JPS59200782A - 電気化学的方法用電極 - Google Patents

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１ 本発明は、電気化学的方法用電極に関し、電気化学的方
法において使用する電極およびその使用法ならびに製造
法に関する。

［従来技術１ 基材と陽極の間の電位差を保持することによって基材の
腐食を防止することはよく知られている。

本出願人は、米国特許出願化２７２，８５４号および第
Ｊ　Ｏ３、２０３号に、腐食防止用の印加電流システム
において使用する新規な陽極について記載している。陽
極は、少なくとも厚さ５ｏ（）、ｌ７Ｉｏであり、電導
性ポリマーから成る要素によって与えられる電気的活性
外表面を含んで成る。好ましい陽極は可撓性であり、高
電導性コア、例えば金属ワイヤを含んで成る。高電導性
コアは、陽極の電気化学的活性外表面全体を実質的に与
え、少なくとも１０％の伸び率を持っ電導性ポリマーか
ら成る要素によって包囲されている。

［発明か解決しようとする問題、α］ 電導性ポリマー要素が陽極の金属コアに対する＞ｊ、ｉ
ｉ気および／または電気化学的反応生成物の攻撃を許容
する状態へ劣化する場合、上記種類の電導ポリマー陽極
の破壊が生しることを見い出した。

電導性ポリマーの劣化は、カーボンブランクおよび／ま
たはポリマーの電気化学的に誘導された反応の糸１′１
果として露出表面から徐々に生し、電解液等の侵入を許
容する浸透を生じる。既知の電極にｆ５いて、陽極表面
での電；嘉密度が約０．ｔ）５ミ’Ｊアンペア／　Ｃ１
１１”　より大きい場合（不明４１１書において電ｌ光
活度は電極の幾何学的面積に基づいて与えられている。

）、そのような浸透は比較的短い時間、（例えは、−週
間）で観（Ｉｌ！Ｉされ得る。ちっと低い電流密度にお
いては、破壊機構の開始には長時間を愛するか、改良が
必要である。

［発明の構成］ 本発明者らは、（、）第１要素の露出表面［好ましくは
要素は電導性ポリマーがら成り、少なくとも厚さ５０　
ｔ）μｍである１、（１〕）複数の第２要素の露出表面
［第ン要素は、好ましくは炭素Ｉ＆維または黒鉛ＩＵｔ
ｔであり、第１要素に部分的に埋設され、第１要素の露
出表面から突出しでいる１を含んで成る電気化学的り活
性な表面を有する改善された電極を開発した。第２要素
は、電極表面での電気化学的反応が第２要素上で起こる
ような材料からでｂている。

一要胃によれば、本発明は腐食がら電導基材を保護する
方法において、陽極として使用するのに適した物品であ
り、（、）（ｉ）物品の電気化学的に活性な表面の一部
分を与え、かつ （１１）電導性ポリマーから成る ｔ５１要素、および （ｂ）（ｉ）％１品の電気化学的；こ活性な表面の一部
分を与え、かつ （ｉｉ）第１要素中に部分的に埋設され、ｉｌ要素表面
から突出しており、 （ｉｉｉ）腐食がら電導基材を保護する方法において、
陽極として物品を用いる場合、陽極での電気化学反応が
第１要素よりも第２要素で優先的に生しるような材料か
らでたている 複数の第２要素 を含んで′成る物品を提供する。

池の要冒によれば、本発明はＪ畠食がら電導性基４．１
を保１にする方法であり、陰極としての基ヰＪと陽徐と
しての先に記載の物品との開の電位差を保持することを
含んで成る方法を提供する。

史に、本発明は先に記載の物品を製造する方法であり、 （１）熱１耳塑性電導性ポリマーである第１要素の表面
を加熱し、よって第］要素の表面を軟化しく目）第１要
素の軟化した表面へＰｊ、数の第２要素をプレスし、よ
って第１要素表面に第２要素を部分的に埋設することを
含んで成る方法を提供する。

本発明の電極の第］要素は電導性ポリマーがらできてい
る。本明細書で用いる「電導性ポリマー」なる用ａｌＩ
ｊｉ、ｔ、ポリマー成分、によびポリマー成分中に分散
ざ・れ、耐腐食性の良好である粒状電導性充Ｊｆ＋剤、
例えは特にカーボンブランクまたは黒鉛またはこの両方
を含んで成る組成物を意味する。

多くの用途において、特に、電極が腐食防止に用いられ
るベト長い電極である場合、電導性ポリマーは好ましく
は可撓性であり、２５°Ｃで少なくとも１０％、特に少
なくとも２５％の伸び率を有する。電導性ポリマーは、
上記方法によっそその中に第２要素を部分的に埋設でき
る様に熱可塑性であることが好ましい。電導性ポリマー
は、所望なら照射またはその他の手段によって架橋し紹
・る。

電極は、好ましくは１０″２Ω・ｃｌｌｌより小さい、
より好ましくは５Ｘ１０”Ω・Ｃｌ１ｌより小さい、特
に３Ｘ１ｆ’ｌＳΩ・ｅＴｌｌより小さい抵抗率の銅ま
たは池の材料、特に金属ワイヤである高電導性コアを含
んで成る。高電導性コアは長い電極のコアであり、好ま
しくは１０−２Ω／フイート（０，０３Ω／　、、、　
）より少ない、より好ましくは１０−３Ω／フイート（
０，００３Ω／口１）より少ない、特に１０−４Ω／フ
イー）（０，０００３Ω／　、、、　）より少ない抵抗
を有する。

コアは第１要素によって電気的に包囲されている（即ち
、コアから電解液へ流れる全ての電流は第１要素を通過
する。）ので、電解液はコアに接触せず、コアを腐食さ
せない。長い電極において、第１要素は、コアの定断面
環状コーティングを形成するように、コアのまわりに溶
融押出しされる、−とか好ましい。しかし、他のアレン
ノメントも１−ｊ（能であり、例えばコアは絶１＆ポリ
マーによってコー１された部分および電導性ポリマーに
よってコー１された他の部分を有していてよい。第１要
素の厚さは、＆ｊ−ましくけ少なくとも５（）０μむ１
、特に少なくとも］　（１１（＋　＋１１μｍ１１であ
る。適した電導性ポリマーおよびコアの詳細についでは
、上記の出願を参照されたい。

上記のように、部分的に埋設されている第２要素の存在
は電極性質の実質的改良を生み出す。電導性ポリマー塊
たけで生みだされる場合より、第２裏素の突出部分によ
って生み出される場合の改良によって、電気化学的反応
生成物の損害を与えるｆｆｇ力から更に容易に少なくと
も部分的に回避できることは理論つけられている。

第２要素は好ましくは繊維、特に連続マルチフィラメン
トまたはモノフィラメントの形状であり、電導性ポリマ
ーに容易に埋設されイｚｊ−で、所望なら埋設された要
素に対する露出された要素の比は高いものであり得る。

しかし辿の粒状形状も用い得る。第２要素ぼ、第１要素
から好ましくは少なくとも１０μＩｎ、より好ましくは
少なくとも２０μｔｎ　、特に少なくとも６０μ【１）
の高さで突出しており、いくつかの態様においてさらに
、例えば１インチまたはそれ以上突出し得る。＃＆維状
状第２要素、その長さ全体にわたって部分的に埋設され
得て、あるいはその縦部分において部分的にまたは完全
に埋設され、その池の縦部分（これは例えば、少なくと
も０．１インチ、しばしば少なくとも（）、５インチの
長さであり１する。）において全く埋設され得ない。マ
ルチフィラメント糸を用いる場合、個々のフィラメント
は、電導性ポリマーに少なくとも部分的に埋設している
離れた部分を持ちながら電導性ポリマー表面と一般に平
行している。電導性ポリマーに埋設されている繊維部分
の全体積は、１！ｈ、維全体積の例えば５〜８０％であ
ってよい。糸は独立した糸の形あるいは織られた、編ま
れたまたは編組された布の形であり得る。そのような布
は、電極として電気化学的機能を果たごない１臣の１シ
’）、、ｌｆｌ：’を包ζヶして、上い。

第２要素は、陽極で行われる電気化学的反応のために好
ましい部位を供給しなけれはならない。

炭素または黒鉛を含んで成る第ン要素が０１′ましい１
゜第２裏素は、全能にわたって均一な組成であってよく
（例えは炭素または黒鉛Ｉ＆、ｔ＋＋：　＞、または１
つの材料のコアおよび飢の外コーチインクを含んで成っ
ていてよい（例えば゛コーＩされたガラス繊Ａ４１）。

本発明の電極は、第２要素を供給する繊第（［を、電導
性ポリマーであるｉｌ要素の熱軟化表面に部分的に押し
つける方法によって有利に製造される。

θ１′ましい一方法において、クロスへ／ドタイを用い
て電導性ポリマーは金属コアのまわりに溶融押出しされ
、成形された電導性ポリマーかグイから出てくる時、ま
たはそのすく後、押出し軸と平行になっている複数のマ
ルチフィラメント糸を加熱されているポリマー表面と接
触させ、十分な力によって望ましく部分的に埋設する。

また、予め形成された電導性ポリマー第１要素の少なく
とも表面を加熱によって軟化し、第２要素を熱軟化され
た表面と接触させイ（〕る。

［本発明の好ましい態様］ し１面を参ｊｌｊｉ、　すると、第］・〜３図は、電導
性ポリマーから成る第１要素中に第２要素か部分的に埋
設されているｙになった型式を示している３、第１し１
において、第２要素はＲ’：ａ全体にわたって部分的に
埋設されている４１１柑または粒子である。第２図にお
いて、第２要素は、完全に埋設されている一末端および
゛完全に自由で・ある池末端をイＪ−する（＆Ｍｉであ
る。第３図において、第２要素は、いく−）がか埋設さ
れ残りが埋設されていない複数の別個の糸２１を含むマ
ルチフィラメント糸である（もちろん、この断面で埋設
されているいくつかの別個の糸は別の場所において埋設
されていなくてよく、およびこの逆であってもよい。）
。

第・１〜６図は、電２厚性ポリマー第１要素、繊紺状第
２要素および金属コア３を含んで成る本発明の種々の電
極を示す。

［実施例１ 以下に実施例および比較例を示し、本発明を更−二、ｒ
Ｙ：　Ｌ　＜説明する。ここで、部および％は屯ｉｊ」
によるわのである。

実施例 熱ｉｆ塑１１１コム（し〕旧ｒｏｙａ　ｌ　　がら市販
のＴ　Ｆ’　Ｒ５，１（）ｆｌ　）　’Ｉ　’ｌ　、　
：：部、５ＩＩｄすｊ　ＩＩ　ｊ　８旧、アセチレンフ
ラ。

２５０部、炭酸カルシウム２部、加工助剤５部および酸
化防ＩＬ−剤（）、２部から成る組成物を、ニンケルメ
ノキ１１・（の撚りワイヤのまわりに１８融押出しして
電極を製造した。コートされた製品の直径は：（／８イ
ンチであった。同時に、最終製品が第３図Ｊ３よび；ｊ
Ｓ５図に図示されているものと同しになるよう（ご、６
本の黒鉛繊第（［ストランドをタイに通した。ｊ）％塩
化ナトリウム溶液中で陽極として用いることによって、
電極試料を試験した。電流密度０．］「ｏＡ／ｃ＋ｌＴ
二において、電極は、浸透から生じる電解液の侵入の徴
候を示さなかった。電流密度（１，２ｍ　Ａ　／　ｃ　
Ｉｌ＋　”において、電極は３３　ｂｔ後に侵入の徴イ
１〉−を示さなかった。電流密度０．３および（１、ｌ
ｆ、　＋ｎ　Ａ　／　（ｍ　”　において、３３１」後
に顕著な侵入かみられた。

比較例 押出し時に、黒鉛繊組ストランド゛を電導１；１ポリマ
一表面中に部分的に埋設させることを行わない以外は実
施例と同様の操作を行った。（’、１　、　］　ｍ　Ａ
　／ｅｍ″：において試験した場合、２週間１ｚノ、内
に顕、芹な浸入かみわれだ。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は、電導性ポリマーがら成る第１要素中に第
２要素か部分的に埋設されている異なった型式を示す図
、および 第・１〜６図は、電導性ポリマー第１要素、線化４１状
第２要素および金属コアを含んで成る本発明の種々の電
極を示す図である。 １・・・第１要素、２・・・第２要素、３　・金属コア
、２１・・糸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （］）ｔｒ＋食がら電導基ヰ４を保護する方法において
   、陽極としで使用するのに適した物品であり、（ａ）（
   ｉ）物品の電気化学的に活性な表面の一部分を与え、か
   つ （１１）電導性ボ１ツマ−から成る 第１要素、および （Ｉ〕）い）物品の電気化学的に活性な表面の一部分を
   Ｊｊえ、かつ （１１）第１要素中に部分的に埋設され、第１要素表面
   から突出してお１）、 （ｉｉｉ）腐食から電導基相を保護する方法において、
   陽極として物品を用いる場合、陽極での電気化学反応か
   第１要素よりも第２要素で優先的に生しるような材料か
   らで・きている 複数の第２要素 を含んで成る物品。 （２）　　２３℃で１．０−２Ω・ａｍより少ない抵抗
   率を持つ不イ料のコアをさらに含んで成り、コアは第１
   要素によって電気的に包囲されている第１項に記載の物
   品。 （３）第１要素は、 （１）少なくとも厚さ５００μＩｎであり、（ｉｉ）２
   ３℃で０．１−１０’Ω・ｃｍの抵抗率を有し、 （ｉｉｉ）電導充填剤としてカーボンブラックまたは黒
   鉛を含んで成る第２項に記載の物品。 （４）　コアは金属製の連続した長い可撓性コアであり
   、２３°Ｃで０．０３Ω／　Ｉｌ＋より少ない抵抗を有
   し、第１要素は少なくとも］０％の伸び率を有する長い
   可撓性物品である第２項または第３項に記載の物品。 （５）　第２要素は炭素繊維または黒鉛繊維を含んで成
   る第１〜４項のいずれかに記載の物品。 （６）第２要素はマルチフィラメント糸形状である第１
   〜５項のいずれかに記載の物品。 （７）　第２要素は第１要素の外表面から少なくとち１
   ０μ［１］突出している第１〜６項のいずれかに記載の
   物品。 （８）　第２要素の少なくともいくつがは、（１）第１
   要素に少なくとも部分的に埋設されている第１縦部分、 （１１）第１部分に接続され、第１要素に接触しない少
   なくとも長さ０．１インチの第２縦部分を含んで成る第
   １〜７項のいずれかに記載の物品。 （９）腐食がら電導性基材を保護する方法であり、陰極
   としての基材と陽極としての第１〜８項のいずれかに記
   載の物品との間の電位差を保持することを含んで成る方
   法。 （１０）　　第１〜８項のいずれかに記載の物品を製造
   する方法であり、 （ｉ）熱可塑性電導性ポリマーである第］易素の表面を
   加熱し、よって第１要素の表面を軟化しくｉｉ）第１要
   素の軟化した表面へ複数の第２要素をプレスし、よって
   第１要素表面に第２要素を部分的に埋設することを含ん
   で成る方法。