195679. lajstromszámú szabadalom • Elektród elektrokémiai folyamatokhoz, különösen halogének és alkálifém hidroxidok előállítására szolgáló elektrokémiai cellák részére és eljárás az elektród előállítására
1 195 679 réteg felületén jelen levő kompatibilis vagy esetleg ízomorf részecskéktől indul ki és ily módon nukleációs középpontok alakulnak ki, ahonnan a kristálynövekedési folyamat a katalitikus tulajdonságú kerámia anyagban megindulhat, amikor azt megfelelő prekurzoryegyület termikus felbontásával létrehozzuk. További előny származik abból a tényből, hogy az elektrokatalitikus tulajdonságú kerámia bevonat adhéziós és tartóssági jellemzői akkor sem romlanak le, amikor a találmány szerinti eljárással előállított elektródot merev, fém alapú struktúraként hozzuk létre és akkor sem, amikor ez a struktúra rendkívül rugalmas, ami például 0,1 mm átmérőjű nikkel huzalból szövés útján alakítható ki. A hagyományos eljárások segítségével előállított katalitikus tulajdonságú kerámia rétegek rendkívül merevek és törékenyek. Ezért alkalmazásuk ónon, rugalmas fémes struktúrákon gyakorlatilag kizárt, hiszen az első meghajlításkor szinte teljes mértekben leszakadnak arról. Ezzel szemben a találmány szerinti eljárással készült katalitikus tulajdonságú bevonatok a nagyon vékony és az igen rugalmas struktúrákhoz is jól elkészíthetők. Amikor a találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módja szerint a közbenső réteg létrehozásához elektromosan vezető kerámiai anyagú részecskéket ágyazunk be a semleges fémes mátrixba, ezek a részecskék előnyösen „hidakat” képeznek, amelyeken keresztül az elektromos áram az elektrokatalitikus tulajdonságú kerámia anyag és a semleges fémes mátrix, tehát a külső bevonat és a közbenső réteg között folyhat, vagyis a fémes tartószerkezetbe juthat. Más szavakkal, a közbenső rétegben levő kerámia részecskék azon kívül, hogy a kerámia anyagú katalitikus tulajdonságú külső bevonat mechanikus stabilitását javítják, azzal, hogy a közbenső réteg felületén nukleációs központokat vagy a felső bevonatot alkotó.kerámia anyag növekedési pontjait hozzák létre, jelentős mértékben csökkentik a szerkezet elektromos ellenállását, ami akadályozza az elektronok átjutását az elektród felületéről a fémes tartószerkezetbe és vissza. A továbbiakban a találmány szerinti elektródot és az .annak előállítására alkalmas eljárást gyakorlati kiviteli példák és foganatosítási módok alapján ismertetjük részletesen. Ezeknek a példáknak a célja a találmány lényegének jobb illusztrálása és nem értelmezhetők a különböző megvalósítási lehetőségek egyedüli példájaként, hiszen a találmány szerinti megoldások sokféleképpen valósíthatok meg. A találmány szerinti.eljárás segítségével elektrokémiai cellákhoz különösen jó minőségű katódok készíthetők, amelyek elsősorban nátrium-klorid elektrolizálása során, tehát klór és kausztikus szóda gyártásban hasznosak. A továbbiakban olyan feltételeket és anyagokat mutatunk be, amelyek igen jól alkalmazhatók ezekben a folyamatokban. A nátrium klorid elektrolíziséhez kidolgozott elektrokémiai cellában alkalmazott katód ioncserélő membránokkal vagy porózus diafragmával van ellátva. Ennek alapanyaga általában v; s, nikkel, nikkelötvözet, rozsdamentes acél, réz, vagy ezüst, formája lapszerű, például szitalemcz vagy nyújtott lemez. Ezek az anyagok a hidrogént kis mértékben képesek csak befogadni, ezért az elektrokémiai cella meghibásodása során sem keli nagyobb mérvű korróziójukkal számolni. Az említett fémes anyagokból készült hordozók hagyományos módon készíthetők elő, tehát csiszolhatok, 4 homokfúvással vagy savas maratással tisztíthatok és így felszínük a bevonat befogadásához szükséges mértékben durvítható. A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módjában semleges fémes hordozót katódosan polarizálunk olyan bevonófürdőben, amelyben a fémes mátrix fém anaygának legalább egy sója továbbá a katalitikus tulajdonságú kerámia anyag célszerűen vezető tulajdonságú pora van jelen oldott állapotban és keveréssel szuszpenziót alkot. A közbenső réteg mátrixának olyan anyagot kell választani, amely a korrózióval szemben ellenálló és galvanikus eljárással jól lerakatható, A tapasztalát erre a célra a vasat, a nikkelt, az ezüstöt, a krómot és ezek ötvözeteit tartja a legálkalmasabbaknak. Úgy tűnik, hogy ezek közül is a nikkel cs az ezüst a legjobb, mivel korrózióval szembeni ellenállásuk igen jó, és galvanikus eljárással hatékonyan rakhatók le. A bevonófürdő anyagában ezek a fémek általában szervetlen sóként, így kloridok, nitrátok vagy szulfátok formájában vannak jelen. A fürdő ugyanannaka fémnek egy vagy több sóját tartalmazhatja, amely mellett természetesen más fémek egy vagy több sója lehet oldott állapotban. Ez utóbbi esetben olyan mátrix készíthető el, amely lényegét tekintve a fürdőben sóként jelen levő fémekből legalább kettőnek az ötvözete. A bevonófürdőben létrehozott szuszpenzió részecskéit alkotó kerámia anyagot általában annak megfelelően választjuk meg, hogy a közbenső réteg katalitikus tulajdonságú kerámia anyaga milyen típusú legyen. A közbenső réteg semleges fémes mátrixába beépített és galvanikusan lerakatott kerámia anyagnak a felső réteget alkotó katalitikus tulajdonságú kerámia anyaggal lényegében kompatibilisnek vagy izonrorfnak kell lennie, és feladata az affinitás csökkentése. Előnyös, de nem szükségszerű, ha a semleges fémes mátrixba beágyazott részecskéket ugyanabból az anyagból hozzuk létre, amelynek részecskéi a külső bevonatban is jelen vannak. A kerámia anyagok között különösen előnyösnek kell tartani a titán, cirkónium,.nióbium, hafnium, tantál, rutenium, irídium, platina,•palládium, ródium, kobalt, ón cs mangán különböző oxidjait magukban vagy keverékként. A tapasztalat szerint a perovszkitok, a delafosszitok, a spinellek, a boridok, a nitridek, a karbidok és a szulfltok is jól használhatók erre a célra. Különösen ajánlhatók a titán és ruténlum, a tantál és irídium, a cirkónium és irídium, vagy a titán és irídium kevert oxidjai, a titán nem sztöchiometrikus vezető oxidja, a titán- borid, a titán karbid, mivel ezek egyrészt kiváló stabilitást, másrészt jó elektromos vezetőképességet biztosítanak. A részecskék átmérője célszerűen 0,2 ... 30 pm tartományba esik és általában kisebb, mint a lerakandó mátrix fémanyagának vastagsága. A 0,1 pm-nél kisebb átmérőjű részecskék veszélyes mértékben hajlamosak összetömörödésre és egyenetlen lerakódásra, vagyis a semleges fémes mátrix tulajdonságait leronthatják. A 30 pm-nél nagyobb átmérőjű részecskék viszont a közbenső réteg felületét teszik durvává, egyenetlenné, az megfogó előbe'’onatként nem tud működni. Bevonófürdőben eloszlatott kerámia anyag részecskéinek mennyiségét széles határok között lehet változtatni. A javasolt értéktartomány 1 ... 50 g por az oldat minden literére, feltételezve, hogy a leülepedés megelőzésére az oldatot, a bevonófürdőt keverjük. 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
