5—25% iridium mennyiségben, előnyösen 25%-ban, de elegyíthetjük azokat Pt, Rh és hasonló fémek oxidjaival, továbbá egyéb fémek, így a titán redukált oxidjaival is, mimellett TiOx esetén 25— 50% TiOx előnyös, vagy tantáloxidokkal (25% vagy ennél nagyobb mennyiségben) is. Megállapítottuk azt is, hogy titán, ruténium és iridium oxidjainak (Ru, ír, Ti)Ox vagy tantál, ruténium és iridium oxidijainak (Ru, ír, Ti)Ox ternerötvözetei, amelyek teflonnal kötöttek, nagyon hatásosak stabilis, hosszú életű anódok előállításánál. Ternerötvözetek esetében az összetétel előnyösen a következő: 5—25 súly% redukált iridiumoxid, körülbelül 50 súly% redukált ruténiumoxid és a maradék más fém, így titánoxid. Ruténium és titán redukált oxidjaiból álló biner-ötvözet esetén az előnyös elektród 50 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
