JPH02263989A

JPH02263989A - 塩素発生用電極及びその製造方法

Info

Publication number: JPH02263989A
Application number: JP1083895A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nakada; 中田　弘之; Yukio Kawashima; 幸雄川嶋; Kazuhide Oe; 大江　一英
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1989-04-04
Filing date: 1989-04-04
Publication date: 1990-10-26
Anticipated expiration: 2013-12-14
Also published as: JP2836840B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、新規な塩素発生用電極及びその製造方法に関
するものである。さらに詳しくいえば、本発明は、海水
などの希薄塩水を電解して、殺菌や漂白などに用いられ
る次亜塩素酸を生成させるのに好適に使用される、耐久
性に優れ、かつ電流効率の良好な塩素発生用電極及び該
電極を簡単に効率よく製造する方法に関するものである
。

従来の技術海水を利用し、これを電解して次亜塩素酸を発生させ、
上水道や下水道などの滅菌を行う方法は既に知られてお
り、従来の塩素ガスを用いる滅菌方法は、逐次これに置
き換えられつつある。ところで、この海水を用いる電解
方法（以下海水電解法という）は、海水が容易に入手で
きる地域においては、十分にその機能を発揮しうるが、
海水の利用が困難な地域では、海水の代りに食塩水溶液
を用いる電解方法（以下塩水電解法という）が行われて
いる。

このような電解りおいては、通常無隔膜電解装置を用い
て、その陽極に塩素を発生させ、この塩素と水酸イオン
との反応により次亜塩素酸イオンを生成させている。

ところで、希薄塩水電解法の類似技術の１つとして食塩
電解法が知られているが、この電極としてはＲｕＯ２型
のものが用いられている。このＲｕＯ２型電極の代表的
な例としては、（Ｒｕ−Ｔｉ）Ｏ□固溶体の被覆層を弁
金属基材上に形成したもの（特公昭４６２１８８４号公
報）や、５ｎＯ２５０モル％以上の（Ｒｕ−５ｎ）０２
固溶体の被覆層を有する電極（特公昭５０−１１３３０
号公報）などが挙げられる。これらの電極は、食塩電解
法に使用した場合、その優れた耐久性が広く認められて
おり、金属電極の代表例として実用化されている。

しかしながら、これらの電極を希薄塩水電解法に用いた
場合、次亜塩素酸発生効率は比較的良好であるが、耐食
性が低いことから、該電極は希薄塩水電解用としては、
とうてい実用に供しえないという問題がある。

また、白金、二酸化ルテニウム、酸化パラジウム及び二
酸化チタンから成る被覆層を有する陽極（特公昭５５−
３５４７３号公報）、白金及び酸化パラジウムから成る
被覆層を有する陽極（特公昭５５８５９５号公報）など
の酸化パラジウム系陽極も提案されている。

しかしなから、これらの酸化パラジウム系陽極は、次亜
塩素酸発生効率については高い値を示すものの、耐久性
に問題があり、特に低温時の耐久性は極端に低下すると
いう欠点がある。

さらに、海水電解用電極として、白金又は白金族金属の
合金を耐食性基体上にめっきした電極が知られているが
、このものは、比較的消耗速度が大きい上に、操業時の
電解電圧が高く、電流効率についても満足しうるもので
はない。

その他、白金と酸化イリジウムとから成る被覆層を有す
る希薄塩水電解用電極（特公昭５５−５０４７９号公報
）、白金、酸化イリジウム及び酸化ルテニウムから成る
被覆層を有する海水電解用電極（特開昭５９−２５９８
８号公報）などの電極が提案されている。

しかしなから、前者の電極は、耐食性に関してよ良好で
あるものの、使用に伴い性能が劣化する傾向を免れない
し、また、後者の電極は低温度海水電解における耐食性
が十分でないという欠点を有している。

発明が解決しようとする課題本発明は、このような希薄塩水電解法における従来の電
極が有する欠点を克服し、低（１陽極層位と高い電流効
率を示し、かつ耐久性や耐食性に優れた塩素発生用電極
を提供することを目的としてなされたものである。

課題を解決するための手段本発明者らは、このような好ましい性質を有する塩素発
生用電極を開発するために種々研究を重ねた結果、導電
性基体上に特定組成の酸化イリジウム、白金及び酸化タ
ンタルから成る被覆層を設けた電極が、その目的に適合
することを見出し、この知見に基づいて本発明を完成す
るに至った。

すなわち、本発明は、導電性基体上に、各金属換算で酸
化イリジウム４０〜８０モル％、白金１〜２０モル％及
び酸化タンタル５０〜２０モル％から成る被覆層を設け
たことを特徴とする塩素発生用電極を提供するものであ
る。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の７ｒｉ、４４に用いられる導電性基体としては
、例えはチタン、タンタル、ジルコニウム、ニオブなと
の弁金属が挙げられるが、これらの中で特にチタンが好
ましい。また、その形状などは使用目的や用途などに応
し適宜変更可能である。

本発明の電極においては、このような導電性基体上に、
酸化イリジウム、白金及び酸化タンタルから成る被覆層
が設けられている。

この被覆層中の酸化イリジウムの含有量は、金属換算で
４０〜８０モル％の範囲内にあることが必要であり、ま
た酸化イリジウムは通常１ｒ０２として含有されている
。酸化イリジウムの金属換算での含有量が４０モル％未
満では、陽極電位が上昇して、電流効率が低下するし、
また、８０モル％を超えると酸素発生量が上昇して、電
流効率が低下する。

また、該被覆層中の白金の含有量は、金属換算で１〜２
０モル％の範囲内にあることが必要であり、また白金は
金属白金として含有されている。

白金の金属換算での含有量が１モル％未満では、陽極電
位が上昇して、電流効率が低下するし、また、２０モル
％を超えると耐久性が低下する上に、電解とともに電流
効率が低下する。

また、該被覆層中の酸化タンタルの含有量は、金属換算
で２０〜５０モル％の範囲内にあることが必要であり、
また酸化タンタルは通常Ｔａ２０Ｂとして含有されてい
る。酸化タンタルの金属換算での含有量が２０モル％未
満では、耐久性が低下する上に、電解とともに電流効率
が低下するし、また、５０モル％を超えると、陽極電位
が上昇して、電流効率が低下する。

また、該被覆層の厚さは、通常０．５〜１０μｍ程度で
あればよい。

次に、本発明の電極の好適な製造方法の１例について説
明すると、先ず、熱分解によって酸化イリジウムとなる
化合物、例えば塩化イリジウム酸（ＨｔｌｒＣｆ２ｓ　
・６　Ｈ２Ｏ）などと、熱分解によって白金となる化合
物、例えばハロゲン化白金酸、特に塩化白金ｍｃＨ２Ｐ
ｔｃ（１＠　−６Ｈｚｏ）などと、熱分解によって酸化
タンタルとなる化合物、例えば塩化タンタルのようなハ
ロゲン化タンタルやエトキシタンタルのようなタンタル
アルコキシドなどとを、所定の割合で適当な溶媒に溶解
して塗布液を調製する。

この際に用いられる溶媒としては、例えばブタノール、
エタノールのようなアルコール、水などを挙げることが
できる。

次いで、このようにして得られた塗布液を導電性基体上
に塗布し、乾燥したのち、酸化性雰囲気中熱処理し、例
えば４００〜６００°Ｃの温度で焼成することにより、
本発明の電極が得られる。また、これらの成分のうち１
種又は２種以上を含む塗布液を２種以上調製し、塗布液
を個別に塗布乾燥焼成してもよい。

発明の効果本発明の電極は、所要の塩水溶液、特に海水や希薄塩水
溶液を電解して、塩素を発生させる電解における陽極に
用いて好適である。

すなわち、本発明の電極は、これを海水電解などの希薄
塩水電解に使用すると、摺電圧が低くて電流効率が高い
という特性を維持することができる上に、機械的消耗に
も強く、長期間の使用にも耐えるという顕著な効果を奏
する。

したがって、本発明の電極は、食塩電解のみならず、希
薄塩水電解用電極として、実用上十分に満°足しうるも
のである。

実施例次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１〜８、比較例１〜６所定の塩化イリジウム酸（ＨｄｒＣ（Ｘｓ　’　６Ｈ，
０）、塩化白金ａ（ＩＩ、ＰｔＣ（ｌａ・６Ｈ，Ｏ）及
びタンクルエトキシド（Ｔａ（ＯＣＪｓ）ｓ）をブタノ
ールに溶解して、イリジウム／白金／タンタルの組成比
を変化させた金属換算濃度Ｂｏｇ／Ｑの塗布液を調製し
た。

このようにして得られた塗布液を、別にチタン板を熟シ
ュウ醜水溶液でエツチングしたチタン基体上に、刷毛で
塗布し、乾燥したのち、電気炉に入れて空気を吹き込み
ながら５００°Ｃで焼き付けた。

この塗布、乾燥、焼き付けの操作を１０回繰り返して、
チタン板上に第１表に示した組成の酸化イリジウム−白
金−酸イヒタンタルから成る被覆層が施された電極を製
造した。この際、前記被覆層の組成は蛍光Ｘ線分析によ
って測定した。

次いで、これらの電極を用いて海水電解試験を行い、第
１表に電流密度１５Ａ／ｄｍ２に・おける陽極電位を対
水素電極基準で示した。これから、本発明の電極を海水
電解に使用した場合、低い陽極電位で電解を行えること
が分る。

また、これらの電極を用いて塩素発生効率を測定した。

すなわち、２０℃の１．５ｆｆｉ量％ＮａＣｌ２水溶液
１５０ｍＱを電解液とし、５Ｏ５３０４円板（直径３０
闘）を陰極として、密閉した電解槽中で電流密度２０Ａ
／ｄｍ２、電気ｆｉｌｏＯクーロンで電解したのち、電
解液をふた付き三角フラスコに取り出し、その次亜塩素
酸濃度をチオ硫酸ナトリウムを用いてヨウ素滴定し、そ
の結果から塩素発生効率（％）を算出し、これを第１表
に示した。

これから、本発明の電極を希薄食塩水の電解に使用した
場合、塩素発生効率が高くなることが分ろ７第表実施例９．ｌＯ５比較例７〜９実施例りと同様にして、第２表に示す各組成の電極の塩
素過電圧（ｖ　Ｃｌ２ｚ）を測定するとともに、耐食性
試験を行った。

塩素過電圧の測定は、３０°Ｃに保った３０重量％Ｎａ
Ｃ（ｌ水溶液（ｐＨ＝１に調整）中で、各試料を走査速
度２４０ｓｅｃ／　Ｖで電位走査法により分極測定を行
い、電流密度２ＯＡ／ｄ＋ｎ”における値を求めた。

また、耐食性試験は、Ｖａｌｌｅｒの方法〔ジャーナル
・エレクトロケミカル・ソサイテイ（Ｊ、Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｃｈｅｍ。

Ｓａｃ　、）、第１１７巻、第２１９ページ、（１９７
０年）〕に準じた加速試験により行った。この試験方法
は、塩素飽和の０−５Ｍ　ＮａＣｌ２．　２　Ｍ　Ｎａ
Ｃｌ２０ｔの溶液を６５℃、ｐＨ３に保ちながら、かつ
ゆるやかにかきまぜながら、１００Ａ／ｄｍ２の電流密
度で電解することによって行われる。摺電圧が５Ｖとな
った時点で電解を止め、それまでに要した電解時間を電
極の寿命とみなしてこれを第２表に示した。

第２表中、◎は３，０００時間以上、Ｏは１．０００〜
３　、０００時間以上、△は１，０００時間以下を示し
ている。

種々検討した結果、この加速法は実際に電解槽に組み込
んだ場合の約１５〜２０倍の加速となっていると推測さ
れる。

第２表から、本発明の電極は塩素過電圧が低く、しかも
長寿命であることが分る。

行ったのち、実施例２と同様の方法で塩素発生効率を測
定した。その結果を第３表に示した。

これから、本発明の電極は電解による塩素発生効率の経
時変化が小さく、長期間にわたって安定した特性を維持
しうろことが分る。

第２表第　　　　３　　　　表実施例１１〜１４、比較例１Ｏ〜１２実施例１と同様にして、第３表に示す各組成σ電極を作
製した。これらの電極を６０℃、ｌ　Ｍ　Ｈ２Ｓ。

Claims

【特許請求の範囲】１　導電性基体上に、各金属換算で酸化イリジウム４０
〜８０モル％、白金１〜２０モル％及び酸化タンタル５
０〜２０モル％から成る被覆層を設けたことを特徴とす
る塩素発生用電極。２　導電性基体上に、イリジウム化合物と白金化合物と
タンタル化合物とを含有する溶液を塗布したのち、酸化
性雰囲気中で熱処理して金属換算で酸化イリジウム４０
〜８０モル％、白金１〜２０モル％及び酸化タンタル５
０〜２０モル％から成る被覆層を形成させることを特徴
とする塩素発生用電極の製造方法。