Способ изготовления электрода для электрохимических процессов



Способ изготовления электрода для электрохимических процессов
Способ изготовления электрода для электрохимических процессов
Способ изготовления электрода для электрохимических процессов
Способ изготовления электрода для электрохимических процессов

 

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 2486291:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ МЭИ") (RU)

Изобретение относится к способу изготовления активированных электродов для электролитического получения водорода и кислорода в электролизерах со щелочным электролитом. Способ включает нанесение на никелевую подложку активного слоя на основе никеля и серы путем ее однократного погружения в раствор, содержащий сульфид натрия, которое ведут в травильном растворе, содержащем хлорид алюминия АlСl3 с концентрацией 5-20 г/л, в течение 1-17 часов. Обеспечивается создание высокодисперсной композиции на основе алюминия, никеля и серы, которая дополнительно может быть активирована восстановлением в атмосфере водорода. 1 з.п ф-лы.

 

Изобретение относится к технической электрохимии, а именно к способу изготовления активированных электродов для электролитического получения водорода и кислорода в электролизерах со щелочным электролитом.

Известен способ изготовления электрода, используемого в щелочном электролизе воды, включающий нанесение на металлическую подложку порошка, содержащего никель и алюминий, с последующим удалением алюминия выщелачиванием, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности электрода при сохранении его электрохимической активности, в процессе используют порошок, дополнительно содержащий нерастворимый в щелочи алюминид никеля формулы NiAl в количестве 2-5 мас.% [Патент №1251582 от 13.08.84. С25В 11/04. Опубл. 10.05.95. Бюл. №13. Способ приготовления электрода, используемого в щелочном электролизе воды. Авторы: Белокопытов В.П., Лапин Я.С., Наумов И.П., Паньков В.И., Преснов А.П., Пшеничников А.Г., Чернышев С.Ф., Родионов В.В., Рогов Н.В.]. Известный способ позволяет формировать на поверхности подложки поверхностно-скелетный катализатор, прочно связанный с никелевой основой. Известный способ, однако, не обеспечивает необходимой активности анода при щелочном электролизе воды и, кроме того, в процессе работы такого анода из его объема происходит постепенное удаление алюминия, что может приводить к разрушению электрода.

Наиболее близким к заявляемому является способ изготовления электродов для электрохимических процессов, используемого в щелочном электролизе воды, включающий использование травильного раствора на основе Na2S в количестве 10-20 г/л и H2SO4 в количестве, соответствующем рН 3,5, при температуре 20-30°С в течение 8-21 часа [Крюков Ю.И., Петренко Е.М. RU 2405864 С1, С25В 11/04. Опубл. 10.12.2010. Бюл. №13]. Способ изготовления электрода для электрохимических процессов (прототип). На активированном таким образом электроде при плотности тока 4 кА/м2 потенциал катода в 6 М КОН при 70°С составляет -0,11 В (отн. О.В.Э.) относительно обратимого водородного электрода сравнения. Недостатком изобретения является использование серной кислоты и недостаточно высокая удельная поверхность и активность получаемых катализаторов.

Техническая задача, решаемая предлагаемым способом, состоит в повышении активности электрода в процессе выделения водорода в щелочном растворе электролита при электролизе воды, а также в упрощении и удешевлении способа изготовления электрода путем проведения процесса без использования серной кислоты, за счет ее замены в травильном растворе солью хлорида алюминия.

Технический эффект, используемый при решении поставленной технической задачи, заключающийся в создании высокодисперсной композиции на основе гидроксида алюминия катализатора на основе серы, которая дополнительно может быть активирована восстановлением в атмосфере водорода, достигается тем, что в известном способе изготовления электродов для электрохимических процессов, в частности для электролиза щелочных растворов электролита, включающем нанесение на никелевую подложку активного слоя на основе никеля и серы за счет ее однократного погружения в раствор, содержащий сульфид натрия, согласно изобретению нанесение ведут в травильном растворе, содержащем хлорид алюминия AlCl3 с концентрацией 5-20 г/л в течение 1-17 часов.

Кроме того, с целью дополнительного повышения активности электрода, проводят его последующую обработку в атмосфере водорода при температуре 240-600°С в течение 15-60 минут.

Поставленная техническая задача решается тем, что в известном способе, заключающемся в использовании травильного раствора на основе сульфида серы (Na2S) вместо серной кислоты вводят соль хлорида алюминия (AlCl3) в концентрации 5-20 г/л. Благодаря травлению никеля в растворе такого состава, на его поверхности создается высокодисперсная композиция на основе гидроксида алюминия и катализатора серы, которая дополнительно может быть активирована восстановлением в атмосфере водорода при температурах 240-600°С в течение 15-60 минут.

Пример. В качестве основы для нанесения катализатора использовали никелевый бипористый электрод, полученный методом прессования через валки смеси частиц карбонильного никеля размером 4-6 мкм и 20% по массе частиц порообразователя с размером частиц 20-30 мкм с последующей термообработкой в водородной печи. Активирование данного электрода проводили путем его однократного погружения и выдержки при комнатной температуре в травильном растворе следующего состава: 10 г/л треххлористого алюминия (AlCl3) и 10 г/л сульфида натрия (Na2S). При введении в воду хлорида алюминия происходит его гидролиз с образованием соляной кислоты (подкисления раствора) и гидроксохлоридов алюминия и алюминидов никеля на поверхности никелевой основы.

В процессе травления никелевой основы на поверхности основы образуется высокодисперсный каталитический осадок на основе алюминатов никеля и серы. Оценку электрохимической активности активированного электрода производят путем измерения потенциала электрода при плотности тока 4 кА/м2 при температуре 70°С в 6М растворе КОН. Потенциал катода при электролизе воды в щелочном растворе электролита в данных условиях составил значение Ек=-0,10 В (отн. О.В.Э.).

Аналогичным образом готовят и испытывают электроды с различными значениями концентрации хлорида алюминия ( C A l C l 3 , г / л ) в травильном растворе, различными значениями продолжительности времени травления (активации), (τактив, час), а также параметрами термической обработки электродов в водородной печи: температура термообработки - Ттермоб., °С; время термообработки - τтермооб., мин). Результаты испытаний активности электродов, изготовленных по предлагаемому способу и известному способу (прототипу) приведены в тексте и таблицах 1-4.

Из данных таблицы 1 следует, что наилучшие результаты получаются при концентрации C A l C l 3 , от 5 до 20 г/л, т.к. в этом интервале концентраций значение катодного потенциала электрода при электролизе щелочного электролита имеет минимальное значение.

Из данных таблицы 2 следует, что оптимальное время активации (τактивации) составляет от 1 до 17 часов, т.к. при активации (травлении) в этом временном интервале при заданной концентрации раствора значение катодного потенциала электрода при электролизе щелочного электролита имеет минимальное значение.

Из данных таблицы 3 следует, что оптимальная температура обработки активированного электрода (Ттермообработки°С) составляет от 240 до 600°С, т.к. в этом интервале температур при заданных параметрах активации и заданном времени термообработки значение катодного потенциала электрода при электролизе щелочного электролита имеет минимальное значение.

Из данных таблицы 4 следует, что оптимальное время термообработки активированного электрода составляет от 15 до 60 минут, т.к. в этом временном интервале термическая обработка электродов в водородной печи при заданных параметрах дает значение катодного потенциала электрода при электролизе щелочного электролита минимальное значение.

Таким образом, техническая задача, решаемая предлагаемым способом, состоит в повышении активности электрода в процессе выделения водорода в щелочном растворе электролита при электролизе воды, также в упрощении и удешевлении способа изготовления электрода путем проведения процесса без использования серной кислоты, за счет ее замены в травильном растворе солью хлорида алюминия.

Источники информации

1. Патент №1251582 от 13.08.84. С25В 11/04. Опубл. 10.05.95. Бюл. №13. Способ приготовления электрода, используемого в щелочном электролизе воды. Авторы: Белокопытов В.П., Лапин Я.С., Наумов И.П., Паньков В.И., Преснов А.П., Пшеничников А.Г., Чернышев С.Ф., Родионов В.В., Рогов Н.В.

2. RU 2405864 С1, С25В 11/04. Опубл. 10.12.2010. Бюл. №13. Способ изготовления электрода для электрохимических процессов. Авторы. Крюков Ю.И., Петренко Е.М.

1. Способ изготовления электродов для электрохимического процесса, в частности электролиза щелочных растворов электролита, включающий нанесение на никелевую подложку активного слоя на основе никеля и серы путем ее однократного погружения в кислый раствор, содержащий сульфид натрия, отличающийся тем, что нанесение ведут в травильном растворе, содержащем хлорид алюминия АlСl3 с концентрацией 5-20 г/л, в течение 1-17 ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для дополнительного повышения активности электрода проводят его последующую обработку в атмосфере водорода при температуре 240-600°С в течение 15-60 мин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии неметаллов, а именно к производству электролитического кристаллического и/или рентгеноаморфного кремния в виде нано- и микроструктурных порошков и/или волокон.

Изобретение относится к способу получения 2,4-динитро- или 2,4,6-тринитробензойных кислот, которые находят применение в качестве полупродуктов в синтезе биологически активных веществ, исходных соединений в производстве красителей и ароматических конденсационных полимеров.

Изобретение относится к способу получения диарилкарбоната и переработке, по меньшей мере, одной части образованного при этом раствора, содержащего хлорид щелочных металлов, в находящемся ниже по технологической цепочке электролизе хлорида щелочных металлов, включающему следующие стадии: a) получение фосгена взаимодействием хлора с монооксидом углерода, b) взаимодействие фосгена, образованного согласно стадии a), c, по меньшей мере, одним монофенолом в присутствии основания, при необходимости, основного катализатора до диарилкарбоната и раствора, содержащего хлорид щелочных металлов, c) отделение содержащей образованный на стадии b) диарилкарбонат органической фазы и, по меньшей мере, одноразовая промывка содержащей диарилкарбонат органической фазы, d) отделение раствора, содержащего хлорид щелочных металлов, оставшегося согласно стадии с), от остатков растворителя и, при необходимости, остатков катализатора путем отпаривания раствора с водяным паром и обработкой адсорбентами, e) электрохимическое окисление, по меньшей мере, одной части раствора, содержащего хлорид щелочных металлов со стадии d) с образованием хлора, щелочи и, при необходимости, водорода, где при отделении d) раствора перед обработкой адсорбентами значение рН раствора устанавливают меньше или равно 8 и f) по меньшей мере, одну часть полученного согласно стадии e) хлора возвращают на получение фосгена согласно стадии a) и/или g) по меньшей мере, одну часть полученного согласно стадии e) раствора щелочи возвращают на получение диарилкарбоната согласно стадии b).

Изобретение относится к способу получения диарилкарбоната и переработке, по меньшей мере, одной части образованного при этом раствора, содержащего хлорид щелочных металлов, в находящемся ниже по технологической цепочке электролизе хлорида щелочных металлов, включающему следующие стадии: a) получение фосгена взаимодействием хлора с монооксидом углерода, b) взаимодействие фосгена, образованного согласно стадии a), c, по меньшей мере, одним монофенолом в присутствии основания, при необходимости, основного катализатора до диарилкарбоната и раствора, содержащего хлорид щелочных металлов, c) отделение содержащей образованный на стадии b) диарилкарбонат органической фазы и, по меньшей мере, одноразовая промывка содержащей диарилкарбонат органической фазы, d) отделение раствора, содержащего хлорид щелочных металлов, оставшегося согласно стадии с), от остатков растворителя и, при необходимости, остатков катализатора путем отпаривания раствора с водяным паром и обработкой адсорбентами, e) электрохимическое окисление, по меньшей мере, одной части раствора, содержащего хлорид щелочных металлов со стадии d) с образованием хлора, щелочи и, при необходимости, водорода, где при отделении d) раствора перед обработкой адсорбентами значение рН раствора устанавливают меньше или равно 8 и f) по меньшей мере, одну часть полученного согласно стадии e) хлора возвращают на получение фосгена согласно стадии a) и/или g) по меньшей мере, одну часть полученного согласно стадии e) раствора щелочи возвращают на получение диарилкарбоната согласно стадии b).

Изобретение относится к способу получения диарилкарбоната и переработке, по меньшей мере, одной части образованного при этом раствора, содержащего хлорид щелочных металлов, в находящемся ниже по технологической цепочке электролизе хлорида щелочных металлов, включающему следующие стадии: a) получение фосгена взаимодействием хлора с монооксидом углерода, b) взаимодействие фосгена, образованного согласно стадии a), c, по меньшей мере, одним монофенолом в присутствии основания, при необходимости, основного катализатора до диарилкарбоната и раствора, содержащего хлорид щелочных металлов, c) отделение содержащей образованный на стадии b) диарилкарбонат органической фазы и, по меньшей мере, одноразовая промывка содержащей диарилкарбонат органической фазы, d) отделение раствора, содержащего хлорид щелочных металлов, оставшегося согласно стадии с), от остатков растворителя и, при необходимости, остатков катализатора путем отпаривания раствора с водяным паром и обработкой адсорбентами, e) электрохимическое окисление, по меньшей мере, одной части раствора, содержащего хлорид щелочных металлов со стадии d) с образованием хлора, щелочи и, при необходимости, водорода, где при отделении d) раствора перед обработкой адсорбентами значение рН раствора устанавливают меньше или равно 8 и f) по меньшей мере, одну часть полученного согласно стадии e) хлора возвращают на получение фосгена согласно стадии a) и/или g) по меньшей мере, одну часть полученного согласно стадии e) раствора щелочи возвращают на получение диарилкарбоната согласно стадии b).

Изобретение относится к устройству для обеспечения опоры электродов в установке для электролиза, причем указанная опора содержит шинопровод, к которому прикреплены электроды, расположенные на обеих сторонах шинопровода и вертикально проходящие ниже шинопровода, а шинопровод и указанные электроды предназначены для погружения, по меньшей мере, частичного в электролит, который выделяет один или большее количество газообразных продуктов коррозионного характера.

Изобретение относится к устройству для обеспечения опоры электродов в установке для электролиза, причем указанная опора содержит шинопровод, к которому прикреплены электроды, расположенные на обеих сторонах шинопровода и вертикально проходящие ниже шинопровода, а шинопровод и указанные электроды предназначены для погружения, по меньшей мере, частичного в электролит, который выделяет один или большее количество газообразных продуктов коррозионного характера.

Изобретение относится к области химии и технологии рения, в частности электрохимическому способу получения метилатов рения, которые могут использоваться как предшественники для получения сплавов рения с другими тугоплавкими металлами, ультрадисперсных (>100 нм) и наноразмерных (<100 нм) порошков функциональных материалов на основе рения (металлического рения, оксидов рения (IV) и (VI)), нашедшие свое применение в реакциях кросс-конденсации и восстановительной дегидратации спиртов с целью получения моторных топлив и/или присадок к ним.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к материалам для газодиффузионных электродов электрохимических источников тока, в том числе для топливных элементов с полимерными протонообменными мембранами, использующихся в качестве высоконадежных, экологически чистых источников тока, например, для резервных устройств бесперебойного питания.

Изобретение относится к области получения технического водорода для топливных элементов

Электрод // 2487197
Изобретение относится к электроду, имеющему улучшенные рабочие характеристики, содержащему а) электродную подложку, содержащую М(n+1)АХn, где М представляет собой металл группы IIIB-VIB или VIII Периодической таблицы элементов или их комбинацию, А представляет собой элемент группы III-VIA или их комбинацию, Х представляет собой углерод, азот или их комбинацию, где n составляет 1, 2 или 3; и b) электрокаталитическое покрытие, осажденное на упомянутой электродной подложке, которое выбрано из b.1) оксида металла и/или сульфида металла, содержащего ByC(1-y)Oz1Sz2, где В по меньшей мере один из рутения, платины, родия, палладия, иридия и кобальта, С представляет собой по меньшей мере один вентильный металл, у составляет 0,4-0,9; 0<=z1, z2<=2 и z1+z2=2; b.2) оксида металла, содержащего BfC gDhEi, где В представляет собой по меньшей мере один из рутения, платины, родия, палладия и кобальта, С представляет собой по меньшей мере один вентильный металл, D представляет собой иридий, Е представляет собой Мо и/или W, причем f составляет 0-0,25 или 0,35-1, g составляет 0-1, h составляет 0-1, i составляет 0-1, при этом f+g+h+i=1; b.3) no меньшей мере одного благородного металла; b.4) любого сплава или смеси, содержащего(ей) железо-молибден, железо-вольфрам, железо-никель, рутений-молибден, рутений-вольфрам или их смеси; b.5) по меньшей мере одного нанокристаллического материала

Электрод // 2487197
Изобретение относится к электроду, имеющему улучшенные рабочие характеристики, содержащему а) электродную подложку, содержащую М(n+1)АХn, где М представляет собой металл группы IIIB-VIB или VIII Периодической таблицы элементов или их комбинацию, А представляет собой элемент группы III-VIA или их комбинацию, Х представляет собой углерод, азот или их комбинацию, где n составляет 1, 2 или 3; и b) электрокаталитическое покрытие, осажденное на упомянутой электродной подложке, которое выбрано из b.1) оксида металла и/или сульфида металла, содержащего ByC(1-y)Oz1Sz2, где В по меньшей мере один из рутения, платины, родия, палладия, иридия и кобальта, С представляет собой по меньшей мере один вентильный металл, у составляет 0,4-0,9; 0<=z1, z2<=2 и z1+z2=2; b.2) оксида металла, содержащего BfC gDhEi, где В представляет собой по меньшей мере один из рутения, платины, родия, палладия и кобальта, С представляет собой по меньшей мере один вентильный металл, D представляет собой иридий, Е представляет собой Мо и/или W, причем f составляет 0-0,25 или 0,35-1, g составляет 0-1, h составляет 0-1, i составляет 0-1, при этом f+g+h+i=1; b.3) no меньшей мере одного благородного металла; b.4) любого сплава или смеси, содержащего(ей) железо-молибден, железо-вольфрам, железо-никель, рутений-молибден, рутений-вольфрам или их смеси; b.5) по меньшей мере одного нанокристаллического материала

Изобретение относится к химическим производствам, в частности к металлоксидному электроду, технологии его изготовления и применению в аналитической химии

Изобретение относится к химическим производствам, в частности к металлоксидному электроду, технологии его изготовления и применению в аналитической химии
Изобретение относится к области электрохимии
Изобретение относится к способам получения высших перфторкарбоновых кислот, в частности перфторгептановой и перфторнонановой
Изобретение относится к области фторорганической химии, а именно к способу получения фторангидрида перфторциклогексанкарбоновой кислоты, который используется в синтезе мономеров, поверхностно-активных веществ и термостойких полимеров, обладающих водо- и маслоотталкивающими свойствами
Наверх