195679. lajstromszámú szabadalom • Elektród elektrokémiai folyamatokhoz, különösen halogének és alkálifém hidroxidok előállítására szolgáló elektrokémiai cellák részére és eljárás az elektród előállítására
1 5 95 679 2 A bevonófürdőben alkalmazott áram sűrűsége, a fürdő hőmérséklete és pH-értéke az eljárás foganatosításának további feltételeitől függ és úgy kell őket meghatározni, hogy a hordozó és a bevonat között megfelelő tapadásjöjjön létre. Ezt követően a fémes semleges mátrixban eloszlatott kerámia részecskékkel azonos vagy velük kompatibilis, esetleg izomorf részecskéket tartalmazó külső bevonat elkészítésére kerül sor. Ezt a bevonatot 2 ... 30 /um egyenletes vastagsággal hozzuk létre. A vastagság szükség szerint lehet nagyobb is és általában túllépi a részecskék átlagos átmérőjét. A 2 /um vastagságot általában minimumnak kell tekinteni, mivel ennél kisebb érték mellett a felület egyenletes bevonása aligha biztosítható. A vastagságot 30 /um-nél nagyobbra választva különösebben előnyös változás már nem figyelhető meg, de megállapítható, hogy a nagyobb vastagság költségnövekedést jelent. Ez felesleges, hiszen a közbenső réteg minőségét ily módon javítani nem lehet. Ma nikkeí hordozót alkalmazunk, a közbenső réteg vastagsága célszerűen 5 ... 15 /mi, míg réz, vas vagy rozsdamentes acél hordozó esetében 10 ... 30 /um. A tapasztalat szerint ez az értéktartomány különösen veszélyes környezeti feltételek mellett is jó korrózióállóságot biztosít a hordozóknak. Ez annyit jelent, hogy a fémes hordozó előnyös tulajdonságait a hipokloritok nagy koncentrációja mellett is megőrzi. A hordozókat letapogató elektronmikroszkópos vizsgálatoknak is alávetettük és ezekből kitűnt, hogy közbenső réteg olyán kerámia részecskéket tartalmaz, amelyek a semleges fémes mátrixban egyenletesen oszlanak el, mennyiségük a mátrixokhoz viszonyítva 3... 15 t%. A közbenső réteg felülete olyan mozaiknak látszik a mikroszkópos felvételeken, amelyben a kerámia részecskék a mátrix fémes anyagával váltakoznak. A fém felülete a kerámia részecskék között gyakran dendrites felépítésű. Nagy számban figyelhetők meg a pórusok és üregek. A közbenső réteggel ellátott szubsztrátum lemosása és szárítása után felületére elektrokatalitikus tulajdonságú kerámia anyag egy vagy több prekurzorvegyületét tartalmazó oldatot vagy diszperziót viszünk fel, Az oldószer eltávolítására szolgáló szárítás után a közbenső réteggel ellátott szubsztrátumot megfelelő kemencében olyan hőmérsékletre hevítjük, amelyen bekövetkezik a prekurzorvegyület felbomlása és így kialakulhat az elektrokatalitikus kerámia anyagú külső bevonat. Az. eljárási lépéseknek a fenti sorozatát, tehát a bevonást, a szárítást és a kiégetést annyiszor lehet ismételni, amennyiszer ez szükséges ahhoz, hogy elérjük a külső kerámia anyagú bevonat kívánt vastagságát. Ha oxidokat és kevert oxidokat dolgozunk fel, célszerűen a kiégetést oxigén jelenlétében hajtjuk végre. Megfelelő prekurzorvegyületeknek bizonyultak az elektrokatalitikus tulajdonságú kerámia anyagot alkotó fémek vagy fém szervetlen sói, mint a kloridok, nitrátok és szulfátok, de erre a célra ugyanezen fémeknek néhány szervetlen vegyülete is használható, mint a rezinátok, alkoholátok és hasonlók. A javasolt fentek: ruténium, irídium, palládium, platina, ródium, titán, tantál, cirkónium, hafnium, kobalt, ón, mangán, lentin és ittrium. A kemence hőmérséklete a hőkezelés során általában 300 ... 650°C. Ebben a hőmérséklettartományban a szokásos prekurzorvegyületek általában teljes mértékben képesek átalakulni a kívánt kerámia struktúrává. Az elektrokatalitikus tulajdonságú kerámia anyag mennyisége a külső bevonatban általában annyi, hogy legalább 2 g/m2 felületi sűrűség alakuljon ki a bevonattal fedett tartományban. Ha a kerámia anyag felületi sűrűségét 20 g/m2 értékig növeljük, a bevonat élettartamának arányos mértékű növekedése figyelhető meg. Ezzel szemben a felületi sűrűség további növelése a tapasztalat szerint nem okoz javulást az élettartamban. így tehát megállapítható, hogy a külső bevonat kerámia anyagának felületi sűrűsége célszerűen legfeljebb 20 g/m2, és az esetek többségében a 2 g/m2-nél kisebb, illetve a 20 g/m2-nél nagyobb értékek alkalmazása kerülendő vagy célszerűtlen. Különösen kedvezőnek bizonyult a ruténium-oxid alkalmazása, amely a hidrogén keletkezési folyamataiban hatásos katalizátor és legkevésbé költséges nemesfém; megfelelő eredményeket nyújtott azonban az irídium, a platina, a ródium cs a palládium is. Ha a ruténium és a titán oxidjait a fémek tömegéhez viszonyítva 10:1 és 1 : 1 közötti keverési aránnyal alkalmazzuk, a közbenső réteg és az elektrokatalitikus tulajdonságú külső bevonat jellemzői optimálisak. A titán oxid jelenléte a külső bevonatot kémiailag és mechanikailag jobban ellenállóvá teszi, mintha abban csak ruténium oxid lenne. A felbontható sókat felvihetjük vizes oldatban, amikoris olyan szervetlen sókat oldunk, mint kloridok, nitrátok vagy szulfátok cs az oldatot savasítjuk egészen a teljes oldódásig, majd kis mennyiségben izopropil—alkoholt adunk hozzá. Természetesen a jó bontható szerves sók szerves oldatai is felhasználhatók. A bevonó oldatban jelen levő fémek sói olyan részarányban alkotják az oldatot, amelyre szükség van ahhoz, hogy a kalcinálással kapott oxidkeverékben a kívánt fémarányokat biztosítsuk. A találmány szerinti eljárást a továbbiakban néhány példa részletes ismertetésével mutatjuk be. Ezek a példák inkább a bemutatás további elmélyítését szolgálják és egyáltalában nem jelentik az egyedüli megvalósítási lehetőségeket. Az ismertetés során az arányokat t%-ban kell érteni, hacsak a leírás mást nem mond. 1. példa 0,1 mm átmérőjű szálakból készült nikkelszita több mintáját gőzzel zsírtalanítottuk, majd mmdetegy 60 másodpercen keresztül sósavval kezeltük. A felületileg ily módon kezelt szitamintákat hordozóként hasznost'-' toriak elektród kialakításához, aminek során a következő összetételű bevonófürdőt alkalmaztuk: nikkel -szulfát 200 g/l bórsav 40 g/l- nikkel- klorid 50 g/l kevert ruténium titán oxid por alakban 10 : : 1 fém mennyiségi aránnyal 10 g/l A bevonófürdő hőmérséklete 50°C körül volt, az alkalmazott áramsűrűseg 50'mA/cm2, a kevert oxid porrészecskéinek átlagos átmérője 2 /mi, minimális átmérő 0,5 /zni, míg a maximális 5 /um. A port szuszpendált állapotban tartottuk a fürdő folyamatos mechanikai keverésével, míg az elektrulitikus lerakatás mintegy 20 percig tartott. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
