199575. lajstromszámú szabadalom • Elektrolízisnél alkalmazható elektródok és eljárás azok előállítására

HU 199575 B

A platina-csoportba tartozó fém és az oxidköpeny egyéb féméinek mennyiségi viszonya 20:100-tól 85:100-ig terjedhet. Abban az esetben, ha az elektród aktív tömege Ti02-t, Ru02-t és Sn02-t tartalmaz, ezen komponensek viszonya mól %-ban a következő lehet:

40—90% Ti02; 0,25—25% Sn02 és 9,75— 35% Ru02. A 21,8. mól % Ru02-t, 72,7 mól% TiÓ2-t és 5,5 mól% SnÓ2-t tartalmazó ismert elektród koncentrált NaCl-oldatban, 2 A/cm2 áramsűrűségnél, 60°C hőmérsékleten történő 1500 órás vizsgálat után 1,42 V anódpotenciállal rendelkezett. A változó polaritás (5 anódos és 5 katódos polarizáció 1 A/cm2 áramsűrűséggel, az egyes polarizációk időtartama 2 min) módszerének vizsgálati feltételei mellett a fenti elektród tömegvesztesége két vizsgálati ciklus után 0,09 mg/cm2, és amalgámba történő egyszeri bemerítés után 0,01 mg/cm2.

A fenti elektród hátránya a csekély ellenállóképesség.

A 3855092 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás a klór és nátronlúg elektrokémiai előállításánál használható olyan elektródot ismertet, amelynek alapja szelepfém és az erre felvitt aktív köpeny ón-, ruténium- és titánoxidok keveréke, a Ti02: (Ru02+ -f-Sn02) mólarány 1,5:1-től 2,5:1-ig terjed és az Sn02+Ru02 keverékben az Sn02 mennyisége 35—50 mól%. A fenti elektród aktív köpenyének összetétele:

TiO2:60—75 mól%; SnO2:10—20 mól%; Ru02 15—30 mól%. így például egy konkrét elektród, amelynek az aktív köpeny összetétele: Ti02: (Ru02+Sn02) =2,2:1 mólrész és Ru02+ -fSn02 keverékben az Sn02 mennyisége 40 mól%, azaz az aktív köpeny mól %-ban adott összetétele: Ti02—67%, Sn02—13,2%, Ru02—19,8%) a NaCl-elektrolízis feltételei között 0,01 g ruténiumot veszít az aktív tömegből 1 t klórra számítva. A klórkiválás túlfeszültsége ennél az ismert elekródnál 40 MW-al kisebb, mint az aktív köpenyben a Sn02-t nem tartalmazó elektródnál.

A fenti elekród hátránya a csekély ellenál- 1óképesség.

Találmányunk célja elektrolízisnél használható olyan elektród kifejlesztése, amely üzemeltetése során az eddigieknél nagyobb ellenállóképességgel rendelkezik.

Találmányunk további célja elektrolízisnél használható olyan elektród kifejlesztése, amely az eddigieknél kisebb mennyiségben tartalmaz nemesfémet, így ruténiumot.

Találmányunk célja továbbá olyan eljárás kifejlesztése, amely lehetővé teszi az eddigieknél nagyob ellenállóképességű és ennek következtében az eddigieknél kevesebb nemesfémet, ruténiumot tartalmazó, elektrolízisnél használható elektródok előállítását.

A célkitűzést elektrolízisnél alkalmazható olyan elektród segítségével oldjuk meg, amely elektród alapja passzíválható fém, köpenye ruténium-, titán- és ónoxidok keveréke és a köpeny komponenseinek mólaránya:

3

ruténium-oxid 15—30mól%, titán-oxid: 25—55 mól%,

ón-oxid: 30—60 mól%.

A találmány szerinti elektród ellenállóképessége a 3855092 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetett elektród ellenállóképességének 1,1 — 1,2-szere- se.

Találmányunk szerint célszerű, ha elektródaköpeny a komponenseket a következő arányban tartalmazza:

ruténium-oxid: 25—30 mól%, titán-oxid: 30—45 mól%,

ón-oxid: 30—40 mól%.

A találmány szerinti elektróda ellenállóképessége, amint azt" az 1. táblázatban bemutatjuk, jobb mint az eddig ismert elektródoké (1,1 — 1,2-szeres), ami azt jelenti, hogy egy adott folyamatra vetítve kevesebb a memesfém felhasználás. A találmány szerinti elektród hosszabb élettartamának következtében az elektród alkalmazásával egy adott folyamatban lehetséges a ruténium szükséglet 15—20%-kal is csökkenteni. A találmányunk szerinti elektród előállítását úgy végezzük, hogy az alábbi, egymást követő folyamatokat legalább egyszer végrehajtjuk:

1 ) titán-, ruténium- és ón-kloridot tartalmazó bevonó oldat felhordása zsírtalanítás után a passzíválható fém alapra;

2) az alapra felhordott bevonat szárítása 30—Í50°C közötti hőmérsékleten;

3) az alap és a felhordott bevonat izzítása. Találmányunk szerinti eljárásban olyan bevonó-oldatot alkalmazunk, amelyben az ón-kloridként ón-dikloridot használunk, és amelyben a ruténium, titán és ón tömegaránya (0,3—0,7): (0,3—0,6): (0,7—1,5) és az izzítás 350—530°C hőmérsékleten történik.

Az elektród anódos polarizációnál passzíválható fémből, például titánból, tantálból, cirkóniumból, niobiumból, illetve ezek ötvözetéből készül, ezek az elektród alapjának szerepét látják el. Az elektród alapjának alakja különböző lehet, például sík lemez perforációval, vagy anélkül, rúd, háló, rács vagy fémtest.

Találmányunk szerint az elektróda köpenyben az oxidok aránya:

ruténium-oxid 15—30mól%, titán-oxid 25—55 mól%,

ón-oxid 30—60 mól%.

Ezen feltételek teljesítése lehetővé teszi az ilyen bevonatú elektródák ellenállóképességének növelését, valamint a bevonatban a ruténium-oxid-tartalom jelentős csökkentése révén az előállítási költségek lényeges mérséklését. A ruténium-oxid mennyiségét úgy tudjuk csökkenteni, hogy az ón-oxid mennyisége a bevonatban 30—60 mól%. Vizsgálataink alapján megállapítottuk, hogy a köpeny összetételében az ón-dioxid fenti mennyisége a szilárd szubsztituciós oldat keletkezésének területét nem csökkenti, mivel az ón-dioxid kristályos szerkezete hasonló a köpenyben lévő

4

3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65