[其他]電化學過程中應用的電極及其制備的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86102469
• 申請日: 1986-04-11
• 公開（公告）號: CN86102469A
• 公開（公告）日: 1986-10-08
• 發(fā)明（設計）人: 安東尼奧·尼多拉;里納托·施拉
• 申請（專利權(quán)）人: 奧多茨奧·諾拉電化學工廠聯(lián)合股票公司
• 主分類號: C25B11/06
• 分類號: C25B11/06
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利代理部
• 代理人: 余剛

本發(fā)明涉及應用熱離解法在電極表面鍍有電催化陶瓷層的電極。該電極適用于電化學過程，尤其是用做在電解堿金屬鹵化物的電解槽中排放氫氣的陰極。

本發(fā)明還涉及了制備上述電極的方法。

在堿金屬鹵化電解領域的技術進步導致單位產(chǎn)品能耗不斷降低。這是由于電解槽幾何形狀設計的明顯改進（參見本申請人提出的意大利申請，申請?zhí)枮?9502????A/80），以及用離子交換膜取代多孔膜（參見英國專利NO.2064586A），并采用電催化性不斷增強的陰極降低氫的過電壓的結(jié)果。

通過把陶瓷催化層涂到具有一定幾何形狀（如金屬網(wǎng)），由導電金屬（如鎳、銅及其合金等）制成的起支撐作用的金屬基體上，即可獲取這種陰極。借助于含有陶瓷電催化材料的起始化合物的液體（或溶液或懸浮液）經(jīng)過熱分解直接鍍在支撐金屬基體上，即可獲得陶瓷電催化膜。

影響這樣獲得陰極的一些嚴重缺陷表現(xiàn)在鍍層與支撐金屬基體結(jié)合不好，其原因在于鍍層的陶瓷電催化劑材料與通常在基體表面上形成的氧化膜之間存在明顯的結(jié)構(gòu)不相容性。

已經(jīng)采取各種不同的方法來解決上述問題。例如，一種方法是采用不同成分的多層鍍層，其內(nèi)層大致與支撐金屬基體相容，同時外層有較高的電催化性（參見歐洲專利0129088????A1）。

另一個有效的辦法是采用含有與將進行熱離解的陶瓷電催化材料同晶的陶瓷材料顆粒的中間金屬層，該中間層夾在基體與外加鍍層之間，至少加在金屬基體的部分表面上。

在上述具有一定厚度的中間層上，加上由陶瓷電催化層的起始化合物的溶液或懸濁液組成的涂料。在去掉溶劑后，在一定溫度下在加熱爐中進行一定時間的加熱，以使這些起始化合物轉(zhuǎn)變成為所需要的陶瓷電催化材料。重復這一過程若干次以獲得需要的厚度。

這樣獲得的電極被用作堿金屬鹵化物電解的陰極，尤其是用作氯化鈉的電解的陰極，其活性壽命比按照已有技術通過熱沉積獲得的常規(guī)陰極（參見意大利專利申請NO.83633????A/84）長3～8倍。

與常規(guī)陰極，如有電沉積產(chǎn)生的，著色的電催化層的陰極相比，（參見比利時專利NO.848，845和美國4，465，580），這些電極還提供了低的過電壓以及對電極中呈現(xiàn)的重金屬如鐵和水銀等引起的中毒有更好的抑制作用。

眾所周知，在鹽水電解的特殊情況下，經(jīng)常碰到的雜質(zhì)是鐵和汞：鐵可能來自用做抗結(jié)塊劑的氰亞鐵酸鉀或陰極室鐵構(gòu)件的腐蝕，而汞通常出現(xiàn)在把汞電解槽變?yōu)槟る娊獠蹠r的鹽水回路中。

當這些通常以離子絡合物形式出現(xiàn)在溶液中的雜質(zhì)擴散到陰極表面時，它們很容易被電析為金屬態(tài)，從而中合了催化活性區(qū)。

由于各種不同因素，例如陰極材料的種類（成分和結(jié)構(gòu)），操作條件（溫度、陰極液濃度）和雜質(zhì)的性質(zhì)的影響，在操作幾小時后，將明顯和不可逆地產(chǎn)生催化時效。

然而，考慮到工業(yè)用陰極所要求的長期使用性能，影響電極壽命和效率的問題還沒有得到滿意的解決，這些問題涉及到鍍層對金屬雜質(zhì)的毒害的抵抗能力。

事實上，鐵濃度小于50PPM時對涂有熱成型的電催化陶瓷材料的電極沒有不良影響，要觀察中毒效應需要其濃度高到100PPM，對汞來說，在汞離子濃度為3～10PPM時，在使用短時間以后陰極電位明顯增加。

本發(fā)明的一個目的是提供用熱沉積的方法制成的電催化陶瓷鍍層的電極，它能基本避免上述雜質(zhì)產(chǎn)生的毒性。

人們驚奇的發(fā)現(xiàn)，通過向電催化陶瓷鍍層加添加劑，可獲得基本能避免重金屬毒化的電極。上述添加劑是由元素周期表中ⅠB、ⅡB、ⅢA、ⅣA、ⅣA、ⅤB、ⅥA、ⅥB和Ⅷ族元素組成的。

特別是，根據(jù)本發(fā)明用于電化學過程的電極包括一導電的金屬基體和主要由電催化陶瓷材料構(gòu)成的外膜，其特征就在于上述電催化陶瓷材料是由元素周期表的上述各族元素的元素添加的。

獲得這些電極的工藝包括在支撐金屬基體上施加前面提到的涂料，金屬基體上可以先鍍上一層固定層，其含有與構(gòu)成電催化層的電催化陶瓷材料同晶的陶瓷顆粒。

涂料是由適用的電催化陶瓷材料的起始化合物在適當?shù)娜軇┲行纬傻娜芤夯驊腋∫簶?gòu)成的。

通過在爐中加熱，在溶劑蒸發(fā)以后，把起始化合物轉(zhuǎn)變成所需要的化合物，其溫度控制在300℃到650℃。

如果電催化陶瓷物質(zhì)是一種氧化物或氧化物的混合物，則在爐中的加熱應在有氧氣的環(huán)境中進行。

起始化合物可以是組成電催化陶瓷材料的金屬的無機鹽，如氯化物、氮化物、硫化物，也可以是含有相同金屬的有機化合物，如樹脂酸鹽、醇化物等。