183163. lajstromszámú szabadalom • Elektród elektrokémiai folyamatok végrehajtására és eljárás annak előállítására
1 183 163 2 1.3 g az elektród felületének minden négyzetméterére számítva. Ezt követően kobalt-nitrát, mangán-nitrát cs bórsav keverékét tartalmazó oldatot viszünk fel és 20 percen keresztül 380 °C hőmérsékleten hőkezelést alkalmazunk. A műveletet tízszer ismételjük meg. Végeredményben az elektród felületének minden négyzetméterére 35 g al .tív massza jut. Az elektródot 280 g/1 NaCl-tartalmú, 3...5 pH- értékű és 90 °C hőmérsékletű oldat diafragmás elektrolízisével ellenőrizzük. A klórelőállítás áramsűrűsége 0,1 A/cm2 volt. Az anód potenciálja a hidrogén vonatkoztatási elektródhoz viszonyítva 1,5 V-nak adódott. A vizsgálat során 1070 Aó áramot engedtünk át. Az aktív massza vesztesége 3 mg/1000 Aó volt. 8. példa Olyan elektródot állítunk elő, amelynek áramvezető alapja egy 30x40x2 mm nagyságú titánlemez és azon 5 tömeg% ruténium-dioxid, 94,9 tömeg% kobalt-oxid és 0,1 tömeg% bóroxid-tartalmú aktív massza van. Az elektród előállítása a következő: A titánlemezt az I. példához hasonló módon készítjük elő. Az aktív massza felviteléhez 1 mólos kobalt-nitrát, 0,5 mólos bórsav oldatok keverékét, továbbá 0,22 mólos (19,2 tömeg% koncentrációjú) ruténium-klorid-oldatot készítünk elő. A ruténium-kiorid oldatát felvisszük egy rétegben a titán alapra és 370 °C hőmérsékleten hőkezelést végzünk. Az így felvitt réteg 1.3 g ruténiumot tartalmaz egy négyzetméterre számítva. Ezt követően az említett, kobalt-nitrátot és bórsavat tartalmazó oldatot felvísszük és 450 °C hőmérsékleten 20 percen keresztül hőkezelésnek vetjük alá. A szükséges rétegszám kialakítása után az elektródot egy órán keresztül 470 °C hőmérsékleten melegítjük. Az aktív massza tömege 30 g az elektród felületének minden négyzetméterére számítva. Az elektródot 280 g/! NaCl-tartalmú, 4...6 pH- értékű és 90 °C hőmérsékletű oldat diafragmás cellában végzett elektrolízisével vizsgáltuk. A klórelőállításhoz alkalmazott áramsűrűség 0,2 A/cmz volt. Az anód potenciálja a hidrogén vonatkoztatási elektródhoz viszonyítva 1,36 V-nak adódott. A vizsgálat során 2050 Aó áramot engedtünk át. Az aktív massza tömegvesztesége 3 mg/1000 Aó volt. 9. példa Titánból 30x40x2 mm nagyságú alapot készítünk és erre 45 tömeg% ruténium-dioxidot, 53 fömeg% vasoxidot, 2 tömeg% bóroxidot tartalmazó aktív maszszát viszünk fel. Az elektródot az 1. példában leírt technológia szerint állítjuk elő. Felhasználunk azonban 0,22 mólos (19,2 tömeg% koncentrációjú) ruténium-kloríd-oldatot is, amelyet az előkészített titánlapra egy rétegben felviszünk és 370 °C hőmérsékleten 10 percig hőkezeljük. A felvitt masszában a fém ruténium menynyisége 1,3 g az elektród felületének minden négyzetméterére számítva. Elkészítés után az anód felületét borító aktív massza tömege 12,5 g/m2. Az elektródot 300 g/1 NaCl-tartalmú, 3...4 pH-értékű, 90 °C hőmérsékletű oldat diafragmás cellában végzett elektrolízisével ellenőriztük. A klórelőállítás áramsűrűségc 0,2 A/cm2 volt. Az anód potenciálja a hidrogén vonatkoztatási elektródhoz viszonyítva 1,35 V-nak adódott A vizsgálat során 1900 Aó áramot vezettünk át. Az aktív massza tömegvesztesége az elektrolízis alatt 1 mg/1000 Aó volt. 10. példa Titánból 30x40x2 mm nagyságú alapot készítünk, ami? NaOH 60 °C hőmérsékletű 5 %-os oldatában 10 percen keresztül zsírtalanítunk, majd 20 %-os HC1- oldatban 100 °C hőmérsékleten lemaratunk. A titán lemezre ruténium-klorid-oldatot viszünk fel, amelyben a ruténium koncentrációja 19,2 tömeg%. A ruténium-kicrid-oldatot egy rétegben visszük fel a titán alapra és azt 370 °C hőmérsékleten 10 percen át hevítjük. A kapott alapra plazmaszórással ruténium-dioxidot, majd kobaltoxidot és bóroxidot viszünk fel egy-egy rétegben. A plazmaszórást automatikus porlasztó berendezésben végezzük el, amelyben az anyagokat elgőzölogtető plazmatron munkaközege argon gáz, amelybe a szükséges anyagokat, tehát a kobaltoxidot, a bóroxidot stb. por alakban adagoljuk. Az így kapott tényleges eleKtródbevonat a következő összetételű: 5 % RuO, 94.9 % CoO és 0,1 % B203. Ugyanilyen összetételű aktív masszával ellátott elektródot úgy is előállítottunk, hogy a szükséges mennyiségű ruténium-dioxidot plazmaszórással vittük fel. Az így kapott elektródokat alkáli-klorid-oldat elektrolízisében, tehát klór és kausztikus szóda előállításával próbáltuk ki, mégpedig szűrődiafragmás elektrolizáló berendezésekben 90 °C hőmérsékletű nátrium-kíoridoldat felhasználásával. Az oldat 280...300 g/1 nátrium-kloridot tartalmazott, az anódon alkalmazott áramsűrűség 1500 A/mz, míg az anolit pH-értéke 4,0 volt. Az elektród potenciálja ilyen feltételek között 1,4 V voü. A vizsgálat során 300 Ah árammennyiséget alkalmi ztunk és az aktív massza vesztesége ekkor 10 mg/ 1000 Ah értéknek adódott. Megállapítható tehát, hogy a titán alapon 5 % Ru02, 94.9 % CoO és 0,1 % B203 összetételű aktív masszával kialakított elektródok alkalmazásában a kétféle előállítási eljárás nem okozott eltérést. A tisztán plazmatechnikai úton előállított elektród esetében azonban a szórásos technológia miatt viszonylag nagyobb volt a nemesfém vesztesége. A találmány szerinti elektród a mérési oldatok tanúsága szerint kis mennyiségű nemesfém-felhasználással kedvező elektrokémiai jellemzők elérését teszi lehetővé. Szabadalmi igénypontok 1. Elektród elektrokémiai folyamatok végrehajtására, amely áramvezető anyagú alapból és arra felvitt aktív masszából áll, ahol az aktív massza platinacsoportba tartozó legalább egy fém, valamint vascsoportba tartozó legalább egy fém oxidját és/vagv mangán oxidját tartalmazza, azzal jellemezve, hogy az aktív massza legalább 0,1, de legfeljebb 50 tömeg% bóroxidot is tartalmaz. 2. Eljárás az 1. igénypont szerinti elektród előállítására, azzal jellemezve, hogy áramvezető anyagú alapra 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
