180735. lajstromszámú szabadalom • Elektród alkáliklorid oldatok higanykatódos elektrolíziséhez
J80735 elektrolízis folyamatában az aktív massza nagyobb veszteségeihez, az elektród rövidebb élettartamához vezet. A passziválódó fémek oxidjainak, tehát például a titán-dioxidnak a beépítése pozitívan befolyásolja az elektród élettartamát a csak szilícium-dioxidot és 5 nemesfém-oxidot tartalmazó aktív masszával ellátott elektródokhoz képest. A mérések szerint, ha a szilícium-dioxid részaránya az aktív masszában legalább 10 tömeg%, amíg a pasz- 10 sziválódó fémek oxidjainak, vagyis például a titán-dioxidnak az aránya 50 tömeg% alatt marad, és a platinacsoportba tartozó nemesfém(ek) oxidjainak részaránya szintén 50 tomeg% alatt marad, az elektród tartóssága jelentősen megnövekszik. Ha viszont a szili- 15 cium-dioxid részaránya 90 tömeg/v, fölött van, az elektród elektrokémiai aktivitása jelentősen lecsökken. A találmány szerinti elektród igen előnyös kiviteli alakjaiban az összetevők részaránya a következő: 5 szilícium-dioxid 10...75, 20 platinacsoport féméinek oxidjai 20...45, passziválódó fémek oxidjai 5...45, vagy szilícium-dioxid 10...30, platinacsoport féméinek oxidjai 35...45, 25 passziválódó fémek oxidjai 35...45. A találmány szerinti elektród lehetővé teszi, hogy a nemesfém oxidját tartalmazó aktív massza veszteségét mintegy 20,.,25%-kal csökkentsük. Elektrokatalitikus jellemzőiket tekintve a javasolt elektródok az ismertek- 30 kel egyenértékűek. Az elektrokatalitikus aktivitás nagyságát az anódpotenciál alapján, normál hidrogénelektródhoz hasonlítva, klórelektrolízis feltételei között becsültük meg. Az elektródok a találmány szerinti aktív masszával kialakítva 0,2 A/cm2 áramsűrűség mellett 35 90 °C hőmérsékletű és 300 g/1 NaCI tartalmú oldatban anódpolarizáció mellett a normál hidrogénelektródhoz viszonyítva 1,32...1,35 V potenciált biztosítanak. A találmányt a továbbiakban példakénti kiviteli alakok kapcsán ismertetjük részletesen. 40 1 1. példa Titánlemezből 20-30-2 mm nagyságú hordozó le- 45 mezt készítünk. Az áramvezető hordozóra körben aktív masszát viszünk fel, amely 10 tömeg/o Si02, 45 tömeg0/j Ru02 és 45 tömeg'% Ti02 tartalmú. Az elektród előállítása a következő: A titánlemezt először 5%-os NaOH oldatban 60 °C hőmérsékleten 10 percen kérész- 50 tül zsírtalanítjuk, majd 20%-os HC1 oldatban 100 °C hőmérsékleten maratjuk, passziváljuk. Az aktív massza felviteléhez 103 cm3 n-propilalkoholból, 1,84 cm3 TiCI4-ből, 0,55 cm3 SiCl4-ből és 3,2 cm3 olyan oldatból készítünk, amely 19,2 tömeg% koncentrációban ruténiumot tartalmazó ruténium-kíoridbóf készül. Az oldatot az elkészített és előkészített titánfelületre felvisszük és az elektródot 370...470 °C hőmérsékletre felmelegítjük. Ezt a műveletet addig ismételjük, amíg az elektród felületének minden m2-ére 3,5 g ruténiumjut. Az elektródot a váltakozó polaritás és amalgálás módszerével ellenőrizzük. Az aktív massza veszteségének értékeit a 2. táblázat tartalmazza. 6 2. táblázat Az ellenőrzési ciklusok száma 1—3 4—6 7—9 10—12 \z aktív massza kihullása három egymás után következő ellenőrzési ciklusban, mg/cm2 0,48 0,22 0,05 0,06 Ezt az elektródot klórelektrolízishez anódként 300 g/l NaCI tartalmú, 90 °C hőmérsékletű oldatban használtuk. Az anód áramsűrűsége 0,2 A/cm2 volt. A normál hidrogénelektródhoz viszonyítva az anód potenciálértéke 1,32 V-nak adódott. Egy ismert, 46 tömeg'% Ru02 és 54 tömeg% Ti02 tartalmú aktív masszával kialakított elektródot a váltakozó polaritás és amalgálás módszerével próbáltuk ki ugyanilyen feltételek mellett. A mérési eredményeket az előzőleg ismertetett 1. táblázat tartalmazza. Itt említjük meg, hogy állandósult üzemfeltételek mellett klórelektrolízishez használva az elektród tömegvesztesége a radiokémiái ellenőrzési módszer szerint 0,2...0,4 A/cm2 áramsűrűség esetében 2,6 • 10 ‘8 g/cm2 • h. 2. példa Az 1. példával megegyező nagyságú és azzal egyezően előkészített hordozóra 30 tömeg% Si02, 35 tömeg% Ru02 és 35 tömeg% Ti02 tartalmú aktív masszát viszünk fel. A felvitelhez 61 cm3 n-prcpilalkoholból, 1,44 cm3 TiCl4-ből, 1,72 cm3 SiCl4-bőI és az 1. példában említett ruténium-klorid oldat 2,52 cm3-éből oldatot készítünk. Az előkészített titánfelületre az oldatot felvisszük és az 1. példa szerinti hőkezelést alkalmazzuk. Az elektródot a váltakozó polaritás és amalgálás módszerével ellenőrizzük. Az aktív massza tömegvesztesége a 3. táblázat szerinti értékekre adódik. 3. táblázat Az ellenőrzési ciklusok száma 1—3 4—6 7-9 10—12 13—15 16—18 19—21 22—24 Az aktív massza kihullása három egymás után következő ellenőrzési ciklusban, mg/cm2 0,47 0,27 1,155 0,086 0,098 0,100 0,073 0,086 3
