195679. lajstromszámú szabadalom • Elektród elektrokémiai folyamatokhoz, különösen halogének és alkálifém hidroxidok előállítására szolgáló elektrokémiai cellák részére és eljárás az elektród előállítására
1 195 679 Az így kapott közbenső réteg (megfogó előbevonat) mintegy 15 pm vastagságú volt, és anyagának mintegy 10%-át a kevert oxidrészecskék alkották, amelyek a nikkel mátrixban egyenletesen oszlottak el. A kevert oxid részecskéit a közbenső réteg felületein csak kis mértékben fedte nikkel. így a megfogott részecskék felületének egy része bevonat nélkül maradt vagy a felületből kiállt. A nikkelbevonat dendrites szerkezetű volt. Az így előkészített felületet ionmentes vízzel öblítettük, majd szárítottuk és az egyik minta felületére a következő összetételű vizes oldatot vittük fel: — ruténium-klorid (fémként) 10 g — titán-klorid (fémként) 1 g — hidroxíd -peroxid 30%-os vizes oldata 50 cin3 — sósav 20%-os vizes oldata -150 cm3 Az. oldattal bevont felületet 60°C hőmérsékleten 10 percen keresztül szárítottuk, majd a mintát a levegő jelenlétében 480°C belső hőmérsékletű kemencében hevítettük 10 percen keresztül és ezt követően hagytuk szobahőmérsékletre lehűlni. Az elkészült bevonatot először mikroszkóppal vizsgáltuk meg. A felületi oxidréteg kialakulása teljesnek tűnt és a röntgendiffrakciós elemzés szerint az ruténium és titán-oxid szilárd oldata. A felületi oxidréteg vastagsága 2 pm körül volt, a tömegmérés szerint a külső bevonat felületi sűrűsége 4 g/m2 volt. Más mintákra elektrolitikus lerakatással közbenső réteget viszünk fel és ezeknél a felületi kevert oxidbevonat létrehozásának műveleteit háromszor ismételtük meg, ezzel kerámia anyagú külső bevonatot alakítottunk ki, amelynek felületi sűrűsége 12 g/m2 volt. Az így előkészített elektródokat hatodokként építettük be elektrolitikus cellákba. Ezeket 500 ... 5000 A/m2 áramsűrűség-tartományban 35%-os kausztikus szódaoldatban (NaOH) hidrogén fejlesztésére használtuk. Az oldat hőmérséklete 80°C volt. Minden minta esetében megmértük az áramdekádokra vonatkoztatott feszültségmeredekségeket. Összehasonlítási célokból ugyanilyen feltételek mellett csak közbenső réteggel ellátott elektródokat is használtunk, amelyek bevonata elektrolitikus lerakatással készült. A 12 g/m2 felületi sűrűségű bevonattal ellátott elektród alkalmazása mellett kálóméi vonatkoztatási elektróddál szemben 500 A/m2 áramsűrűség esetében -1,75 V feszültség volt mérhető, míg a meredekség 35 mV/dekád értéknek adódott. A 4 g/m2 felületi sűrűségű bevonattal ellátott elektród alkalmazása mellett kálóméi vonatkoztatási elektróddal szemben 500 A/m2 áramsűrűség esetében —1,2 80 V fészültséget mértünk, míg a meredekség 35 mV/dekád volt. Ugyanezeket a vizsgálatokat a külső bevonat nélküli elektródokkal is elvégezve azt kaptuk, hogy a kálóméi vonatkoztatási elektróddal szemben 500 A/m2 áramsűrűség esetében -1,205 V feszültség volt mérhető, míg a meredekség 85 mV/dekád értékűnek adódott. Összehasonlítási célokból a kevert ruténiurn-títán oxidokból kialakított kerámia jellegű bevonatot olyan nikkel alapanyagú szövet szitán is felhasználtuk, amely hasonlított a jelen találmány szerinti elektródok létrehozásához felhasznált alapanyaghoz. Ezt a szitát .azonban nem láttuk el előzetesen galvaníkus közbenső ré6 teggel. Az alapanyagra mintegy 6 g/m2 felületi sűrűséggel vittünk fel oxidot. Az előzőleg már ismertetett feltételek között elvégzett vizsgálatok eredménye szerint ez az elektród kálóméi vonatkoztatási elektróddal szemben -1,185 V feszültséget adott 500 A/m2 áramsűrűség mellett és a meredekség mintegy 50 mV/dekád értékű volt. Habár a katalitikus aktivitás lényegében ugyanolyan értékűnek adódott, mint a találmány szerinti eljárással készült elektródok esetében, a tapasztalat azt mutatta, hogy az ilyen szita esetében a bevonat alig tapad a hordozóhoz. A szitát durva felületen végighúzva felületéről különösebb erőhatás nélkül is jelentős mennyiségű anyag volt eltávolítható. Megállapítható volt viszont az is, hogy a közbenső réteggel előállított elektród felületi oxidbevonata igen jól tapad az. alapanyaghoz és a ragasztószalaggal végzett szabványos tapadási vizsgálat kedvező eredményeket mutatott. 2. példa Különböző anyagok felhasználásával az 1. példában írt lépések segítségével elektródokat készítettünk elő. Az alábbi 1. táblázat tartalmazza a különböző elektródok felhasználásával az 1. példában ismertetett vizsgálati feltételek között kapott összehasonlító eredményeket. 1, táblázat 2 llordo- Közbenső rczó tog (15 fim vastag) Külső bevonat (15 g/m2) Katód feszültség. 500 A/nt1 mellett, V Meredekség mV/dekád Nikkel NbRuOj/TiO, RuOj/TiOj-1,175 35 Nikkel NRRuOj RuOj-1,170 . 37 ' Nikkel Ag-RuOj Ru02-1,170 35 Nikkel Ni/Ag*KuOj RuOj-1,178 35 Nikkel Ni’TiO, RuOj-1,170 40 Nikkel Ct*lr02 IrOt-1,180 42 Vas Fe+RuOj RuOj-1,175 38 Réz Cu-TiOj RuOj/TíOj-1,175 40 Ezüst Ag*TiOj RuO, /TiOj-1,170 38 3. példa A 2. példában ismertetett elektródokat katódként alkalmaztuk laboratóriumi elektrolitikus cellákban, amelyt'kbcn a Du Pont de Nemours, E.I. cég Nation (R) jelű kationcserélő membránjait használtuk. Az anódok anyaga titán volt, amelyben Tuténiuin és titán kevert oxidjaiból kialakított bevonat volt. Nátrium -klorid 200 g/1 koncentrációjú vizes oldatát az elektrolitikus cella anódrészébe vezettük be, míg a katódrcsz.be ionmentes víz került. A nátrium—klorid koncentrációját 35% körüli értéken tartottuk. Az áramsűrűség 3000 A/m2 értékű volt, míg a működési hőmérséklettartomány 85 ... 95°C. összehasonlítási célokból további elektrolitikus cellákat is alkalmaztunk. Ezek közül az egyikben akatód nikkelből állt cs kezeletlen felületű volt, míg a másikban a katódot csak közbenső réteggel láttuk el, amelynek anyaga 12% ruténium-oxidot eloszlatva tartalmazó nikkel mátrix volt. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
