188056. lajstromszámú szabadalom • Nikkelporból melegen sajtolt,nagy porózitású elektród alkalikus vízelektrolizálókhoz és eljárás az elektród előállítására
1 188 056 2 A találmány tárgya nagy porozitású nikkel elektród alkalikus vízelektrolizálókhoz, amely meleg sajtolással vagy színtereléssel egyesített és belső, illetve külső felületén 0,0025-0,1 p oxidréteggel fedett fémporból áll, valamint eljárás az említett elektród előállítására. Az emlitett fajtájú, ismert elektródnál a gyakorlatilag teljes egészében NiO-ból álló réteg az erősen alkalikus elektrolitokban igen jó korrózióállóságot biztosit. A NiO-réteg a Ni-védőszerkezetet különösen a voluminózus oxidokká vagy hidroxidokká történő oxidálás ellen védi, ezáltal az elektród élettartama lényegesen meghosszabbodik. Ezenkívül a NiO-réteg az 02-Ieválást katalizálja (2 903 407. sz. német szövetségi köztársaságbeli nyilvánosságrahozatali irat). A találmány feladata szerint a bevezetőben említett tulajdonságú, olyan elektródot kívántunk előállítani, amely az ismerthez képest jobb („promoveált”) katalitikus hatást fejt ki, és melynél a H2 és 02 leválása még nagy áramsűrűségeknél is csekély polarizáció mellett történik. Ezenkívül a tartós stabilitást az elektródtest nikkel anyaga oxidációjának csökkentésével kell megnövelni, mivel az oxidáció, még ha a felület bevonata lényegében NiO-ból áll is, még lassan folytatódik. Ezt a feladatot a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy a felületi oxidréteget nikkel- és titánoxid keveréke képezi. A találmány szerinti elektródot úgy állíthatjuk elő, hogy a) 1-15 súly%, előnyösen 2-4 súly% titánnal ötvözött nikkelport sajtolunk 300-500 °C-on és azután oxidálunk, vagy b) tiszta nikkelport a felületi oxidréteg 2-3 súly%-os titántartalmához szükséges mennyiségű és koncentrációjú vizes titanil-szulfát oldat (TiO/ S04/-oldat)tal nedvesítjük, majd szárítunk, a kezelt nikkelport 300-500 °C-on sajtoljuk és 150-500 °C- on levegőn oxidáljuk. A titanil-szulfát-oldattal a Ni-port előnyösen keverés közben itatjuk át. Az átitatott és megszárított Ni-porból ezután az elektródot hidegen elősajtoljuk és a Ni-Ti keverékoxid réteget melegsajtolással és oxidálással alakítjuk ki. Úgy is eljárhatunk, hogy a tiszta nikkelport elektróddá sajtoljuk, a kapott elektródot átitatjuk titanil-szulfát-oldattal, majd az átitatott elektródot oxidáljuk. A Ti-katalizátor adalékot más titánsók oldatával is bejuttathatjuk; az oldószer nemcsak víz lehet. Az elektród belső és külső felületét fedő, nikkel- és titánoxid-keverékéből álló réteget a porózus Titartalmú Ni-elektródok temperálása útján, levegőben, vagy oxigén atmoszférában alakitjuk ki. A hőmérséklet legalább 150 'C és legfeljebb 500 °C legyen. Az oxidációhoz szükséges 02 mennyiségét úgy is biztosíthatjuk, hogy az elektród előállítására egy olyan nikkelport használunk, amely annyi levegő és/vagy oxigén mennyiséget tartalmaz, mely elegendő a melegsajtolás vagy zsugorítás közben az elektród Ni-Ti-keverékoxid rétegének kialakítására, mely folyamatot 300 és 500 °C között végzünk el. Ebben az esetben a katalizáló és stabilizáló hatású keverékoxid réteget már a levegőn történő meleg sajtoláskor vagy zsugorításkor kialakítjuk és ezáltal egy következő munkafolyamatot megtakarítunk. A temperálásnál a temperálási idő maximálisan fél óra legyen. A felhasznált por fajtájától és a temperálásnál alkalmazott hőmérséklettől és gázatmoszférától függően a temperálási idő mintegy 20 órára növelhető. A katalitikus és stabilizáló hatású nikkel- és titánoxid keverékéből álló oxidréteg 0,0025-0,1 pm vastagsága 10-100 molekula-rétegnek felel meg, ez a vastagság minden esetben egy tömör, zárt bevonatot biztosít az elektródon. A javító katalizátorként ható titán hatására különösen- a túlfeszültég csökken lényegesen a ^-leváláskor és- az 02-anódok Ni-fémének további elektrokémiai oxidációja válik lényegesen nehezebbé, u-3 Ni(OH)2-2 HzO-vá és/vagy ß-4 NiOOH-3H2Ó-vá. Ezek következtében a találmányunk szerinti elektród még hosszabb üzemidő alatt is ellenáll a legerősebb ismert oxidálószemek, nevezetesen a statu nascendi oxigénnek, és ezért előnyösebb, mint a vízelektrolízishez már gazdasági okok miatt sem alkalmazható platina. Az említett tulajdonságok alapján a találmány szerinti elektródok különösen újabb elektrolizálók számára mint pl. az ELOFLUX vízelektrolizáló cellához, különösen jól alkalmazhatók. Ezeket mind anódként, mind katódként egyaránt fel lehet használni. A 2 és 02-leválásoknál fellépő polarizáció csökkentésének és a nikkel továbboxidálása megakadályozásának feladatát a találmány értelmében ritka vagy költséges nemesfémek, mint pl. platina felhasználása nélkül oldjuk meg. A találmány szerinti elektród előállítását az alábbiakban kiviteli példákon, részletesen ismertetjük. 1. példa 11,76 g karbonil nikkelt (Carbonilnickel T 255, szemcsefrakció: < 50 pm) vizes titanilszulfát-oldattal annyira átitatunk, hogy igy 0,24 g Ti-katalizátor mennyiséget (ez 2 súly%-nak felel meg 12 g-os összelektródsúly esetében) adjunk a karbonilnikkel porhoz. A karbonilnikkel por átitatását állandó keverés mellett hajtjuk végre, így biztosítjuk a nikkelpor és a vizes titanilszulfát oldat jó átkeveredését. Az átitatott karbonilnikkel port megszárítás után a szükséges makro- és térfogati porozitás elérése céljából 4 g sótöltőanyaggal (Na2C03; szemcsefrakció: 50-75 pm) keverjük el, egy 40 mm belső átmérőjű formába simán bekenjük, 0,32 t/cm2 nyomáson hidegen elősajtoljuk és levegőn 4Ö0 °C-ra való felhevítés után 0,8 t nyomáson melegsajtolással korong alakú elektródot állítunk elő. A sajtolási folyamat után a hozzáadott sótöltőanyagot forró, desztillált vízzel ismét kioldjuk. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
