[其他]鉑釕活性涂層電極

無效

• 申請號: 85108341
• 申請日: 1985-11-21
• 公開（公告）號: CN85108341A
• 公開（公告）日: 1987-05-20
• 發明（設計）人: 何桂森;張振武
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C25B11/08
• 分類號: C25B11/08;C25B1/04
• 代理公司: 中國科學院大連化學物理研究所專利代理處
• 代理人: 汪惠民

本發明屬于用于水電解的活性涂層電極及制造。

水電解已作為一種重要的制氫方法在生產中應用。現在工業用水電解裝置采用鐵或鐵鍍鎳陰極，但由于這種電極具有較高的析氫過電位，能耗較大，因而一些國家致力于研制低析氫過電位的活性涂層電極。其制備方法較多，象電沉積（美國專利US.4，010，085），化學修飾（Nature????268（1977）），金屬擴散（美國專利US，4，116，804）及無機涂敷等方法，其制備工藝都較復雜。如電沉積法，基體要經過幾道工序除油處理，酸腐蝕造孔，然后在電解液中電沉積成活性涂層。但這樣制備的活性涂層陰極，在電解過程中容易削落。用金屬擴散法也要對基體進行予處理，噴鍍鋁之后經過高溫擴散處理，然后將電極冷卻放入強堿溶液內浸出滲入鎳基體的鋁，使形成多孔活性層。基體擴散活性陰極突出性能是它的機械強度和壽命都有所增加，不足之處是其制備方法較復雜。這些方法制備的涂層電極都顯示出一定的電催化活性，能降低析氫過電位，在工業水電解裝置上應用，可降低單對槽電壓0.1-0.2伏（ECN，P.24，32，June????25，1979）。作為電解節能另一可行的方法是在電解槽內加入添加劑，如采用硫氰酸銨，硫代尿素，含金屬離子絡合鹽等，但節電效果有限。

本發明的目的是制備一種活性涂層電極，它具有較低的析氫過電位，使用壽命長，且制備方法十分簡便，象在電解液中加入添加劑一樣，將活性組分加入到正在運轉的電解槽中，活性涂層便可在電極上就地生成，因而降低槽電壓達到節省能耗之目的。

PtO₂，PtO，KCl和Ru;陰極涂層組成為Pt和Ru。

活性涂層的制備方法是，配制含有活性組分的電解液，將凈化處理后的電極基體放置在電解槽中進行電解，在電場等因素的作用下，在正負極上形成鉑釕活性涂層電極。形成活性涂層電極所用的電解液內含有氯鉑酸40-100ppm和三氯化釕20-60ppm。用于工業電解槽的活性組分溶液是配制含氯鉑酸12-30克/升和三氯化釕6-15克/升的水溶液，以0.5-1.0升/分鐘的流速加到正在運轉的電解槽內，使活性組分達到上述含量。

實例1，鉑釕活性涂層電極的制備。

制備含有氯鉑酸和三氯化釕的電解液，使氯鉑酸的含量為100ppm和三氯化釕的含量為60ppm。電流密度為200毫安/厘米²，電解槽溫度為20-30℃，電解3小時，得到鉑釕涂層電極。用PHI550型電子能譜分析，得到陽極涂層組分比為PtO₂∶PtO∶KCl∶Ru＝10∶1∶3∶0.5;陰極涂層組分比為Pt∶Ru＝10∶1。

實例2，電極電位的測定。

以飽和甘汞電極作參比電極，電解液為10%KOH水溶液，測試溫度為50±1℃，鎳片為基體，電極面積為2厘米²。

電解液中未加活性組分及不同氯鉑酸濃度時的析氫電極電位見表1。

由表1數據可知，隨著氯鉑酸濃度的增加，析氫過電位也隨之減少，當其濃度為40ppm時，雖濃度繼續增加，但析氫電極電位的變化很小。在氯鉑酸濃度為40ppm，電流密度為200毫安/厘米²時，析氫過電位下降327毫伏。

固定氯鉑酸濃度為60ppm，改變三氯化釕的濃度，在電流密

取表2中四種不同三氯化釕濃度時的析氫電極電位的平均值為1.184伏，未加活性組分時的析氫電極電位為1.487伏（電流密度為200毫安/厘米²），所以加入活性組分后，析氫過電位下降303毫伏。取表3中四種不同三氯化釕濃度的析氧電極電位的平均值為0.557伏，未加活性組分時的析氧電極電位為0.539伏（電流密度為200毫安/厘米²），所以加入活性組分后，析氧過電位升高18毫伏。

總的來講，在電解槽中加入氯鉑酸和三氯化釕后，凈槽電位下降285毫伏。

實例3，工業水電解槽節電效果的測定。

工業水電解槽單槽是由44對雙極式電極組成，正負電極均為鐵板鍍鎳，極板面積為1米²，槽電流為2000安培左右，電解液為30%KOH水溶液，電解液體積約3米³，槽溫80-90℃，三個單槽組成一組為串聯電路連接。1和3槽未加活性組分，2槽加入活性組分。

在電解槽正常運轉情況下，在電解槽的電解液中加入活性組分，使氯鉑酸含量為48ppm，三氯化釕含量為30PPm。加入活性組分后電解槽經過5049小時運轉，電解槽的電性能見表4。

表4????電解槽加入活性組分后的電性能