Способ изготовления электрода

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЖКТРОДА для электрохимических процессов, включающий нанесение на никелевую подложку активного слоя, содержащего соединения никеля, кобальта и серы, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа при сохранении высокой электрохимической ак тивности электрода, нанесение ведут погружением, никелевой подложки в водный раствор, содержащий( смесь нитратов никеля и кобальта в количестве 150-220 г/л, при соотношении никеля к кобальту, равном 4-3:1, и гидросульфит натрия в количестве 70120 г/л при 70-90 с, проводят не менее пяти погружений с сушкой между погружениями, после последнего погружения сушку проводят 20-30 мин и повторяют все указанные операции не менее двух раз. СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(5!) С 25 В 11 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР !

10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3632900/23-26 (22) 12. 08. 83 (46) 23.06.85. Бюл. У 23 (72) P Х. Бурштейн, В.Е. Каэаринов, А. Г. Пшеничников, И.Е. Барбашева и О.А.Куэьмичева (71) Институт электрохимии АН СССР (53) 621.3.035.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 798195, кл. С 25 В 11/06, 1980.

2. Патент Англии 9 2088903, кл. С 25 В 11/06, опублик.16.07.82. (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА для электрохимических процессов, включающий нанесение на никелевую подложку активного слоя, содержащего

„„SU „„1162878 A соединения никеля, кобальта и серы, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа при сохра% ненни высокой электрохимической ак» " тивности электрода, нанесение ведут погружением, никелевой подложки в водный раствор, содержащий смесь нитратов никеля и кобальта в количестве

150-220 r/ë, при соотношении никеля к кобальту, равном 4-3:1, и гидросульфит натрия в количестве 70120 г/л при 70-90 С, проводят не менее пяти погружений с сушкой между погружениями, после последнего погру.жения сушку проводят 20-30 мин и повторяют все укаэанные операции не менее двух раэ.

1162878

Изобретение относится к технн— ческой электрохимии, в частности к способам изготовления электродов для электролиза щелочных растворов.

Известен способ изготовления 5 электрода путем электрохимического нанесения на металлическую подложку активного слоя в виде сплава никелькобальт из электролита, содержащего сернокислый кобальт и сульфонат никеля, при 60-65ОC, плотности тока

400-600 А/м и рН раствора 3,5-3,8. Затем электрод алитируют при 700 С и выщелачивают в 30 -ном растворе щелочи «1 ). 15

Недостатком способа является сложность изготовления, обусловленная необходимостью использования высоких температур игромоздкого оборудования .

Известен также способ изготовления20 электрода путем нанесения на подложку дисперсного катализатора и фторопласта в соотношении 10:3. Катализатор готовят методом соосаждения.

B 50 мл раствора солей 15 r М (005)

«6Н О и 30 r Co(NO ) б Н О добавляют при непрерывном помешивании 150 мл раствора, содержащего 50 r K S, Образующийся при этом катализатор (15 г) отфильтровывают и высушивают 30 в токе азота при 125 С 10 -: 12ч.

Затем сухой .порошок смешивают с суспензией фторопласта, наносят на

Ni-сетку и спекают в атмосфере азота при 300 С в течение 1 ч, Получае- 35 мый согласно этому способу электрод может работать только как катод. По" тенциал такого катода при плотности тока 4000 А/м в 45%-ном растворе

КОН составляет 0,112 В (21.

Недостатком способа является сложность технологии изготовления, а именно приготовление порошка ката- лизатора, включающее операции осаждения, фильтрования, продолжительного 45 промывания, длительного высушивания при высокой температуре, а также смешение катализатора с фторопластом и нанесение смеси на сетку. Операция смешивания порошка катализато- 50 ра с суспензией требует строгого поддержания-рН раствора, а операциянанесения смеси на сетку является очень трудоемкой, особенно при использовании электродов большого раз- 55 мера.

При этом приготовление активного ка-; тода требует большого количества катализатора 20 мг на 1 см, а расход кобальта составляет 80 мг на 1 см электрода.

Цель изобретения — упрощение способа изготовления электрода при сохранении его высокой электрохимической активности.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу изготовления электрода для электрохимических процессов, включающему нанесение на никелевую подложку активного слоя, .содержащего соединения никеля, кобальта и серы, нанесение ведут погружением никелевой подложки в водный раствор, содержащий смесь нитратов никеля и кобальта в количестве

150-220 г/л, при соотношении никеля к кобальту, равном 4-3:1, и гидросульфит натрия в количестве 70-100 г/л при 70 — 90 С, проводят не менее пяти погружений с сушкой между погружениями, после последнего погружения сушку проводят 20-30 мин и повторяют все укаэанные операции не менее двух раз.

При нанесении активного слоя на никелевую подложку согласно предлагаемому способу значительно упрощается изготовление электрода, при этом на подложке формируется слой, содержащий сернистые соединения никеля и кобальта, Расход кобальта приблизительно равен 0,3 мг/см, что в 25 раз меньше, чем в известном способе, JI р и м е р. В раствор, содержащий 160 г/л нитрата никеля и 40 г/л нитрата кобальта, добавляют раствор гидросульфита натрия концентрацией

70 г/л. В указанную смесь, нагретую до 80 С, погружают на 5 мин никелевую сетчатую или пористую подложку, после чего сушат на воздухе в течение 1 мин. Погружение осуществляют пять раз, а затем сушат на воздухе при 50 С в течение 20 мин. Затем весь процесс погружений и сушки повторяют, используя свежеприготовленную смесь солей.

Электроды испытываются в процессе электролиза 6 N раствора КОН при

70 С в качестве как катодов, так и анодов.

Потенциал электродов при различных плотностях тока приведен в табл. 1.

1162878 4

i=4000 А/м в 6 N КОН при 70 С характеристики катодов практически не меняются.

При выходе за пределы предлагае-, 5 мого интервала значений общего содержания смеси нитратов никеля и кобальта в растворе электрохимическая активность электрода ухудшается.

Данные о влиянии общей концентрации солей Со(ИОд) и И1(ИО ) Ha aKтивность электродов, работающих в качестве катодов и анодов, приведена в табл. 2. Испытания проводятся при соотношении Со(ИО ) .И (ИОз) =1:4, 15 содержание гидросульфита Na 70 г/л, i=4000 А/м, 6NKOH, 70 С.

° Таблица2

Таблица1

Плотность тока, A/м2

1,49 -О, 11

4000

-0,14

1,53

10 000

Готовый электрод может храниться на воздухе длительное время. При

° работе в течение двух недель при

Концентрация нитратов, г/л

3 Г 1 Т (Показатель

60 100 f50 200 220 250

Потенциал катода, -В (н.в.з.) О, 158 О, 125 О, 108 О, 110 О, 110 Os 140 в

Потенциал анода, В 1,538 1,480 t 470 f 435 1,490 1,580

Предлагаемый интервал отношения количества никеля к кобальту в общей смеси нитратов соответствует содержанию кобальта в количестве 20 — 25X.

При содержании Со менее 207 потенци- 35 ал электрода резко возрастает, увели чение содержания Со выше 257 нецелесооб— разно,так какпрактически невлияет на электрохмическую активность электрода.

Данные о влиянии количества гидросульфита натрия (в г/л к общему

- объему раствора) на активность электрода приведены в табл. 3.

Испытания проводятся при общей кон, центрации нитратов кобальта и никеля 200 г/л.,Соотношение Ni(NO>)< .

: Со (МО э) =4: 1, i=4000 А/м, 6 NKOH, 70 .С.

Таблица3

Концентрация гидросульфита натрия, г/л

120 150 200 270

Показатель

0 70

Потенциал катода, -В

0,145 0,110 0,105 0,130 0,153 0,167

1,523 1,485 1,470 1,506 1,520 1,530

Анода, В

При проведении окончательной суш- во времени. Сушка более 30 мин ки электрода в течение менее 20 мин практически не влияет на характерис. снижается стабильность его работы тику электрода.

3. 1162878

Данные о влиянии числа погружений при одном цикле обработки на электрохимические характеристики катодов при оптимальном составе раствора и других технологических, параметров приве- дены в табл. 4.

Таблица5

Т а б л и ц а 4

Потенциал ано10 да, В

1,153 1,48 1,48

4 5 6

Число погру 3 жений

Потенциал катода, В(навеэв) 0,154 0,127 0,110 0,110

Потенциал анода, В

1,507 1,501 1,48 1,49

Составитель Т. Гуменюк

Редактор О. Бугир Техред С.Мигунова Корректор Л. Бескид

Заказ 4067/26 Тираж 637 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Данные о влиянии числа циклов обработки на электрохимические характе-д ристики катодов при оптимальном составе раствора и других технологических параметров приведены в табл. 5.

Число обработок 1 2 3

Потенциал катода-, -В(н.в.э.) 0,178 0,110 0,105 в

Предлагаемый способ изготовления электрода по сравнению с известным позволяет значительно упростить процесс изготовления за счет исключения целого ряда сложных и трудоемких операций и необходимости использования специального оборудования. Предлагаемый способ может быть легко автоматизирован.

Кроме -того, электроды, изготовленные предлагаемым способом, могут быть использованы в электрохимическом процессе как в качестве катодов, так и анодов при сохранении их .достаточно высокой электрохимической активности,