Анод для электролиза


 

C25B11/04 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной

Владельцы патента RU 2419686:

ИНДУСТРИЕ ДЕ НОРА С.П.А. (IT)

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к способу изготовления анода, пригодного для проведения электролиза растворов хлоридов щелочных металлов. Анод для проведения электрохимических процессов содержит подложку из титанового сплава, которая покрыта благородными металлами путем термического разложения их предшественников, при этом сплав подложки титана содержит элементы, выбранные из группы, содержащей алюминий, ниобий, хром, марганец, молибден, рутений, олово, тантал, ванадий и цирконий, которые окисляются во время этапа термического разложения соединений благородных металлов. Полученный анод позволяет сохранять электрическую энергию в процессе электролиза путем улучшения электрохимических потенциалов и с увеличением его срока службы, что является техническим результатом изобретения. Анод данного изобретения пригоден, например, для электролиза хлорной щелочи, позволяя получать хлор с меньшим содержанием кислорода и меньшим расходом энергии, чем аноды предшествующего уровня техники. 6 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 табл.

 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Производство хлора, по существу, осуществляют путем электролиза растворов хлоридов щелочных металлов, в частности растворов хлорида натрия, посредством трех альтернативных технологий, основанных на диафрагменном ртутном катоде или, в наиболее передовом случае, ионообменных мембранных электролизерах, оборудованных анодами, состоящими из вспененных или различным образом перфорированных титановых листов, снабженных электрокаталитическим покрытием, содержащим металлы платиновой группы и/или их оксиды, возможно в смеси; аноды такого типа коммерчески доступны, например, от Industrie De Nora под торговой маркой DSA®. Общей проблемой данных трех технологий является необходимость ограничивать молярное содержание кислорода в хлоре на уровнях ниже 2% и предпочтительно не выше, чем 1%: кислород генерируется по неизбежной вторичной реакции окисления воды и вредит большинству процессов с применением хлора, в частности синтезу дихлорэтана, который является первым этапом получения ПВХ. Согласно указаниям предшествующего уровня техники, чтобы получить низкое содержание кислорода, аноды, покрытие которых получают путем нанесения на титановую подложку раствора предшественника благородного металла, впоследствии разлагаемого путем термической обработки, затем подвергают окончательной термической обработке, которая, тем не менее, влечет за собой неудобства расходования некоторой энергии, которая может оцениваться в среднем приблизительно 50-100 кВт·ч/т продукта в зависимости от продолжительности и применяемой температуры.

Такие же аноды, кроме того, применяют в электролизе соляной кислоты, который привлекает растущий интерес, так как соляная кислота является типичным побочным продуктом всех основных промышленных процессов с использованием хлора: увеличение производительности нынешних заводов включает генерацию заметных количеств кислоты, размещение которой на рынке вызывает значительную трудность. Электролиз соляной кислоты ведет к образованию хлора, который можно возвращать в производство, давая начало по существу замкнутому циклу, свободному от значительного воздействия на окружающую среду, что сейчас является решающим фактором для получения лицензий на строительство от компетентных органов. Проблема, характеризующая применение титановых анодов, покрытых благородными металлами, в данном контексте прямо связана с сильной агрессивностью соляной кислоты: последняя, проникая через дефекты электрокаталитического покрытия, вызывает коррозию покрытой титаном поверхности раздела и вызывает ее отслоение в относительно короткое время с последующей остановкой завода. Первое противодействие, предложенное предшествующим уровнем техники, состоящее в применении подложек, изготовленных из титанопалладиевого сплава, который известен его особой устойчивостью к коррозии и применяется для сооружения критического оборудования химических заводов, не привело к ощутимому результату. Вторая мера, состоящая в улучшении защиты титановой подложки путем увеличения толщины каталитического покрытия, не может применяться вне определенных пределов, так как было обнаружено, что очень толстые покрытия становятся очень хрупкими и, следовательно, подвергаются заметным явлениям отслаивания чисто механической природы. Предпочтительное решение до настоящего времени обеспечивает электрокаталитическое покрытие, получаемое в виде множества налагающихся отдельных слоев: полученный таким образом анод демонстрирует уменьшенное число дефектов и, следовательно, отличается лучшим сроком службы. Тем не менее, было обнаружено, что преимущества с точки зрения увеличенного срока службы уравновешиваются недостатками с точки зрения более высокого рабочего напряжения, вызывающими увеличение расходования электрической энергии приблизительно на 50-150 кВт·ч/тонну хлора.

Подобные проблемы возникают также во всех тех электрохимических процессах, в частности электрометаллургических процессах, где титановые электроды, покрытые благородными металлами, используют в качестве кислородвыделяющих анодов: эти процессы часто включают использование высококонцентрированных кислотных растворов, в частности серной кислоты, которые являются агрессивными для применяемых в настоящее время титановых подложек. Меры, аналогичные мерам в случае соляной кислоты, обычно применяют с целью получения приемлемого срока службы.

Одной задачей настоящего изобретения является обеспечить анод для процессов промышленного электролиза, преодолевающий ограничения предшествующего уровня техники, в частности с точки зрения расходования энергии и химической устойчивости к кислотным растворам.

Согласно другому аспекту одной задачей настоящего изобретения является обеспечение анода для промышленных хлорвыделяющих электролитических процессов, преодолевающих ограничения предшествующего уровня техники с точки зрения содержания кислорода в полученном хлоре.

Согласно дополнительному аспекту одной задачей настоящего изобретения является обеспечение анода для промышленных кислородвыделяющих электролитических процессов, например электрометаллургических процессов, преодолевающих ограничения предшествующего уровня техники с точки зрения продолжительности и рабочего напряжения ячейки.

Эти и другие задачи будут поясняться последующим описанием, которое не следует рассматривать как ограничение данного изобретения, объем которого определяется исключительно прилагаемой формулой изобретения.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Анод согласно настоящему изобретению содержит подложку из титанового сплава, снабженную электрокаталитическим покрытием на основе благородных металлов и/или их оксидов, причем упомянутый титановый сплав содержит элементы, подходящие для окисления во время образования упомянутого электрокаталитического покрытия, предпочтительно с концентрацией от 0,01 до 5 мас.%.

В одном предпочтительном варианте осуществления анод данного изобретения содержит подложку, состоящую из титанового сплава, содержащего один или несколько элементов, выбранных из группы, состоящей из алюминия, ниобия, хрома, марганца, молибдена, рутения, олова, тантала, ванадия и циркония; в другом варианте осуществления такой сплав дополнительно содержит один или несколько элементов, выбранных из никеля, кобальта, железа и меди.

В одном конкретном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения титановый сплав, применяемый в качестве анодной подложки, содержит 0,02-0,04 мас.% рутения, 0,01-0,02 мас.% палладия, 0,1-0,2 мас.% хрома и 0,35-0,55 мас.% никеля.

Независимо от конечного применения титановые аноды с активным покрытием на основе благородных металлов изготавливают с помощью процедуры, включающей предварительную обработку титановой подложки путем пескоструйной обработки и/или обработки в кислотном растворе, и нанесение электрокаталитического покрытия на основе металлов платиновой группы или их оксидов, возможно в смеси, путем термического разложения при 450-550°С покрытия, содержащего подходящие предшественники конечных металлов и/или оксидов.

Данное покрытие может иметь дефекты в форме пор или трещин, присутствие которых считается важной причиной снижения срока службы в конкретном случае работы в присутствии агрессивных кислотных растворов, как в случае растворов соляной кислоты, используемых для обратного превращения соляной кислоты в хлор, и растворов серной кислоты, применяемых во многих электрометаллургических процессах: эти растворы могут проникать в дефекты, достигая поверхности раздела с титановой подложкой, и начинать процесс коррозии, который за короткое время может привести к отслаиванию покрытия и последующей остановке электролизера.

Было показано, что популяция дефектов является функцией процедуры нанесения покрытия: в частности, прошлый опыт указывает, что чем выше толщина (или удельное наполнение), тем меньше присутствие дефектов в электрокаталитическом покрытии; с другой стороны, для данной толщины или удельного наполнения, чем более раздельным является нанесение - другими словами, чем выше число отдельных нанесенных слоев - тем меньше присутствие дефектов. В последнем случае очевидно, что общая термическая обработка, которая является функцией числа отдельных слоев, может растягиваться на довольно длительное время.

В случае анодов для электролиза кислотных растворов подобные длительные термические обработки также необходимы, чтобы наделить покрытие надлежащей устойчивостью к растворению: возможно, этот положительный эффект связан с процессами кристаллизации материала покрытия, приводящими к устранению наиболее уязвимой аморфной фракции.

Подобная ситуация также случается, когда этот тип анодов применяют в электролизе хлорной щелочи, при том, что промышленные пользователи часто требуют содержания кислорода в хлоре на уровне ниже определенных пределов, например, меньше чем 2% и предпочтительно меньше чем 1%: такой результат фактически получают, подвергая аноды дополнительной конечной термической обработке.

Промышленный опыт показал, что расширение продолжительности обработок при температурах от 450 до 500°С, хотя позволяет достигать вышеуказанных преимуществ, вызывает довольно серьезные недостатки с точки зрения снижения электрохимического рабочего потенциала с соответствующим увеличением расхода электрической энергии до 100 кВт·ч/тонну в случае получения хлора.

В качестве примера таких недостатков в следующей таблице 1 представлены данные об электрохимическом потенциале ECl2,НКЭ (НКЭ = насыщенный каломельный электрод сравнения) и содержании кислорода в хлоре как функции общего времени термической обработки (d, дается в часах), полученные с анодами для выделения хлора в электролизе хлорной щелочи, причем другие производственные параметры остаются постоянными (подложка из чистого титана марки 1 согласно ASTM В 265, электрокаталитическое покрытие, состоящее из нестехиометрического смешанного оксида рутения, иридия и титана RuIrTiOx).

Таблица 1
d (ч) 1 2 3 4 5
ECl2,НКЭ (V) 1,08 1,10 1,14 1,18 1,25
% О2 2,20 1,95 1,60 1,25 <1

Полностью аналогичные результаты были получены при использовании титанопалладиевого сплава в качестве подложки (ASTM В 265, марка 7, палладий 0,12-0,25 мас.%), более высокая стоимость которого является приемлемой, по меньшей мере, в некоторых приложениях, в обмен на возможные выгоды по напряжению и сроку службы.

В настоящем изобретении с удивлением было обнаружено, что можно изготовить аноды с длительными общими временами термической обработки без возникновения заметного ухудшения электрохимических рабочих потенциалов, когда подложка состоит из подходящих титановых сплавов, в противоположность раскрытию предшествующего уровня техники: данное изобретение, следовательно, предоставляет аноды более высокого качества, способные и функционировать с увеличенными сроками службы в электролизе раствора соляной кислоты или в содержащих серную кислоту электролитах, применяемых в настоящее время в электрометаллургии, и производить хлор с низким процентом кислорода в электролизе хлорной каустической соды.

В частности, очень интересные результаты были получены с титановыми сплавами, содержащими один или несколько элементов из первого набора, состоящего из алюминия, ниобия, хрома, марганца, молибдена, рутения, олова, тантала, ванадия и циркония, возможно с добавкой элементов из второго набора, содержащего никель, кобальт, железо, медь. Также было обнаружено, что титановые сплавы, содержащие только один или несколько элементов из второго набора, были менее эффективны в предотвращении ухудшения электрохимического потенциала под действием длительного нагрева. Кроме того, присутствие иридия, родия, палладия и платины в сплаве оказывается несущественным, хотя добавление таких элементов может в любом случае давать преимущество в предотвращении определенных видов коррозионных воздействий, которые происходят, когда аноды остаются погруженными в агрессивные растворы во время процедур остановки электролизера, как известно специалистам в данной области техники.

Без связи с какой-либо конкретной теорией, возможное объяснение положительного воздействия элементов первого набора, определенного выше, может быть дано при рассмотрении первой из всех причин увеличения электрохимического потенциала титановых анодов, подвергнутых длительным термическим обработкам: широко поддерживается мнение, что ухудшение потенциала вызывается ростом пленки оксида титана на поверхности раздела между покрытием и подложкой во время этапа формирования покрытия: так как термическую обработку выполняют при 450-550°С в присутствии воздуха, металлический титан склонен окисляться кислородом, диффундирующим сквозь покрытие. Оксид титана, полученный таким образом, является почти непроводящим, следовательно, становится местом падения напряжения, добавленным к реальному электрохимическому потенциалу во время работы: такое падение напряжения имеет скромную величину, так что его воздействие на электрохимический потенциал остается незначительным, пока пленка оксида титана достаточно тонкая. Последнее является верным, только если общая продолжительность термической обработки не превышает определенных величин, которые противоречат необходимости получения анодов, характеризующихся удовлетворительным сроком службы в агрессивных средах (пониженное число отдельных слоев при еще значительных остаточных дефектах) или низким процентом кислорода в хлорно-щелочных приложениях.

Элементы первого набора, определенные выше, во-первых, отличаются тем, что легко окисляются в условиях процесса, типичных для нанесения электрокаталитического покрытия, в частности в отношении температуры и присутствия воздуха: можно, таким образом, предположить, что эти элементы действуют как примеси оксида титана, которые придают гораздо более высокую электропроводность, чем соответствующий оксид, который растет на титане без сплава. Второй аспект может задаваться возможностью образования твердых растворов, по меньшей мере, при низких концентрациях применения, обычно в диапазоне 0,01-5 мас.%: твердые растворы, в которых сплавленные элементы равномерно диспергированы, будут позволять тем же элементам диспергироваться подобным равномерным образом в поверхностной фазе оксида титана, придавая ей вышеуказанные характеристики электропроводности даже при умеренном содержании сплавленных элементов. Элементы второго набора, также окисляемые во время формирования покрытия, тем не менее, известны как дающие рост в целом сегрегированным фазам в виде микрочастиц, диспергированных внутри металлической матрицы и, в частности, локализованных соответственно границам зерен кристаллов: в качестве возможного следствия этого прерывистого распределения на микроскопическом уровне их присутствие внутри оксида титана также вероятно будет неоднородным с менее выраженным эффектом на электропроводность.

Некоторые из наиболее существенных результатов, полученных в настоящем изобретении, приведены в следующих примерах, которые не следует рассматривать как ограничивающие объем данного изобретения.

ПРИМЕР 1

Некоторые аноды, предназначенные для выделения хлора электролизом соляной кислоты, готовили, осуществляя следующую процедуру:

а. приобретение следующих титановых сплавов в виде листов толщиной 1 мм (содержание дополнительных элементов в массовых процентах):

- Сплав 1: титан - рутений (0,08/0,14%)

- Сплав 2: титан - алюминий (1,0/2,0%)

- Сплав 3: титан - тантал (5%)

- Сплав 4: титан - алюминий (2,5/3,5%) - ванадий (2,0/3,0%)

- Сплав 5: титан - молибден (0,2/0,4%) - никель (0,6/0,9%)

- Сплав 6: титан - хром (0,1/0,2%) - никель (0,35/0,55%) - рутений (0,02/0,04%) - палладий (0,01/0,02%)

- Сплав 7: титан - палладий (0,12/0,25%) (упоминаемый предшествующий уровень техники)

- Сплав 8: титан - железо (0,5%)

- Сплав 9: чистый титан марки 1 согласно ASTM В 265 (упоминаемый предшествующий уровень техники);

b. холодная резка вышеуказанных листов на квадратные пластины со стороной 5 см;

с. предварительная пескоструйная обработка одной стороны каждой пластины с последующим обезжириванием и травлением соляной кислотой;

d. нанесение на предварительно обработанную сторону покрытия, состоящего из смешанного оксида рутения и титана, в виде множества отдельных слоев, где каждый слой получают термическим разложением водного покрытия, содержащего хлориды данных двух металлов, при 480-490°С в течение 10 минут, всего 25 слоев, соответствующих общему нанесению рутения 50 мг.

Активированные таким образом пластины с добавлением дополнительной пластины, установленной как сплав 9В и имеющей покрытие того же состава и нанесения, но полученного нанесением только 13 отдельных слоев с последующей конечной термической обработкой общей продолжительностью 4 часа на сплав 9 типа, работали при плотности тока 0,5 А/м2 в электролитических ячейках, наполненных 14 мас.% соляной кислотой при 60°С. Перфторированная ионообменная мембрана Nafion 324, полученная от DuPont/USA, разделяла ячейки на два отделения, анодное и катодное, соответственно содержащие тестируемые пластины и циркониевые катоды того же размера. Во время электролиза измеряли электрохимические потенциалы ECl2,НКЭ (V, сравнение: насыщенная каломель) пластин, работающих в качестве хлорвыделяющих анодов, и выполняли периодические тесты адгезии покрытия: соответствующие данные приведены в таблицах 2а и 2b.

Таблица 2а
Сплав 1 Сплав 2 Сплав 3 Сплав 4 Сплав 5 Сплав 6
ECl2,НКЭ (исх.) 1,060 1,062 1,064 1,055 1,060 1,060
ECl2,НКЭ (1000 часов) 1,070 1,065 1,070 1,070 1,065 1,065
ECl2,НКЭ (2000 часов) 1,070 1,070 1,090 1,085 1,075 1,065
Тест на адгезию Положительный Положительный Положительный Локальные отслаи-вания Положительный Положительный
Таблица 2b
Сплавы 7 и 9 Сплав 8 Сплав 9В
ECl2,НКЭ (исх.) 1,200-1,210 1,15 1,190
ECl2,НКЭ (1000 часов) 1,220-1,225 1,17 1,180
ECl2,НКЭ (2000 часов) 1,240-1,250 1,16 1,235
Тест на адгезию Положительный Локальные отслаивания Отрицательный

Данные таблиц 2а и 2b показывают, что применение титановых сплавов, содержащих согласно данному изобретению элементы из первого набора, во-первых, позволяет удовлетворить цель работы при низких электрохимических потенциалах с сохранением электрической энергии приблизительно 50-100 кВт·ч/тонну хлора, хотя следовали процедуре изготовления, содержащей осаждение большого числа отдельных слоев, чтобы получить покрытия, фактически свободные от сквозных дефектов. Такой результат с высокой промышленной значимостью, кроме того, сопровождается замечательной устойчивостью покрытия, которое не подвергается существенным отслоениям от подложки.

Данные в таблицах 2а и 2b демонстрируют, что элементы из второго набора, определенные выше, находящиеся в существенных количествах, сами по себе способны гарантировать улучшенные электрохимические потенциалы по сравнению с предшествующим уровнем техники, хотя и в меньшей степени, чем это получается с добавляемыми элементами из первого набора (см. сплав 8).

Наконец, данные в таблицах 2а и 2b указывают, что характеристики анодов согласно данному изобретению гораздо лучше в отношении как анодов, содержащих покрытия, выполненные из нескольких, но высокодефектных отдельных слоев (см. сплав 9В, предшествующий уровень техники), так и анодов с покрытиями, состоящими из многих отдельных слоев, нанесенных на чистый титан или титановые сплавы, содержащие неокисляемые элементы, такие как палладий (см. сплав 9 и сплав 7, предшествующий уровень техники).

ПРИМЕР 2

Некоторые аноды для электролиза хлорида натрия готовили, осуществляя следующие процедуры:

а. приобретение следующих титановых сплавов в виде листов толщиной 1 мм (содержание дополнительных элементов в массовых процентах):

- Сплав 2: титан - алюминий (1,0/2,0%)

- Сплав 5: титан - молибден (0,2/0,4%) - никель (0,6/0,9%)

- Сплав 6: титан - хром (0,1/0,2%) - никель (0,35/0,55%) - рутений (0,02/0,04%) - палладий (0,01/0,02%)

- Сплав 9: чистый титан марки 1 согласно ASTM В 265 (упоминаемый предшествующий уровень техники);

b. холодная резка вышеуказанных листов на квадратные пластины со стороной 5 см;

с. предварительная пескоструйная обработка одной стороны каждой пластины с последующим обезжириванием и травлением соляной кислотой;

d. нанесение на предварительно обработанную сторону покрытия, состоящего из смешанного оксида рутения, иридия и титана, в виде множества отдельных слоев, где каждый слой получают термическим разложением водного покрытия, содержащего хлориды данных трех металлов, при 490-500°С в течение 10 минут, всего 11 слоев, соответствующих общему нанесению рутений + иридий 55 мг. Пластины дополнительно подвергали конечной термической обработке продолжительностью (d) от 1 до 4 часов.

Активированные таким образом пластины функционировали при плотности тока 0,4 А/м2 в электролитических ячейках при 90°С. Перфторированная ионообменная мембрана Nafion 982, полученная от DuPont/USA, разделяла ячейки на два отделения, анодное и катодное, с установленными в них тестируемыми пластинами и никелевыми катодами одинаковых размеров. Два отделения соответственно содержали раствор хлорида натрия с концентрацией 220 г/л и рН 3, и 32 мас.% раствор гидроксида натрия.

Во время электролиза измеряли электрохимические потенциалы ECl2,НКЭ (V, сравнение: насыщенная каломель) пластин, работающих в качестве хлорвыделяющих анодов, и содержание кислорода в полученном хлоре: существенные данные собраны в таблице 3.

Таблица 3
Кислород в хлоре (мол.%) ECl2,НКЭ
Сплав 2, d=0 часов 2,4 1,08
Сплав 2, d=2 часа 1,6 1,10
Сплав 2, d=4 часа 1,1 1,10
Сплав 5, d=0 часов 2,3 1,09
Сплав 5, d=2 часа 1,7 1,08
Сплав 5, d=4 часа 1,0 1,09
Сплав 6, d=0 часов 2,3 1,07
Сплав 6, d=2 часа 1,6 1,08
Сплав 6, d=4 часа 0,9 1,08
Сплав 9, d=0 часов 2,4 1,08
Сплав 9, d=2 часа 1,5 1,16
Сплав 9, d=4 часа 0,8 1,25

Данные таблицы 3 показывают, что в случае анодов согласно данному изобретению, содержащих подходящий титановый сплав в качестве подложки, можно выполнять конечную термическую обработку, чтобы снизить содержание кислорода до уровней, полностью удовлетворяющих промышленность, без возникновения какого-либо существенного ухудшения потенциала. Такой результат недостижим с анодами согласно предшествующему уровню техники, где титановая подложка, свободная от примесных элементов согласно данному изобретению, образует непроводящий оксид, который вырастает толще с удлинением термической отработки, которой подвергают анод (см. сплав 9): рост непроводящего оксида влечет за собой явное ухудшение анодного рабочего потенциала, который может количественно составлять приблизительно 100 кВт·ч/тонну хлора.

ПРИМЕР 3

Две пары квадратных пластин толщиной 1 мм со стороной 2 см, полученные холодной резкой листов сплава 6 и сплава 9 (предшествующий уровень техники), обрабатывали следующим образом:

а. предварительная пескоструйная обработка одной стороны каждой пластины, чтобы получить высокую степень шероховатости, с последующим обезжириванием и травлением соляной кислотой;

b. нанесение на предварительно обработанную сторону каждой пластины покрытия, состоящего из смешанного оксида иридия и титана, в виде множества отдельных слоев, где каждый слой получают термическим разложением водного покрытия, содержащего хлориды данных двух металлов, при 490-500°С в течение 10 минут, всего 16 слоев, соответствующих общему нанесению иридия 32 мг.

Пластины устанавливали в индивидуальные ячейки, содержащие 10 мас.% раствор серной кислоты при 60°С и циркониевые катоды такого же размера. Пластины функционировали в качестве анодов для выделения кислорода при плотности тока 2 А/см2, чтобы моделировать, по существу, более жесткие рабочие условия, чем условия, типичные для электрометаллургических процессов, таких как оцинковывание стальных листов или осаждение медной фольги контролируемой толщины.

Во время работы измеряли электрохимические потенциалы пластин: измеренные значения составляли 1,35 В/НКЭ и 1,55 В/НКЭ, соответственно, для анодов согласно данному изобретению, состоящих из каталитического покрытия, нанесенного на сплав 6, и для анодов согласно предшествующему уровню техники, где электрокаталитическое покрытие наносили на титан, свободный от примесных элементов (сплав 9). Таким образом, подобно тому, что наблюдается в примере 1 для электролиза раствора соляной кислоты, в случае анодов, подходящих для работы в электрометаллургических процессах в контакте с агрессивными серными растворами, электрокаталитические покрытия в виде множества отдельных слоев также могут преимущественно наноситься, позволяя устранять или, по меньшей мере, снижать до несущественных уровней присутствие дефектов, которые могут сокращать срок службы, без одновременного возникновения ухудшения электрохимического потенциала.

Предыдущее описание не предназначено ограничивать данное изобретение, которое может быть использовано согласно разным вариантам осуществления без отклонения от его объема и размер которого однозначно определяется прилагаемой формулой изобретения.

В данном описании и формуле изобретения настоящей заявки термин "содержать" и его вариации, такие как "содержащий" и "содержит", не предназначены исключать присутствие других элементов или добавок.

1. Анод для электрохимических процессов, включающий металлическую подложку, снабженную электрокаталитическим покрытием, содержащим металлы платиновой группы и/или их оксиды, сформированным в виде множества отдельных слоев, полученных термическим разложением растворимых предшественников, где данная металлическая подложка выполнена из титанового сплава, содержащего, по меньшей мере, один элемент, окисляемый в условиях упомянутого термического разложения, где упомянутый, по меньшей мере, один окисляемый элемент выбран из первого набора, состоящего из алюминия, ниобия, хрома, марганца, молибдена, рутения, олова, тантала, ванадия и циркония, упомянутая металлическая подложка дополнительно содержит слой оксида титана, расположенный между металлической подложкой и электрокаталитическим покрытием, где оксид упомянутого, по меньшей мере, одного окисляемого элемента, полученный во время упомянутого термического разложения, частично диспергирован внутри слоя оксида титана.

2. Анод по п.1, где упомянутый титановый сплав упомянутой металлической подложки дополнительно содержит, по меньшей мере, один элемент, выбранный из второго набора, состоящего из никеля, кобальта, железа и меди.

3. Анод по п.1, где упомянутый, по меньшей мере, один окисляемый элемент присутствует в концентрации от 0,01 до 5 мас.%.

4. Анод по п.2, где упомянутый, по меньшей мере, один кисляемый элемент присутствует в концентрации от 0,01 до 5 мас.%.

5. Анод по любому пп.1-4, где упомянутый титановый сплав содержит 0,02-0,04 мас.% рутения, 0,01-0,02 мас.% палладия, 0,1-0,2 мас.% хрома и 0,35-0,55 мас.% никеля.

6. Анод для электрохимических процессов, включающий металлическую подложку, снабженную электрокаталитическим покрытием, содержащим металлы платиновой группы и/или их оксиды, сформированным в виде множества отдельных слоев, полученных термическим разложением растворимых предшественников, где данная металлическая подложка выполнена из титанового сплава, содержащего 0,02-0,04 мас.% рутения, 0,01-0,02 мас.% палладия, 0,1-0,2 мас.% хрома и 0,35-0,55 мас.% никеля.

7. Анод по любому из пп.1, 2 или 6, где упомянутые отдельные слои, составляющие упомянутое электрокаталитическое покрытие, получают с помощью последовательных этапов термического разложения с общей продолжительностью больше чем 1 ч.

8. Анод по п.7, где упомянутое электрокаталитическое покрытие дополнительно подвергают конечной термической обработке.

9. Электролитическая ячейка, отличающаяся тем, что она снабжена анодом по любому из предыдущих пунктов.

10. Применение ячейки по п.9 для процесса электролиза раствора соляной кислоты.

11. Применение ячейки по п.9 для процесса электролиза хлорной каустической соды.

12. Применение ячейки по п.9 для электрометаллургического процесса с анодным выделением кислорода в кислотном электролите.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к конструктивному элементу мембранных электролизеров, в частности к изолирующей рамке электролизной ячейки, имеющей микроструктурированный внутренний участок, обеспечивающий проникновение электролита даже в том случае, если этот структурированный участок частично или полностью перекрыт мембраной, и к электролизной ячейке, оснащенной такой рамкой.

Изобретение относится к технологии и устройствам для получения водорода и кислорода путем электролиза водного раствора электролита для использования в топливно-энергетическом комплексе, в промышленности, автомобильном транспорте и коммунальном хозяйстве.

Изобретение относится к электротехническим устройствам производства удобрений и может быть использовано при изготовлении вертикального трубчатого проточного электролизера-реактора для получения гуминосодержащего продукта, который гидравлически соединен с помощью насоса-дозатора с технологическим смесителем по замкнутой циркуляционной схеме, и выполнен с параллельными друг к другу и тангенциально, по касательной, к поверхности цилиндра входным и сливным патрубками, и неподвижными электродами, соединенными с источником постоянного электрического тока.
Изобретение относится к получению чистых гидроксидов четвертичных ониевых солей извлечением из растворов, содержащих ониевые соединения, электрохимическим ионным обменом с последующим сбором католита.
Изобретение относится к способу приготовления водного раствора реагентов для выщелачивания металлов из рудного минерального сырья. .

Изобретение относится к области получения гидроксида алюминия из металлического алюминия, который может быть использован в качестве модифицирующей добавки для полимерных материалов, для получения активного оксида алюминия, для изготовления особо прочных и огнеупорных керамических изделий, композиционных материалов и антипиренов.

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к улучшенному электрокатализатору из сульфида благородного металла на носителе из углерода, который может быть включен в состав газодиффузионных электродов, например, для водного электролиза хлористоводородной кислоты

Изобретение относится к области производства электролизного мембранного оборудования, а именно к способу производства контактных полос, в частности, для электролизеров (мембранных ячеек)

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения композиционных катодов для ионно-плазменного напыления многокомпонентных наноструктурных нитридных покрытий и может быть использовано в химической, станкоинструментальной промышленности, машиностроении, металлургии для получения наноструктурных покрытий методом ионно-плазменного напыления
Изобретение относится к способам получения растворов ферратов (VI) натрия, которые могут быть использованы для очистки сточных вод промышленных производств

Изобретение относится к области получения сжатых газов, а именно к установкам для получения сжатого газа с использованием погруженного в водоем электролизера

Изобретение относится к способу получения галогенированного соединения, содержащего карбонильную группу, путем электрохимической реакции соответствующего соединения, содержащего карбонильную группу, с гидрогалогенидом Н-Х, органическим галогенидом R -X и/или галогенидной солью Мn+-Хn - в по существу безводных условиях, причем X означает атом хлора, брома или йода, R означает алкильную или арильную группу, которая может быть линейной или разветвленной, при необходимости содержащей один или более гетероатомов, таких как кислород, азот, хлорид, бромид, фторид или йодид, от которых атом галогена X может быть отщеплен электрохимически, Мn+ означает катион четвертичного аммония, щелочноземельного металла, щелочного металла или металла, и n есть целое число от 1 до 5 в зависимости от валентности катиона металла Мn+

Изобретение относится к области электрохимии, в частности к изготовлению мембранной электролизной ячейки с анодным и катодным отделениями, в которой по меньшей мере одно из этих двух отделений содержит газодиффузионный электрод, и между газодиффузионным электродом и мембраной расположен плоский пористый элемент, пересекаемый потоком электролита
Изобретение относится к газодиффузионному электроду, преимущественно для ячеек хлор-щелочного электролиза, интегрированному в перколятор из пластмассового пористого материала, пригодного для вертикального прохождения по нему нисходящего потока электролита
Изобретение относится к газодиффузионному электроду, преимущественно для ячеек хлор-щелочного электролиза, интегрированному в перколятор из пластмассового пористого материала, пригодного для вертикального прохождения по нему нисходящего потока электролита
Наверх