183163. lajstromszámú szabadalom • Elektród elektrokémiai folyamatok végrehajtására és eljárás annak előállítására
1 183 163 2 vannak és a találmány szerint az aktív massza legalább 0,1, de legfeljebb 50 tömeg% bóroxidot is tartalmaz. Célszerű az aktív masszát ruténíum-díoxiddal, vasoxiddal, kobalt-oxiddal vagy mangán- és kobaltoxidból álló keverékkel kiegészíteni. Az elektrokémiai folyamatok vitelére alkalmas fenti elektród előállítására szolgáló eljárást is kidolgoztunk, amely szerint áramvezető anyagú alapra aktív masszát viszünk fel és a felvitelhez egyrészt a platinacsoport legalább egy fémének és bornak, másrészt a vascsoport legalább egy fémének és/vagy mangánnak hő hatására felbomló vegyületeibői oldatot készítünk, azt az alapra felvisszük, majd a felvitt réteget felhevítjük, ahol az oldathoz a bőr hő hatására felbomló vegyületét olyan mennyiségben adagoljuk, hogy az aktív masszában legalább 0,1, de legfeljebb 50 tömeg% bóroxid legyen. Az elektród tartósságát például bór, vas és ruténium hő hatására felbomló vegyületeibői készült oldattal is el lehet érni. Az elektrokémiai folyamatok végrehajtására alkalmas fenti elektród előállítása úgy is lehetséges, hogy áramvezető anyagú alapra aktív masszát viszünk fel és a felvitelt úgy végezzük, hogy az alapra platinacsoportba tartozó legalább egy fém hő hatására felbomló vegyületét tartalmazó első oldatot viszünk fel, és az alapot felhevítjük, majd erre az alapra egyrészt bór, másrészt legalább egy vascsoportbeli fém és/vagy mangán hő hatására felbomló vegyületét, vagy ilyen vegyületek olyan keverékét tartalmazó oldatot viszünk fel, amely az előbbiek mellett még legalább egy platinacsoportba tartozó fém hő hatására felbomló vegyületét is tartalmazza, és az alapot újból felhevítjük, és itt a második oldathoz a bór hő hatására felbomló vegyületébő! annyit adagolunk, hogy az aktív masszában a bóroxid tömege az aktív massza tömegének legalább 0,1, de legfeljebb 50 tömeg%-a legyen. Az első oldatot ruténium, míg a második oldatot bór mellett kobalt hő hatására felbomló vegyületébő! célszerű elkészíteni. A kobalt mellett a második oldathoz célszerű lehet még mangán vagy ruténium hő hatására felbomló vegyületét is adagolni. A fémoxidok felvitele ismert módon plazmatechno* lógiával is lehetséges. Javasolt arányuk biztosítja az elektród nagy elektrokémiai aktivitását, amely ezen összetevők bármelyikének 50 tömeg%-nál nagyobb részaránya mellett sem növekszik. Az aktív masszához legalább 0,1 és legfeljebb 50 tomeg% bóroxidot adagolva az aktív massza és vele az elektród tartóssága, a csak platinacsoportba, vascsoportba tartozó fémek oxidjait, továbbá mangánoxidot tartalmazó aktív maszszával kialakított elektródhoz viszonyítva megnövekszik. A bóroxid mennyiségét 50 tömeg% fölé emelve az elektród elektrokémiai aktivitása gyorsan csökken. A találmány szerinti eljárással előállított elektródok, illetve a találmány szerinti elektródok tartóssága jelentősen, legalább 20 %-kal növekszik az ismert elektródokhoz viszonyítva. Egyes esetekben a javulás 100 %-os is lehet. Elektrokatalitikus tulajdonságaikat tekintve a találmány szerinti elektródok az ismerteknek felelnek meg. Az elektrokatalitikus aktivitás vizsgálatához a találmány szerinti eljárással (illetve összetétellel) készített anód potenciálját mérjük hidrogén vonatkozási elektróddal szemben diafragmás cellában végzett kloridelektrolízis feltételei között. A találmány szerinti felépítésű elektródokat alkalmazva, kivéve a mangán-dioxidot tartalmazó aktív masszás elektródokat, 0,2 A/cm2 áramsűrőseg, 90 °C hőmérséklet mellett 300 g/! NaCl-tartalmú oldatban (anódpolarizáció esetében) a potenciálok 1,34 és 1,37 V közötti értékre adódtak. A találmány szerinti elektródot például a következő módon lehet előállítani. Megfelelően előkészített, áramvezető anyagból, például titánból készített alapra platinacsoportba és vascsoportba tartozó fémek, valamint szükség szerint mangán hő hatására felbomló vegyületeit tartalmazó oldatot viszünk fel, amelyhez megfelelő mennyiségű bórsavat adagolunk. Az oldat felvitele után a bevonatot 360 és 500 °C közötti hőmérsékleten hevítjük. A hevítés előtt előnyös lehet a bevonatot 20 és 150 °C közötti hőmérsékleten először kiszárítani. Eg> másik lehetőség szerint az elektród áramvezető anyaga alapjára platinacsoportba tartozó fém hő hatására felbomló vegyíiletének oldatát visszük fel, 360 és 500 °C közötti hőmérsékleten hőkezelést alkalmazunk, majd erre az alapra bór, vascsoportba tartozó legalább egy fém, valamint szükség szerint mangán és platinacsoportba tartozó legalább egy fém hő hatására felbomló vegyületeit tartalmazó oldatot viszünk fel, és ezt újból ez említett hőmérsékletre hevítjük. Egy újabb lehetőség szerint az elektród például titánból készült áramvezető anyagú alapjára bór, ruténium, kobalt és mangán hő hatására felbomló vegyületeit tartalmazó oldatot viszünk fel, az alapot 20 és 150 °C közötti hőmérsékleten szárítjuk, majd 300 és 500 °C közötti hőmérsékleten hőkezeljük. Egy további lehetőség szerint az elektród áramvezető anyagára először egy platinacsoportbeii fém hő hatására bomló vegyületét visszük fel, az alapot 300 és 500 °C közötti hőmérsékleten hevítjük, majd erre az alapra plazmaszórással ugyancsak egy platinacsoportbeii fém oxidját, vascsoportbeli fém oxidját, szükség szerint mangánoxidot és bóroxidot rakatunk le. A platinacsoportbeli fém hő hatására bomló vegyülete által képzett réteg szintén előállítható a megfelelő oxid plazmasugaras szórással, bár ekkor a nemesfém mennyisége a felbontáshoz viszonyítva növekszik. Az említett foganatosítás! példákban a bórvegyület mennyiségét úgy kell megválasztani, hogy a bóroxid mennyisiége a kész bevonatban legalább 0,1, de legfeljebb 50 tömeg% legyen. Az oldatok felvitelét és az azt követő hőkezelést többször is elvégezhetjük. A találmány tárgyának jobb megértése céljából a továbbiakban példákat ismertetünk. I. példa Titánból 30x40x2 mm nagyságú áramvezető alapot készítünk, amelyen 0,4 tömeg% bóroxidot, 31 tomeg% ruténium-dioxidot és 68,6 tömeg% vasoxidót tartalmazó aktív masszát alakítunk ki. Az elektród előállítása a következő: A titánlapot 5 %-os NaOH oldatban 60 °C hőmérsékleten 10 perces kezeléssel zsírtalanítjuk, majd 100 °C hőmérsékleten 820 %-os sósavoldattal (HCf) maratjuk. Az aktív massza kialakításához 7,8 ml vas-nitrátot (1 mólos oldat), 1 g 0,22 mól (19,2 tömeg%) koncentrációjú nrénium-klorid-oldatot és 0,2 ml 0,5 mól kon5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
