Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Vynález se týká oblasti elektrochemie a v užším smyslu pak elektrody pro elektrochemické postupy. Podle vynálezu je elektroda provedena jako elektrický vodivý nosič z pasivujícího se kovu, jako jsou hliník, titan, tantal, zirkon, niob, vizmut, wolfram a slitiny těchto kovů, na němž je nanesena aktivní hmota tohoto hmotnostního složení 10 až 90 % kysličníku křemičitého, 5 až 45 % kysličníků kovů skupiny platiny a 5 až 45 % kysličníků uvedených pasivujících se kovů. Elektrody je možno použít jako anody při výrobě chlóru a hydroxidu sodného jakož i při provádění elektrolytických postupů k výrobě chlorečnanů a chlornanů.

Text

Pozerať všetko

Vynálezzse týká slektrod, kterých se používá při provádění elsktrochemiçkýoh postupů a která.zahrnu 3 í elektrický vodivý nosič s aktivní hmotou z kysličníků kovů a kysličníku křemíku, naneaenou na nosiči.V Tato elektroda Je určena k použití Jako anoda při provádění elektrolýzy roztoků chloridů alkalických kovů přivýrobě chloru a hydroxidu sodněho v elektrolyzěrech se rtutovou katodou a v elektrolyzérech s filtrační diafrsgmou Jakož i při provádění elektrolytiokých postupů k výrobě chlorečnanů, ohlornanů, při provádění postupů elektroorgauická syntázy, elektroohemiokěho čištění odpadníoh vod nebo při regeneraci roztoků hydroxidů obeahujících chlor.Až do nedávné doby se při různých elektrochemických výrobáoh používalo v širokěn měřítkn grsritových snod. Tyto grafitově anody se vyznačují řadou výhod, a to, že k Jejich výrobě se používá materiálu, který není nedostatkovýg kromě toho nejsou tyto anody ohoulostivě na zkraty. Současně se však grafitová anody vyznačují vyřěím potenciálem vylučování chloru a tím i vyšším napětím v elektrolyzěru, vyšším opotřebením materiálu anody, což si vyžaduje častých oprav k výměně sad anod Grafitové anody mají značné rozměry a hmotnost, oož vede k neopodstatněnámu zvětšení rozměrů elektrolyzórů s tím i provozních ploch oddělení elektrolýzy.V současně době se v ěirokěm měřítku používá elektrod s elektricky vodivým nosičem a aktivní hmotou, nanesenou na nosiči. Elektricky vodivý nosič je vyroben z kovu, který se pasivuje při anodové polarizaci. K takovýmto kovům nálěží například titan, tantal. zirkon niob, hliník,vizmut, wolfram e slitiny těchto kovů, Ehtrioky vodivý nosič může mít libovolnou podobu provedení, může být například v podobě ploché desky e děrováním nebo bez děrování, může mít podobu tyče, sítě, mříže, keramokového tělesa spod.Aktivní hmota obsahuje kysličníky neho směsi kyeličníků kovů skupiny pletiny, například kysličníky ruthenia, iridia, a kysličníky pasivujících se kovů, jako Jsou titan, tantal, zirkon,hliník, niob, vizmt, wolfram a slitiny těchto kovů. Aktivní hmota se nanáěí v podobě tenké vrstvy o tlouětce 3 až 10 /um. Anody 2 kyeličníků kovů ae v porovnání s grafitovými anodami vyznačují lepšími elsktrochemickými parametry. nižším potenciálem vylučování-chlőru. neměníoími se rozměry a nmotností během trvalého provozu, vyšší stáloetí aktivní hmoty, delší, několika-I letou životností dvou výměnných sad snod.Průmyslového použití v širším měřítku doznsly anody z kysličníků kovů, jeyichž aktivní hmota obsahuje 46 hmotnsstních kysličníku rutheničitěho Ru 02 a.54 hmotnostní kysličníku titaničitěho T 102 (viz autorská osvědčení SSSR č. 369 923). Spotřeba aktivní hmoty činí v podmínkách elektrolytickć výroby chloru při stabilních provozních podmínkách při hustotě proudu v rozmezí od 0,2 do 0,4 A/cmz 2.6 x 10 g/om 2 . n, Jak bylo redioohemicky zaišçano. Podstata metodiky radiochemickáho postupu při provádění analýzy spočívá v tom, že.se vzorek s aktivní hmotou vystaví ozáření proudem neutronů (1,2-3.1013 neutronů/cm) po dobu 200 až400 hodin, načež se v roztoku, v kalu a v plynná fázi při elektrolýze stanoví hmotnostní množství radioaktivního izotopi ruthenia.Ke stanovení atáloati aktivní hmoty byla použito metoda proměnné polsrity a amslgamsce,která doznala širokého použití jakožto velmi rychlá metoda pro hodnocení jakosti aktivníhopovlaku, a to stáloeti vůči amalgamaoi, adheze na elektricky vodivěm nosiči, odolnosti vůči katodově polarizaoi a zkratůs, 216587 i A 2Podstata metody pronämnć polarity a amnlganace spočívá v následujícín postupu. vzorky se při Éustotě prdudu 1 A/omg, teplotě 60 °c střídavě vystaví v roztoku o obsahu chloridu sodněho 300 g/l po dobu 40 minut (2 minuty anodová polerizace, 2 minuty katodoví polarizace) anodové a katodově polaritě. To tedy znamená, že zkuřební cyklus trvá 40 minut. Pek ss anoda ponoří na 3 sekund do amalgemu sodíku o koncentraci sodíku 0.2 hmot. . Po těchto zkouřkách se anoda opláchne destilovanou vodou. osuší a určí se úbytok Její hmotnosti.Výsledky. získané měřením spotřeby aktivní hmoty uvedené snody, které byly určeny metodouTabulka I Počet zkušebníoh cyklů 1 ~ 3 4-6 7-9 10-12 ł 3-15 16-18spotřeba aktivní hmoty ve třech po sobě následují- 0,595 0,610 0,140 0,180 0,190 0,170cích zkuřebních cyklech (mg/cmz)Výsledky radiochemiokých zkouěek a výsledky zkouřek, uvedené v tabulce I, ukazují, že anody,které doznávají širokého použití ve světové praxi při provádění elektrolýzy, se vyznačují Ještě nedostatečnou stálostí aktivní hmoty, nedostatečnou odolnosti vůči amslgamaci v podmínkách elektrolýzy se rtutovou katodou, pro výrobu povlaku anody je spotřeba vzácného kovu poměrně vysoká. Při provádění elektnolýzy k výrobě chloru za použití rtutově katody není životnost anod delší než 1 až 2 roky, zatímco v podmínkách elektrolýzy s použitím diafragmy činí životnost anod 4 až 5 let.Je žnáma elektroda, u níž se na elektricky vodivý nosič z titanu nanáší pro zvýšení odolnosti elektrody kysličníku kovu skupiny platiny Jakož i značné množství kysličníku křemičitého. Aktivní hmota obsahuje například 42 hmot. kysličníku rutheničitěho Ru 02 a 58 hmot. kysličníku křemičitého S 102. Spotřeba aktivní hmoty uvedené elektrody, která byla určena metodou proměnné polsrity a amalgamaoe, činí během 3 zkuřebních cyklu 0,99 až 1,20 mg/cm 2 (francouzský petentový spis č. 2 040 116 nebo pstentový spis USA č. 3 846 273). AJsou známy elektrody, do Jejichž aktivní hmoty se vnáří kysličník křemičitý spolu s kysličníkem titaničitým nebo dioxidem jiného pasivujícího kovu, a aktivní hmota obsahuje více než SO hmot. kysličníků kovů skupiny platiny (viz britský patentový spis č. 1 168 558). Spotřeba aktivní hmoty anody, která obsahuje 53.5 hmot. kysličníku rutheničitého Ru 02 a 37,5 hmot. kysličníku křemičitého S 102 a 9,2 hmot. kysličníku titaničitého T 102. byla stanovens metodou proměnně polsiity a amalgamaoe a činí v průběhu 3 zkuřebních cyklů 0,752 Podstatnou nevýhodou všech uvedených elektrod je značná spotřeba vzácného kovu.a mg/cm vedení i nnačných množství kysličníku křemičitého spolu s dioxidem kovu skupiny plstiny do aktivní hmoty nezaručuje zvýšení odolnosti aktivní hmoty.Dále je známa elektroda, u níž je na nosiči, zhotoveněm z pasivujících se kovů, nanesena aktivní hmota, která obsahuje více než 5 ° hmotnostních Ž kysličníků pasivujících se kovů, Jakož i kysličníky kovů skupiny platiny a přísadu kysličníku křemičitého (viz britský patentový spis č. 1 163 553). U takověto elektrody, jejíž aktivní hmota obsahuje 34,8 hmot. kys 1 ič~ níku rutheničitého Ruoz, 61,6 hmot. kysličníku titaničitćho T 102 a 3.6 hmot. kysličníku křemičitćho S 102, Je spotřeba aktivní hmoty, stanovená metodou proměnné polarity a amalgamace, v průběhu 3 zkušebníoh cyklů 0,7 mg/cm 2. To znamená, že takováto e 1 ektroda,je, pokud jde o5 stálost aktivní hmoty, prakticky blízki výše uvedená nutná elektrodč. Její výhodou viak Je.že pro Její zhotovení Je sepotřebíĺneněího mnołství vzácneho kovu.Účelom vynälenu je. snížit spotřebu kovu skupiny iletiny, potřebněho pro výrobu elektrody,bez zhorěení elektrochemiokých parametrů elektrody a bea zkríoení Její životnosti.Úkolen vynćlezu Je, vyvinout tekovš sloiení ektivní hmoty pro elektrodu, ktori umožňuje snížení spotreby kovu skupiny platiny.Podle vynálezu se tedy navrhuje elektrode pro provádění elektrochemiekých postnpů. ktori obsahuje elektricky vodivý nosič n pasivujícího ee kovu. Jeko Jsou hliník. titan. tental. eirkon, niob. vizmut. wolframs slitiny těchto kovů, s aktivní hmotou, nnnesnnou ne nosiči, n kysličníku křeničitóho, kysličníků pasivuaícíoh se kovů a kysličníků kovů skupiny plstiny při níže uvedenám hmotnostním poměru jednotlivých složek .10 až 90 x kyeličníku křemičitóho. 5 si 45 kysličníků kovůaskupiny plstiny s 5 až 45 kysličníků pasivujíoích se kovů.Doporučení hmotnostní množství kysličníků skupiny pletiny zaručuje vysokou elektrochemiokoudaktivitu elektrody. která při zvyšovíní obsahu nedostetkové složky až do 5 ° hmot. e výše podstatne nevzrůstí. avšak vede ke zvětšení strát aktivní hmoty při provádění elektrolýzy,tj. ke snížení stílosti elektrody.zavedení kyoličníků pssivujíoích kovů, například zavedení kysličníku titsničitćho, má příznivý vliv na stćlost elektrody ve srovniní s eleurodou s aktivní hmotou. která sestivt pouze z kysličníků kovů skupiny platiny s z kysličníku křemičitěho.Bylo zjiřtěno, že při obsahu kysličníku křemičitćho nad 10 hmot. dekož i při obsahu kysličníku pasivujíoího se kovu, napříkled kyoličníku titsničitého. pod 50 hmot. 5 a při obsahu kysličníku kovu skupiny platiny, například kysličníku rutheničitáho, pod 50 hmotnostních dochází ke zvýšení stálosti aktivní hmoty elektrody. zvětšení obsahu kysličníku křemičitěho nad 90 hmot. vede ke značněmu snížení elektroonemiokě aktivity elektrody.K Jeden z providěoíoh příkladů vynálezu tvoří elsktrody, v nichž mohou sktivní hmoty obsahovat Jednotlivé složky v tomto hmotnostním poměru (ve hmotnostních )kyaličník křemičitý 10 už 75 kysličníky kovů skupiny platiny 20 až 45 kysličníky pasivujíoích se kovů 5 až 45 nebo Jkysličník křemičitý 1 o .z -30 kysličníky kovů skupiny plstiny 35 až 45 kysličníky pesivujíoíoh ee kovů 35 až 45Elektrodn podle vynőlenu umožňuje sníiit spotřebu aktivní knoty, která obsshuje kysličník kovu skupiny pletiny, asi o 20 až 25 5. svými elektrokatalytickýni vlastnostmi Jsou elektrody podle vynílezu podobny známým elektrodím. Hodnocení elektrokatalytioká aktivity bylo proveaeno podle výše anodověho potenciálu v porovníní k normální vodíkově referentní elektrodł se podmínek elektrolýzy k výrobě chloru. Elektrody podle vynálezu se při hustotä proudu 0,2 A/omg teplote 90 °G v roztoku, který obsahuje 300 5/1 chloridu eodněho. při enodově polarizaci vy značují potenciilem v roznení od 1,32 do 1,35 V v porovnání k normilní vodíkovó referentní elektrodö.A K bliššínn objaaněí,vynálezu jsou dále uvedeny příklady provedení.Vyrobí se elektroda, kterí zahrnuje elektricky vodivý nosič z titanové desky o rozměrech 20 x 30 x 2 3 aktivní hmotou, nanesenou na nosiči, která obsahuje 10 hmot. kysličníku křeničitěhn, 45 hmot. kyaĺičníku rutheničitěho a 45 hmot. kysličníku titaničitćho. Elektroda se vyrobí takto titanová deska ae během 10 minut odmastí při teplotě 60 °C V 5 ním roztoku hydroxidu sodnáho, načež se 10 minut moří při teplotě 100 °C ve 20 hmot. ním roztoku kyselinychlorovodíkově. K nanesoní aktivní hmoty se připraví roztok, který obsahuje 103 ml n-propylalkoholu, 1,84ml chloridu titaničitého, 0,55 ml chloridu křemičitého a 3,2 ml roztoku chloridu rutheničitého 0 koncemtraci ruthenia 19,2 hmot. . Tento roztok se nanese na připravený povrch titanově desky a podrobí tepelnćmu zpracování při teplotě v rozmezí od 370 do 470 °C. Tento pracovní postup se několikrít opakuje. Celkový obsah ruthenia činí 3.5 g na 1 m 2 povrchu elektrody.Elektroda se pak zkouěí metodou proměnné polarity a amslgamade.Změny úbytku aktivní hmoty, stanovené metodou pioměnné polarity a amalgamace, jsou uvedenyPočez zkušebních cyklu 1-2 4-6 7-9 10-12 úbyte aktivní hmoty v průběhu vždy 3 zkuěebních cyklů, 0,48 0,22 0,05 0,06 mg om .Tato elektroda se podrobí zkouěce i roztoku, který obsahuje 300 g/1 chloridu sodného, přiteplotě 90 °C a hustote anodového proudu 0,2 A/cm 2. Anodový potenciál činí 1,32 V v porovnání s normální vodivou elektrodou.známá eleuroda, jejíž aktivní hmota obsahuje 46 hmot. kyaličníku rutheničitého a 54 hmot. kysličníku titaničitého, se zkouší metodou proměnné polarity a amslgamace, Výsledky zkoušek jsou uvedeny v tabulce I. Jak již bylo uvedeno,čihí u známé elektrody úbytok aktivní hmoty, který se stanoví radiochemickou metodou v podmínkách elektrolýzy k výrobě chloru zastabilních pracovních podmínek při huatotě proudu v rozmezí od 0,2 do 0,4 A/cm 2, 2,6 x 108g/cm 2.h. Příklld 2 Vyrobí se elektroda obdobně jako v příklsdu 1 aktivní hmota přitom obsahuje 3 hmot.kysličníku křemičit 6 ho,~ 35 hmot. kysličníku rutheničitého a 35 hmot. kysličníku titaničitého. K uaneaení aktivní hmoty se připraví roztok, kt rý obsahuje 61 ml n-propylalkoholu, 1.54 mlchloridu titaničitého. 1,72 ml chloridu křemičitého a 2,52 ml roztoku chloridu rutheničitého. Tento roztok se nanese na připraveny povrch titanové desky a podrobí se tpelnému zpracováníjako v příkladu 1. Elektroda ae podrobí zkouěoe metodou promčnná polsrity a a amnlgamace. Výsledná úbytkyaktivní hmoty, stanovené metodou proměnné polarity a amalgamace jsou uvedeny v tabulce III. Tabulka III Počet zkuřebních cyklů l-3 4-6 7-9 10-12 13-15 16-18 ł 9-21 22-24

MPK / Značky

Značky: elektrochemické, postupy, elektroda

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/7-216587-elektroda-pro-elektrochemicke-postupy.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Elektroda pro elektrochemické postupy</a>

Podobne patenty