[go: up one dir, main page]

NO160725B - PARTICLES SUITABLE FOR THE PREPARATION OF SUCH PARTICLES, AND THE USE OF THE PARTICLES AS ELECTRO-MATERIALS, BY ELECTROLYSE OF A Aqueous Electrolyte. - Google Patents

PARTICLES SUITABLE FOR THE PREPARATION OF SUCH PARTICLES, AND THE USE OF THE PARTICLES AS ELECTRO-MATERIALS, BY ELECTROLYSE OF A Aqueous Electrolyte. Download PDF

Info

Publication number
NO160725B
NO160725B NO824337A NO824337A NO160725B NO 160725 B NO160725 B NO 160725B NO 824337 A NO824337 A NO 824337A NO 824337 A NO824337 A NO 824337A NO 160725 B NO160725 B NO 160725B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
catalyst
particles
binder
mixture
substrate
Prior art date
Application number
NO824337A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO160725C (en
NO824337L (en
Inventor
James Arthur Mcintyre
Robert Floyd Phillips
Original Assignee
Dow Chemical Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dow Chemical Co filed Critical Dow Chemical Co
Publication of NO824337L publication Critical patent/NO824337L/en
Publication of NO160725B publication Critical patent/NO160725B/en
Publication of NO160725C publication Critical patent/NO160725C/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/02Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/042Electrodes formed of a single material
    • C25B11/043Carbon, e.g. diamond or graphene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/091Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds
    • C25B11/095Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds at least one of the compounds being organic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/40Cells or assemblies of cells comprising electrodes made of particles; Assemblies of constructional parts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/70Assemblies comprising two or more cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

Denne oppfinnelse angår partikler egnet til bruk som elektrodemateriale, fremgangsmåte til fremstilling av slike partikler, og anvendelse av partiklene som elektrodemateriale ved elektrolyse av en vandig elektrolytt. This invention relates to particles suitable for use as electrode material, a method for producing such particles, and the use of the particles as electrode material in the electrolysis of an aqueous electrolyte.

Klor og alkalimetallhydroksyd, eksempelvis natriumhydroksyd og kaliumhydroksyd, fremstilles industrielt ved elektrolyse av de tilsvarende alkalimetallkloridoppløsninger i en elektrolysecelle. I en celletype, hvor anoden er skilt fra. katoden ved en ionegjennomtrengelig barriere, utvikles klor ved anoden i henhold til reaksjonen: mens hydroksylioner dannes ved katoden i henhold til Chlorine and alkali metal hydroxide, for example sodium hydroxide and potassium hydroxide, are produced industrially by electrolysis of the corresponding alkali metal chloride solutions in an electrolysis cell. In a cell type, where the anode is separated. the cathode by an ion-permeable barrier, chlorine is evolved at the anode according to the reaction: while hydroxyl ions are formed at the cathode according to

som egentilig er en flertrinnsreaksjon ved hvilken hydrogen absorberes på katodens overflate og hydrogenmolekylet desorberes fra denne. which is actually a multi-step reaction in which hydrogen is absorbed on the surface of the cathode and the hydrogen molecule is desorbed from it.

Den samlede hydrogenreaksjon, som en rekke postulerte adsorpsjons- og desorpsjonstrinn, forbruker ca. 0,8 volt i en alkalisk oppløsning, slik at hvis katoden i en klorcelle depolariseres med oksygen istedenfor å tillates å utvikle hydrogen, er det mulig å "spare" ca. 1,2 volt, da oksygen-reduksjonsreaksjonen teoretisk kan generere 0,4 volt. De tid-ligere utviklede katoder for anvendelse av oksygen som et de-polaringsmiddel hadde typisk en tynn sandwich-struktur bestående av et mikroporøst skilleorgan av plast kombinert med et katalysert lag som var gjort vannbestandig med eksempelvis polytetrafluoretylen og presset på en strømsamler av trådduk. The overall hydrogen reaction, as a series of postulated adsorption and desorption steps, consumes approx. 0.8 volts in an alkaline solution, so that if the cathode in a chlorine cell is depolarized with oxygen instead of being allowed to evolve hydrogen, it is possible to "save" approx. 1.2 volts, as the oxygen-reduction reaction can theoretically generate 0.4 volts. The previously developed cathodes for the use of oxygen as a depolarizing agent typically had a thin sandwich structure consisting of a microporous separator made of plastic combined with a catalyzed layer that was made water-resistant with, for example, polytetrafluoroethylene and pressed onto a current collector of wire cloth.

Ved de kjente depolariserte katoder blir katalysatorsonen At the known depolarized cathodes, the catalyst zone becomes

tilført oksygen gjennom det mikroporøse materiale. Slike katoder virker. De viser imidlertid forskjellige ulemper, herunder adskillelse eller delaminering av de forskjellige lag og oversvømmelse av det mikroporøse lag. added oxygen through the microporous material. Such cathodes work. However, they show various disadvantages, including separation or delamination of the different layers and flooding of the microporous layer.

Oppfinnelsen angår partikler egnet til bruk som elektrodemateriale, karakterisert ved at de omfatter et sfærisk substrat valgt fra et sintret materiale, et massivt materiale og et sammenbundet agglomerat av små partikler, idet substratet fortrinnsvis er valgt fra stål, jern, nikkel, platina, kobber, sølv og grafitt og er i det minste delvis belagt med en blanding av et bindemiddel og en elektrokjemisk aktiv, elektrisk ledende katalysator valgt fra kjønrøk, aktivert karbon, platina og sølv og blandinger derav, og hvor partiklene har en gjennomsnittlig diameter mellom 0,3 mm og 2,5 cm. The invention relates to particles suitable for use as electrode material, characterized in that they comprise a spherical substrate selected from a sintered material, a massive material and a connected agglomerate of small particles, the substrate being preferably selected from steel, iron, nickel, platinum, copper, silver and graphite and is at least partially coated with a mixture of a binder and an electrochemically active, electrically conductive catalyst selected from carbon black, activated carbon, platinum and silver and mixtures thereof, and wherein the particles have an average diameter between 0.3 mm and 2.5 cm.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte til fremstilling av partikler egnet til bruk som et elektrodemateriale ifølge krav 1-4, karakterisert ved at det dannes en fluid blanding av en elektrokjemisk aktiv, elektrisk ledende katalysator valgt fra kjønrøk, aktivert karbon, platina, sølv og blandinger derav, og et hydrofobt polymert bindemiddel, et sfærisk substrat valgt fra stål, jern, nikkel, platina, kobber, sølv og grafitt belegges med nevnte blanding, og denne bringes til å størkne, slik at partikler méd en gjennomsnittlig diameter mellom 0,3 mm og 2,5 cm dannes. The invention also relates to a method for producing particles suitable for use as an electrode material according to claims 1-4, characterized in that a fluid mixture is formed of an electrochemically active, electrically conductive catalyst selected from carbon black, activated carbon, platinum, silver and mixtures thereof , and a hydrophobic polymeric binder, a spherical substrate selected from steel, iron, nickel, platinum, copper, silver and graphite is coated with said mixture, and this is caused to solidify, so that particles with an average diameter between 0.3 mm and 2.5 cm is formed.

Oppfinnelsen angår også anvendelse av partikler ifølge krav 1 som elektrodemateriale ved elektrolyse av en vandig elektrolytt. Eksempler på elektrolyseceller som er egnet ved anvendelsen av partiklene ifølge oppfinnelsen som elektrodemateriale, er beskrevet nedenfor. Partiklene kan anvendes som anodemateriale og/eller som katodemateriale. The invention also relates to the use of particles according to claim 1 as electrode material in the electrolysis of an aqueous electrolyte. Examples of electrolysis cells which are suitable for the use of the particles according to the invention as electrode material are described below. The particles can be used as anode material and/or as cathode material.

Et skikt av partikler ifølge oppfinnelsen er blitt funnet A layer of particles according to the invention has been found

å være godt egnet som en gasselektrode. Elektroden kan anvendes som en katode eller som en anode. to be well suited as a gas electrode. The electrode can be used as a cathode or as an anode.

Det substrat på hvilket et belegg er påført, bør være et materiale som vil beholde sin form. For oppnåelse av et godt resultat ved fremstillingen av de her beskrevne partikler er substratet fortrinnsvis et materiale som ikke i vesentlig grad deformeres ved oppvarming til en temperatur på 350-375°G i et tidsrom på 1 time. The substrate on which a coating is applied should be a material that will retain its shape. In order to achieve a good result in the production of the particles described here, the substrate is preferably a material which is not significantly deformed when heated to a temperature of 350-375°G for a period of 1 hour.

Substratet kan være et sintret materiale, et massivt materiale eller et sammenbundet agglomerat av små partikler. Foretrukne materialer innbefatter stål, jern, grafitt, nikkel, platina, kobber og sølv. Grafitt foretrekkes spesielt pga. sin tilgjengelighet og lave pris. Substratet kan være av det samme materiale eller av et annet materiale enn belegget. The substrate can be a sintered material, a massive material or a connected agglomerate of small particles. Preferred materials include steel, iron, graphite, nickel, platinum, copper and silver. Graphite is particularly preferred because its availability and low price. The substrate can be of the same material or of a different material than the coating.

Substratet kan være elektrisk ledende eller elektrisk ikke-ledende. Elektrisk ledende substrater foretrekkes, da de viser mindre motstand mot strømmen av elektrisk energi gjennom partiklene. Ikke-ledende substrater kan anvendes, da de er i det minste delvis belagt med et elektrisk ledende belegg, hvorved det tilveiebringes en strømningsvei for den elektriske strøm. Ikke-ledende substrater viser imidlertid større motstand, da den elektriske ladning må strømme rundt partikkelen gjennom dennes belegg istedenfor å strømme gjennom partikkelen. The substrate can be electrically conductive or electrically non-conductive. Electrically conductive substrates are preferred, as they show less resistance to the flow of electrical energy through the particles. Non-conductive substrates can be used, as they are at least partially coated with an electrically conductive coating, whereby a flow path is provided for the electric current. Non-conductive substrates, however, show greater resistance, as the electric charge must flow around the particle through its coating instead of flowing through the particle.

Partiklenes gjennomsnittlige diameter er større enn 0,3 mm og opptil så meget som 2,5 cm. Som elektrodemateriale anvendes fortrinnsvis partikler som er klart mindre enn 2,5 cm, idet av-tagende partikkelstørrelse gir økende overflateareal og en høy porøsitet i skiktet av partikler. Partikler som har en størrelse på fra 0,7 mm til 4 mm foretrekkes spesielt når partiklene anvendes som et elektrodemateriale. Partikler mindre enn 0,3 mm har tendens til å pakke seg og oppviser en høy motstand mot fluidstrømning gjennom skiktet av partikler. Partikler større enn 2,5 cm medfører et mindre overflateareal enn det som ønskes for elektrokjemiske reaksjoner. The average diameter of the particles is greater than 0.3 mm and up to as much as 2.5 cm. Particles that are clearly smaller than 2.5 cm are preferably used as electrode material, as decreasing particle size results in increasing surface area and a high porosity in the layer of particles. Particles having a size of from 0.7 mm to 4 mm are particularly preferred when the particles are used as an electrode material. Particles smaller than 0.3 mm tend to pack and exhibit a high resistance to fluid flow through the bed of particles. Particles larger than 2.5 cm result in a smaller surface area than is desired for electrochemical reactions.

Partiklenes sfæriske (dvs. kule- eller kulelignende) form er blitt funnet særlig fordelaktig. Sfæriske partikler danner et skikt med optimal porøsitet og overflateareal. Uregelmessig formede partikler har tendens til å pakke seg slik at porøsiteten av skiktet blir mindre. The spherical (ie spherical or ball-like) shape of the particles has been found to be particularly advantageous. Spherical particles form a layer with optimal porosity and surface area. Irregularly shaped particles tend to pack themselves so that the porosity of the layer becomes smaller.

Substratet behøver ikke være kjemisk inert overfor elektrolytten eller elektrolyseproduktene fra den prosess i hvilken partikkelen anvendes. Substratet er imidlertid fortrinnsvis kjemisk inert, slik at belegget ikke behøver å dekke substratet fullstendig.. Hvis substratet ikke er kjemisk inert, bør det påførte belegg være et fullstendig overtrekk, slik at det hind-rer reaksjon mellom substratet og elektrolytten eller elektrolyseproduktene. The substrate need not be chemically inert towards the electrolyte or the electrolysis products from the process in which the particle is used. However, the substrate is preferably chemically inert, so that the coating does not need to cover the substrate completely. If the substrate is not chemically inert, the applied coating should be a complete coating, so that it prevents reaction between the substrate and the electrolyte or electrolysis products.

Belegget på substratet er en blanding av et bindemiddel The coating on the substrate is a mixture of a binder

og en elektrokjemisk aktiv, elektrisk ledende katalysator. Bindemiddelet bør være et materiale som kan bringes i fluidform ved smelting, dispergering eller oppløsning. Bindemiddelet bør være kjemisk stabilt overfor hvilken som helst elektrolytt eller produkter som det vil "komme i kontakt med under anvendelsen i en elektrolysecelle. Bindemiddelet bør ha god stabilitet ved driftstemperaturen i den elektrokjemiske celle i hvilken det skal anvendes. Bindemiddelet behøver ikke i seg selv være elektrisk ledende, da den katalysator som blandes med det, er elektrisk ledende. Belegget kan være et porøst belegg eller et and an electrochemically active, electrically conductive catalyst. The binder should be a material that can be brought into fluid form by melting, dispersing or dissolving. The binder should be chemically stable to any electrolyte or products with which it will come into contact during use in an electrolytic cell. The binder should have good stability at the operating temperature of the electrochemical cell in which it is to be used. The binder itself need not be electrically conductive, as the catalyst mixed with it is electrically conductive.The coating may be a porous coating or a

ikke-porøst belegg avhengig av de materialer som substratet dannes av. Hvis substratet er kjemisk inert overfor elektrolytten, kan belegget være et porøst belegg. Hvis imidlertid substratet ikke er kjemisk inert overfor elektrolytten, bør belegget være non-porous coating depending on the materials from which the substrate is formed. If the substrate is chemically inert to the electrolyte, the coating can be a porous coating. If, however, the substrate is not chemically inert to the electrolyte, the coating should be

ikke-porøst for å hindre reaksjoner mellom substratet og elektrolytten eller elektrolyseproduktene. non-porous to prevent reactions between the substrate and the electrolyte or electrolysis products.

Bindemiddelet er fortrinnsvis et hydrofobt materiale. Når det anvendes som et elektrodemateriale, vil det hydrofobe bindemiddel forårsake dannelse av bobler på partiklenes overflate og tilveiebringer maksimal kontakt mellom gassen og væsken. Hvis bindemiddelet ikke,er hydrofobt, vil partiklenes overflate fuktes og ingen bobler vil dannes. The binder is preferably a hydrophobic material. When used as an electrode material, the hydrophobic binder will cause the formation of bubbles on the surface of the particles and provide maximum contact between the gas and the liquid. If the binder is not hydrophobic, the surface of the particles will be wetted and no bubbles will form.

Forskjellige typer av hydrofobe materialer kan anvendes som bindemiddel. Det hydrofobe materiale kan være et polyfluor-karbon, eksempelvis polytetrafluoretylen, polyklortrifluorety-len, polytrifluoretylen, polyvinylfluorid, polyvinylidenfluorid og kopolymerer, herunder interpolymerer og terpolymerer som har tetrafluoretylen, trifluoretylen, klortrifluoretylen, vinyliden-fluorid og viriylfluorid. Spesielt foretrukket er polytetrafluoretylen . Different types of hydrophobic materials can be used as binders. The hydrophobic material can be a polyfluorocarbon, for example polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, polytrifluoroethylene, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride and copolymers, including interpolymers and terpolymers that have tetrafluoroethylene, trifluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, vinylidene fluoride and viriyl fluoride. Particularly preferred is polytetrafluoroethylene.

Partiklene inneholder i belegget også en elektrokjemisk aktiv, elektrisk ledende katalysator. Utvelgelsen av katalysatoren vil avhenge av den prosesstype som elektrodematerialet skal anvendes i. Eksempler på slike prosesser innbefatter re-duksjon av oksygen og oksydasjon av hydrogen. For reduksjonen av oksygen innbefatter de foretrukne katalysatorer slike materialer som kjønrøk, platina, sølv og aktivert karbon. Kjønrøk er spesielt foretrukket pga. sine gode fysikalske egenskaper og sin tilgjengelighet. Man foretrekker kjønrøkkatalysatorer med overflateareal fra 100 til 1 000 m 2 pr. gram katalysator. Spesielt foretrekkes de som har et overflateareal fra 150 til 500 m 2pr. gram katalysator. The particles also contain an electrochemically active, electrically conductive catalyst in the coating. The selection of the catalyst will depend on the type of process in which the electrode material is to be used. Examples of such processes include reduction of oxygen and oxidation of hydrogen. For the reduction of oxygen, the preferred catalysts include such materials as carbon black, platinum, silver and activated carbon. Black smoke is particularly preferred because its good physical properties and its availability. Black smoke catalysts with a surface area of 100 to 1,000 m 2 are preferred. grams of catalyst. Particular preference is given to those with a surface area of 150 to 500 m 2pr. grams of catalyst.

Substratet kan være helt eller delvis belagt med bindemiddel/katalysator-blandingen. Fortrinnsvis dekker belegget i det vesentlige hele partikkelens overflate. Belegget kan være av hvilken som helst hensiktsmessig tykkelse. Tykkelser på ca. 25 ym foretrekkes spesielt. Herved tilveiebringes et tilstrekkelig belegg til å dekke hovedsakelig hele partikkeloverflaten, samtidig som belegget er tilstrekkelig tynt til at det ikke med-går for meget katalysator/bindemiddel-blanding for belegning av partiklene. Tykkelser større enn 125 - 155 ym innebærer sløsing forsåvidt som en vesentlig del av katalysatoren er utilgjengelig for reaksjonen da den dekkes av ytterligere katalysator og bindemiddel . The substrate can be completely or partially coated with the binder/catalyst mixture. Preferably, the coating essentially covers the entire surface of the particle. The coating can be of any suitable thickness. Thicknesses of approx. 25 ym is particularly preferred. This provides a sufficient coating to cover essentially the entire particle surface, while the coating is sufficiently thin so that too much catalyst/binder mixture is not included for coating the particles. Thicknesses greater than 125 - 155 ym involve waste insofar as a substantial part of the catalyst is unavailable for the reaction as it is covered by additional catalyst and binder.

Eventuelt kan belegget innbefatte en peroksyd-spaltning-katalysator. Denne katalysator kan være tilstede både på partikkelens ytre overflate såvel som i den indre overflate av partikkelen. Foretrukket er en partikkel i hvilken peroksydspaltningskatalysatoren er på substratets ytre overflate, fordi man da ikke sløser med katalysator siden ueksponert katalysator er uvirksom. Optionally, the coating may include a peroxide-decomposing catalyst. This catalyst can be present both on the outer surface of the particle as well as in the inner surface of the particle. A particle in which the peroxide splitting catalyst is on the outer surface of the substrate is preferred, because catalyst is not wasted since unexposed catalyst is inactive.

Peroksydspaltningskatalysatoren er kjent på området og er typisk et overgangsmetall med hydrogenadsorpsjonsegenskaper. Foretrukne peroksydspaltningskatalysatorer innbefatter kobber, sølv, platina, gull og blandinger eller forbindelser derav. Sølv og platina og blandinger eller forbindelser derav blandes med kjønrøk og er spesielt foretrukket. The peroxide cleavage catalyst is known in the art and is typically a transition metal with hydrogen adsorption properties. Preferred peroxide cleavage catalysts include copper, silver, platinum, gold and mixtures or compounds thereof. Silver and platinum and mixtures or compounds thereof are mixed with carbon black and are particularly preferred.

En annen spesielt foretrukket klasse av kjente peroksydspaltningskatalysatorer er forbindelser av (1) alkalimetaller, jordalkalimetaller og metaller fra gruppe UIB i elementenes periodiske system med (2) overgangsmetaller, hvilke forbindelser ennvidere er kjennetegnet ved elektrokatalytiske eller over-flatekatalytiske egenskaper. Spesielt foretrukket er perovskit-ter. Another particularly preferred class of known peroxide decomposition catalysts are compounds of (1) alkali metals, alkaline earth metals and metals from group UIB in the periodic system of the elements with (2) transition metals, which compounds are further characterized by electrocatalytic or surface catalytic properties. Particularly preferred are perovskites.

Oppfinnelsen omfatter også en fremgangsmåte til fremstilling av belagte partikler egnet til bruk som et elektrodemateriale. De belagte partikler fremstilles ved at man danner en fluid blanding av et partikkelformet substrat, en elektrokjemisk aktiv, elektrisk ledende katalysator og et bindemiddel. Katalysatoren bindes til substratet ved at man bringer den fluide blanding til å størkne. Herved dannes en partikkel med et substrat som i det minste delvis er belagt med et bindemiddel og en katalysator. Den fluide blanding blir først dannet ved at man blander et partikkel formet substrat med en katalysator og et bindemiddel. Blandingen kan gjøres fluid på én av flere måter. Selve bindemiddelet kan oppvarmes til en temperatur ved hvilken det mykner eller smelter. Det kan myknes eller smeltes før det blandes med katalysatoren og substratet eller in situ med katalysatoren og substratet. Mykningspunktet eller smelte-punktet for forskjellige materialer som er egnet som bindemidler, er velkjent for en fagmann på området. De kan finnes i en rekke kjemiske oppslagsverker. The invention also includes a method for producing coated particles suitable for use as an electrode material. The coated particles are produced by forming a fluid mixture of a particulate substrate, an electrochemically active, electrically conductive catalyst and a binder. The catalyst is bound to the substrate by bringing the fluid mixture to solidify. This creates a particle with a substrate that is at least partially coated with a binder and a catalyst. The fluid mixture is first formed by mixing a particulate substrate with a catalyst and a binder. The mixture can be made fluid in one of several ways. The binder itself can be heated to a temperature at which it softens or melts. It can be softened or melted before mixing with the catalyst and substrate or in situ with the catalyst and substrate. The softening point or melting point of various materials suitable as binders is well known to one skilled in the art. They can be found in a number of chemical reference books.

En alternativ fremgangsmåte til å danne den fluide blanding, er å dispergere bindemiddelet, katalysatoren og substratet i et væskeformig medium. Forskjellige væskeformige medier som er ikke-reaktive med de tre bestanddeler i blandingen kan anvendes. Spesielt foretrukket er vann eller andre væskeformige materialer som ikke er løsningsmidler for noen av bestanddelene i blandingen. Dispersjonen kan fremstilles etter at bestanddelene er blandet, eller hvilken som helst av bestanddelene kan dispergeres i en væske før den blandes med de øvrige bestanddeler. Det er viktig at bestanddelene dispergeres godt i det væskeformige medium. An alternative method for forming the fluid mixture is to disperse the binder, catalyst and substrate in a liquid medium. Various liquid media which are non-reactive with the three components of the mixture can be used. Particularly preferred are water or other liquid materials which are not solvents for any of the components in the mixture. The dispersion can be prepared after the ingredients are mixed, or any of the ingredients can be dispersed in a liquid before it is mixed with the other ingredients. It is important that the components are dispersed well in the liquid medium.

En tredje måte til å danne den væskeformige blanding er A third way to form the liquid mixture is

å oppløse bindemiddelet i et løsningsmiddel. Det oppløste bindemiddel kap deretter blandes med katalysatoren og substratet. Løsningsmiddelet bør ikke ha evne til å oppløse hverken substratet eller katalysatoren. Bindemiddelet kan oppløses etter eller før bestanddelene er blitt blandet. to dissolve the binder in a solvent. The dissolved binder is then mixed with the catalyst and the substrate. The solvent should not have the ability to dissolve either the substrate or the catalyst. The binder can be dissolved after or before the components have been mixed.

Etter at den fluide blanding er fremstilt, bringes den til After the fluid mixture is prepared, it is brought to

å størkne, hvorved katalysatoren bindes til substratet. Blandingen kan bringes til å størkne på én av flere forskjellige måter. Størkningsmetoden er noe avhengig av den fremgangsmåte som til å begynne med anvendes for fremstilling av den fluide blanding. Hvis den fluide blanding ble fremstilt ved smelting eller mykning av bindemiddelet, vil kjøling av blandingen være tilstrekkelig til å bringe bindemiddelet til å størkne. Hvis den fluide blanding ble fremstilt ved at én eller flere av bestanddelene ble dispergert i et væskeformig medium, kan størk-ningen bevirkes ved at man fjerner det væskeformige medium fra blandingen. Det væskeformige medium kan fjernes ved oppvarming av blandingen slik at det væskeformige medium fordampes, eller ved at blandingen settes under et undertrykk for fordampning av det væskeformige medium. Hvis den fremgangsmåte som anvendes for fremstilling av den væskeformige blanding, var oppløsning av bindemiddelet i et løsningsmiddel, kan størkningen oppnås ved fjerning av løsningsmiddelet. Løsningsmiddelet kan fjernes ved oppvarming og fordampning av løsningsmiddelet, ved anvendelse av undertrykk for fjerning av løsningsmiddelet eller ved omsetning av løsningsmiddelet med en annen komponent. to solidify, whereby the catalyst is bound to the substrate. The mixture can be made to solidify in one of several different ways. The solidification method is somewhat dependent on the method initially used to produce the fluid mixture. If the fluid mixture was prepared by melting or softening the binder, cooling the mixture will be sufficient to cause the binder to solidify. If the fluid mixture was prepared by dispersing one or more of the components in a liquid medium, solidification can be effected by removing the liquid medium from the mixture. The liquid medium can be removed by heating the mixture so that the liquid medium evaporates, or by placing the mixture under a negative pressure to evaporate the liquid medium. If the method used to produce the liquid mixture was dissolving the binder in a solvent, the solidification can be achieved by removing the solvent. The solvent can be removed by heating and evaporating the solvent, by applying vacuum to remove the solvent or by reacting the solvent with another component.

Eventuelt kan blandingen under størkningen behandles på Optionally, the mixture can be treated during solidification

en slik måte at de belagte partikler hindres i å klebe sammen under dannelse av en enkelt masse. Agitering er en hensiktsmessig måte til å hindre partiklene i å klebe til hverandre under størkningsprosessen. Agiteringsgraden og -intensiteten som anvendes er minimal og kan oppnås ved at man bare omrører eller ruller materialet under størkningen. Agitering under størknin-gen hjelper også til å forbedre ensartetheten av belegget på substratet. such a way that the coated particles are prevented from sticking together to form a single mass. Agitation is an appropriate way to prevent the particles from sticking to each other during the solidification process. The degree and intensity of agitation used is minimal and can be achieved by simply stirring or rolling the material during solidification. Agitation during solidification also helps to improve the uniformity of the coating on the substrate.

Eventuelt kan de belagte partikler etter størkningen oppvarmes til en temperatur nær eller over bindemiddelets myknings-punkt, hvorved materialets binding til substratet forsterkes. Oppvarmning til denne temperatur bevirker at bindemiddelet mykner og blir bedre blandet med katalysatoren og bedre bundet til substratet. Optionally, after solidification, the coated particles can be heated to a temperature close to or above the binder's softening point, whereby the material's bond to the substrate is strengthened. Heating to this temperature causes the binder to soften and is better mixed with the catalyst and better bonded to the substrate.

Eventuelt kan de trinn som angår belegningen avi partikkelen, gjentas flere ganger. På denne måte kan mengden og tykkelsen av belegget reguleres i avhengighet av det antall ganger prosessen gjentas. Tykkelsen av belegget er ikke kritisk eller Optionally, the steps relating to the coating of the particle can be repeated several times. In this way, the amount and thickness of the coating can be regulated depending on the number of times the process is repeated. The thickness of the coating is not critical or

avgjørende for oppfinnelsen. essential for the invention.

Eventuelt kan det tilsettes et overflateaktivt stoff til den fluide blanding, hvorved substratet og katalysatoren fuktes bedre av bindemiddelet. Herved sikres bedre kontakt og en mer jevn fordeling av blandingen. Man foretrekker å anvende en type overflateaktivt stoff som kan fjernes fra partikkelen etter at bindingen har funnet sted. Dette foretrekkes fordi den belagte partikkel under anvendelsen som et elektrodemateriale fortrinnsvis ikke skal fuktes av elektrolytten. Som diskutert ovenfor er dannelsen av gassbobler på overflaten av partikkelen ønsket. Tilstedeværelse av et overflateaktivt stoff på dette stadium ville minimere dannelse av gassbobler, da partiklene i høyere grad ville fuktes av en elektrolytt. De foretrukne overflateaktive stoffer er av denne grunn de ikke-ioniske overflateaktive stoffer som kan spaltes termisk og etterlater bare et karbonresiduum. Slike overflateaktive stoffer er velkjente på området, slik at ytterligere redegjørelse anses over-flødig. Optionally, a surface-active substance can be added to the fluid mixture, whereby the substrate and the catalyst are better wetted by the binder. This ensures better contact and a more even distribution of the mixture. It is preferred to use a type of surfactant that can be removed from the particle after binding has taken place. This is preferred because the coated particle during use as an electrode material should preferably not be wetted by the electrolyte. As discussed above, the formation of gas bubbles on the surface of the particle is desired. The presence of a surfactant at this stage would minimize the formation of gas bubbles, as the particles would be more wetted by an electrolyte. The preferred surfactants are for this reason those non-ionic surfactants which can be thermally decomposed and leave only a carbon residue. Such surface-active substances are well known in the field, so that further explanation is considered superfluous.

Eventuelt kan partiklene vaskes etter bindingen for fjerning av katalysator som ikke måtte være bundet til substratet. Vann og andre væsker som ikke er løsningsmidler for noen av bestanddelene i belegget, er egnet. Vann foretrekkes spesielt som et bekvemt middel. Optionally, the particles can be washed after binding to remove catalyst that does not have to be bound to the substrate. Water and other liquids that are not solvents for any of the components of the coating are suitable. Water is particularly preferred as a convenient agent.

Mengden av katalysator og bindemiddel i forhold til substratet, på vekt- eller volum-basis, avhenger av graden av belegning som ønskes på substratet. Hvis en liten mengde belegg ønskes, bør åpenbart bare en liten mengde katalysator og bindemiddel blandes med substratet for dannelse av en fluid blanding. Omvendt, hvis et tykt belegg ønskes, så anvendes en større mengde katalysator og bindemiddel. The amount of catalyst and binder in relation to the substrate, on a weight or volume basis, depends on the degree of coating desired on the substrate. If a small amount of coating is desired, obviously only a small amount of catalyst and binder should be mixed with the substrate to form a fluid mixture. Conversely, if a thick coating is desired, a larger amount of catalyst and binder is used.

Forholdet mellom mengden av katalysator og mengden av bindemiddel kan varieres over et bredt område. Hvis eksempelvis kjønrøk anvendes som katalysator og polytetrafluoretylen anvendes som bindemiddel foretrekkes vektfbrhold fra 4 : 1 til 1:4, spesielt forhold mellom kjønrøk og PTFE på fra 1 : 1,5 til 1,5 : 1 på vektbasis. Andre katalysatorer og bindemidler bør også anvendes innenfor dette samme generelle forhold. The ratio between the amount of catalyst and the amount of binder can be varied over a wide range. If, for example, carbon black is used as a catalyst and polytetrafluoroethylene is used as a binder, a weight ratio of from 4:1 to 1:4 is preferred, especially a ratio between carbon black and PTFE of from 1:1.5 to 1.5:1 on a weight basis. Other catalysts and binders should also be used within this same general condition.

Hvis et metallpulver anvendes som katalysator, såsom sølv, platina eller blanding derav, er det hensiktsmessig å uttrykke If a metal powder is used as a catalyst, such as silver, platinum or a mixture thereof, it is appropriate to express

andelen på volumbasis heller enn på vektbasis. Forholdet mel- the share on a volume basis rather than on a weight basis. The relationship between

lom metallpulver og bindemiddel kan være i området fra 4 : 1 til 1 : 4 på volumbasis. Fortrinnsvis bør forholdet være fra 1 : 1,5 til 1,5 : 1 på volumbasis. lom metal powder and binder can be in the range from 4:1 to 1:4 on a volume basis. Preferably, the ratio should be from 1:1.5 to 1.5:1 on a volume basis.

Eventuelt kan forskjellige typer av ytterligere katalysatorer tilsettes til den fluide blanding. En av de foretrukne utførelsesformer av den foreliggende beskrivelse innbefatter tilsetning av en peroksydspaltningskatalysator i forbindelse med en kjønrøkkatalysator. Ved anvendelse av begge disse kata-lysatortyper bør fra 1 til 35 vektprosent av den samlede katalysator som anvendes være en peroksydspaltningskatalysator, og Optionally, various types of additional catalysts can be added to the fluid mixture. One of the preferred embodiments of the present disclosure includes the addition of a peroxide cracking catalyst in conjunction with a carbon black catalyst. When using both of these catalyst types, from 1 to 35 percent by weight of the total catalyst used should be a peroxide splitting catalyst, and

fra 65 til 99% av den samlede mengde av katalysator bør være kjønrøkkatalysatoren. Fortrinnsvis bør 3 - 10% av katalysato- from 65 to 99% of the total amount of catalyst should be the carbon black catalyst. Preferably, 3 - 10% of the catalyst should

ren være peroksydspaltningskatalysatoren, og fra 90 til 97% av katalysatoren bør være kjønrøkkatalysatoren. Denne katalysa-torblanding bør anvendes i de forhold som er diskutert ovenfor vedrørende katalysator/bindemiddel-forholdet. pure be the peroxide cracking catalyst, and from 90 to 97% of the catalyst should be the carbon black catalyst. This catalyst mixture should be used in the conditions discussed above regarding the catalyst/binder ratio.

Vanligvis er den peroksydspaltningskatalysator som anven- Usually, the peroxide cleavage catalyst used is

des for dannelse av den fluide blanding, en forløper-katalysa- des for the formation of the fluid mixture, a precursor-catalyst-

tor. Det materiale som anvendes i den fluide blanding, er med andre ord en forbindelse av katalysatoren som må spaltes ter- dare. The material used in the fluid mixture is, in other words, a compound of the catalyst that must be decomposed ter-

misk eller kjemisk for å danne selve katalysatoren. Denne termiske eller kjemiske spaltning kan utføres på hvilket som helst stadium i den prosess ved hvilken man danner de belagte partikler. Fortrinnsvis blir materialet spaltet termisk eller kje- misc or chemical to form the catalyst itself. This thermal or chemical cleavage can be carried out at any stage in the process by which the coated particles are formed. Preferably, the material is cleaved thermally or chemically

misk før det blandes med bindemiddelet og substratet. Dette muliggjør bedre kontroll med den termiske eller kjemiske spaltning av katalysatorforløperen. Videre gir det maksimal kontakt mellom kjønrøken og peroksydspaltningskatalysatoren. Hvis disse to blandes og spaltes før de blandes med substratet og bindemiddelet, oppnås maksimal kontakt mellom kjønrøken og peroksydspaltningskatalysatoren. mix before mixing with the binder and substrate. This enables better control of the thermal or chemical decomposition of the catalyst precursor. Furthermore, it provides maximum contact between the carbon black and the peroxide decomposition catalyst. If these two are mixed and split before mixing with the substrate and binder, maximum contact is achieved between the carbon black and the peroxide splitting catalyst.

De i det foreliggende beskrevne belagte partikler er eg- The coated particles described herein are eg

net til bruk som et elektrodemateriale, da de er elektrisk ledende og katalytisk aktive. Hensiktsmessig kan de anvendes som en fyllskiktselektrode. De blir da dannet til et skikt og un-derstøttet på en hensiktsmessig måte i cellen. De forbindes elektrisk med en strømkilde for cellen. Eventuelt kan en strøm-samler anvendes. Strømsamleren kan være en trådnett-sekk, net for use as an electrode material, as they are electrically conductive and catalytically active. Appropriately, they can be used as a filler layer electrode. They are then formed into a layer and supported in an appropriate manner in the cell. They are electrically connected to a power source for the cell. Optionally, a current collector can be used. The current collector can be a wire mesh bag,

trådnett-beholder eller lignende, som omgir de katalyserte partikler og inneholder dem. wire mesh container or similar, which surrounds the catalyzed particles and contains them.

Hvis de belagte partikler innbefatter en peroksydspaltningskatalysator, kan partiklene anvendes i en celle for fremstilling av et hydroksyd. Hvis de belagte partikler ikke inneholder en peroksydspaltningskatalysator, kan partiklene anvendes i en celle for fremstilling av et peroksyd. If the coated particles include a peroxide cleavage catalyst, the particles can be used in a cell to produce a hydroxide. If the coated particles do not contain a peroxide cleavage catalyst, the particles can be used in a cell to produce a peroxide.

I henhold til en foretrukken utførelsesform av fremgangsmåten for anvendelse av de i det foreliggende beskrevne partikler blir en vandig oppløsning av alkalimetallhalogenid tilført en elektrolysecelle som har et anolyttkammer med en anode og et katolyttkammer med katodeanordninger, samt eventuelt en ionegjennomtrengelig barriere mellom disse. Typisk er anoden et ventilmetall, eksempelvis titan, tantal, wolfram, niob eller lignende, med en egnet elektrokatalytisk overflate. Egnede ano-diske elektrokatalytiske overflater er velkjente fra teknikkens stand og innbefatter overgangsmetaller, oksyder av overgangsmetaller, forbindelser av overgangsmetaller, spesielt platinagruppemetaller, oksyder av platinagruppemetaller og forbindelser av platinagruppemetaller. Spesielt foretrukket er forbindelser av oksyder av platinagruppemetaller med oksyder'av ven-tilmetaller, dvs. titan, tantal, wolfram, niob og lignende. According to a preferred embodiment of the method for using the particles described herein, an aqueous solution of alkali metal halide is supplied to an electrolysis cell which has an anolyte chamber with an anode and a catholyte chamber with cathode devices, as well as possibly an ion-permeable barrier between them. Typically, the anode is a valve metal, for example titanium, tantalum, tungsten, niobium or the like, with a suitable electrocatalytic surface. Suitable anodic electrocatalytic surfaces are well known in the art and include transition metals, oxides of transition metals, compounds of transition metals, especially platinum group metals, oxides of platinum group metals and compounds of platinum group metals. Particularly preferred are compounds of oxides of platinum group metals with oxides of valent metals, i.e. titanium, tantalum, tungsten, niobium and the like.

Den ionegjennomtrengelige barriere kan være et elektrolytt-gjennomtrengelig diafragma, f.eks. et avsatt asbest-diafragma, et forhåndsdannet asbest-diafragma eller et mikroporøst synte-tisk diafragma. Alternativt kan den ionegjennomtrengelige barriere være ionegjennomtrengelig, men elektrolytt-ugjennomtren-gelig som en kation-selektiv permionisk membran. Slike mem-braner er typisk laget av fluorkarbon-polymerer som har vedhengende syregrupper. Typiske vedhengende syregrupper innbefatter sulfonsyregrupper, karboksylsyregrupper, fosfonsyre-grupper, fosforsyregrupper, forløpere for disse og reaksjons-produkter derav. The ion-permeable barrier may be an electrolyte-permeable diaphragm, e.g. a deposited asbestos diaphragm, a preformed asbestos diaphragm or a microporous synthetic diaphragm. Alternatively, the ion-permeable barrier may be ion-permeable but electrolyte-impermeable such as a cation-selective permionic membrane. Such membranes are typically made of fluorocarbon polymers that have attached acid groups. Typical pendant acid groups include sulfonic acid groups, carboxylic acid groups, phosphonic acid groups, phosphoric acid groups, precursors of these and reaction products thereof.

Anolyttvæsken er .typisk en vandig saltoppløsning inneholdende 120 - 250 g/l natriumklorid eller 180 - 370 g/l kaliumklorid og har typisk en pH fra 1,5 til 5,5. Den saltoppløsning som innmates, er typisk en mettet eller i det vesentlige mettet saltoppløsning inneholdende 300 - 325 g/l natriumklorid eller 450 - 500 g/l kaliumklorid. Katolyttvæsken som utvinnes fra elektrolysecellen, kan være en katolyttvæske inneholdende 10 - 12 vektprosent natriumhydroksyd og 15 - 25 vektprosent natriumklorid, eller 15 - 20 vektprosent kaliumhydroksyd og 20 - 30 vektprosent kaliumklorid, som når en elektrolytt-gjennomtrengelig barriere anvendes. Alternativt kan katolytt-produktet inneholde fra 10 til 45 vektprosent natriumhydroksyd eller fra 15 til 65 vektprosent kaliumhydroksyd, som når den ionegjennomtrengelige barriere er en kationselektiv permionisk membran plassert mellom anoden og katoden. The anolyte liquid is typically an aqueous salt solution containing 120 - 250 g/l sodium chloride or 180 - 370 g/l potassium chloride and typically has a pH from 1.5 to 5.5. The salt solution that is fed in is typically a saturated or essentially saturated salt solution containing 300 - 325 g/l sodium chloride or 450 - 500 g/l potassium chloride. The catholyte liquid recovered from the electrolysis cell may be a catholyte liquid containing 10-12 weight percent sodium hydroxide and 15-25 weight percent sodium chloride, or 15-20 weight percent potassium hydroxide and 20-30 weight percent potassium chloride, as when an electrolyte-permeable barrier is used. Alternatively, the catholyte product may contain from 10 to 45 weight percent sodium hydroxide or from 15 to 65 weight percent potassium hydroxide, which when the ion-permeable barrier is a cation-selective permionic membrane placed between the anode and the cathode.

Et oksydasjonsmiddel, f.eks. oksygen, luft eller oksygen-anriket luft, blir fortrinnsvis tilført katolyttkammeret, likesom en elektrisk strøm føres fra katodekammeret til anode-kammeret, hvorved det oppnåes et anodeprodukt av klor og et katodeprodukt av alkalimetallhydroksyd, kjennetegnet ved at gassformig hydrogenprodukt praktisk talt er fraværende. Oppfinnelsen er spesielt fordelaktig ved bruk av en fyllskikts-katode med belagte partikler som beskrevet i det foreliggende. An oxidizing agent, e.g. oxygen, air or oxygen-enriched air, is preferably supplied to the catholyte chamber, just as an electric current is passed from the cathode chamber to the anode chamber, thereby obtaining an anode product of chlorine and a cathode product of alkali metal hydroxide, characterized by the fact that gaseous hydrogen product is practically absent. The invention is particularly advantageous when using a filler layer cathode with coated particles as described herein.

I henhold til en ytterligere eksemplifisering av oppfinnelsen anvendes en elektrolysecelle med et anolyttkammer bygget opp av et materiale som er motstandsdyktig mot konsentrerte, klorholdige alkalimetallklorid-oppløsninger, en anode i anolyttkammeret, et katolyttkammer som er bygget opp av et materiale som er motstandsdyktig mot konsentrerte alkalimetallhydroksyd-oppløsninger, en katodeanordning i nevnte katodekammer, samt en ionegjennomtrengelig barriere plassert mellom anoden og katodeanordningen. Elektrolysecellens utstyr innbefatter anordninger for tilførsel av et oksydasjonsmiddel til elektrolytten innenfor katolyttkammeret og en katodeanordning som omfatter individuelle partikler. According to a further exemplification of the invention, an electrolysis cell is used with an anolyte chamber built up from a material that is resistant to concentrated, chlorine-containing alkali metal chloride solutions, an anode in the anolyte chamber, a catholyte chamber that is built up from a material that is resistant to concentrated alkali metal hydroxides solutions, a cathode device in said cathode chamber, as well as an ion-permeable barrier placed between the anode and the cathode device. The electrolysis cell's equipment includes devices for supplying an oxidizing agent to the electrolyte within the catholyte chamber and a cathode device comprising individual particles.

Ved en annen foretrukken utførelsesform av fremgangsmåten til anvendelse av de i det foreliggende beskrevne partikler for fremstilling av et peroksyd blir en vandig hydroksydoppløsning innmatet i den allerede beskrevne elektrolysecelle med unn-tagelse av at ingen ionebyttermembran anvendes. Den anolytt som innmates, er typisk en vandig oppløsning inneholdende fra 15 til 100 g/l natriumhydroksyd. Katolyttvæsken som utvinnes fra elektrolysecellen, kan være en katolyttvæske inneholdende 0,5-3 vektprosent hydrogenperoksyd og 15 - 100 g/l natriumhydroksyd . In another preferred embodiment of the method for using the particles described herein for the production of a peroxide, an aqueous hydroxide solution is fed into the electrolysis cell already described, with the exception that no ion exchange membrane is used. The anolyte that is fed in is typically an aqueous solution containing from 15 to 100 g/l sodium hydroxide. The catholyte liquid which is recovered from the electrolysis cell can be a catholyte liquid containing 0.5-3 weight percent hydrogen peroxide and 15 - 100 g/l sodium hydroxide.

I henhold til en ytterligere eksemplifisering av oppfinnelsen anvendes en elektrolysecelle som har et anolyttkammer bygget opp av et materiale som er motstandsdyktig mot konsentrerte alkalimetallhydroksyd-oppløsninger, en anode i anolyttkammeret, et katolyttkammer som er bygget opp av et materiale som er motstandsdyktig mot konsentrerte alkalimetallhydroksyd-oppløsninger, en katodeanordning i nevnte katodekammer, og en ionegjennomtrengelig barriere plassert mellom anoden og katodeanordningen. Elektrolysecellens utstyr innbefatter anordninger for tilførsel av et oksydasjonsmiddel til elektrolytten innenfor katodekammeret og en katodeanordning som omfatter individuelle porøse partikler. According to a further exemplification of the invention, an electrolysis cell is used which has an anolyte chamber built up of a material which is resistant to concentrated alkali metal hydroxide solutions, an anode in the anolyte chamber, a catholyte chamber which is built up of a material which is resistant to concentrated alkali metal hydroxide solutions solutions, a cathode device in said cathode chamber, and an ion-permeable barrier placed between the anode and the cathode device. The electrolytic cell's equipment includes devices for supplying an oxidizing agent to the electrolyte within the cathode chamber and a cathode device comprising individual porous particles.

EKSEMPEL 1 EXAMPLE 1

For fremstilling av et katolyttisk aktivt belegg ble 0,7 g kjønrøk blandet med 20 ml av en vandig sølvacetatoppløsning med en konsentrasjon på 10 g sølvacetat pr. liter oppløsning. En dråpe overflateaktivt stoff ("Triton" X-100, et produkt som leveres av Rohm and Haas Co.) ble tilsatt for å forbedre fuktningen av kjønrøken. Blandingen ble så ovnstørket ved ca. 100°C. Deretter ble blandingen oppvarmet i 1 time ved 350°C i en nitrogenatmosfære, hvorved sølvacetatet ble spaltet termisk. Dette materiale ble så blandet med 3,5 g av en 1 : 10 vandig emulsjon (1 del "Teflon" 30B, et produkt som leveres av E.I. duPont de Nemours & Co., en fluorpolymer, til 10 deler vann). En oppslemming ble dannet herav. Til oppslemmingen ble det tilsatt 10 g grafittpartikler av størrelse -10 +20 US Mesh. Etter blanding ble materialet tørket ved ca. 100°C. Deretter ble materialet oppvarmet ved 350°C i 1 time i en nitrogenatmosfære. De erholdte partikler var grafittpartikler som hadde et To produce a catholytically active coating, 0.7 g of carbon black was mixed with 20 ml of an aqueous silver acetate solution with a concentration of 10 g of silver acetate per liter of solution. A drop of surfactant ("Triton" X-100, a product supplied by Rohm and Haas Co.) was added to improve the wetting of the carbon black. The mixture was then oven-dried at approx. 100°C. The mixture was then heated for 1 hour at 350°C in a nitrogen atmosphere, whereby the silver acetate was thermally decomposed. This material was then mixed with 3.5 g of a 1:10 aqueous emulsion (1 part "Teflon" 30B, a product supplied by E.I. duPont de Nemours & Co., a fluoropolymer, to 10 parts water). A slurry was formed from this. 10 g of graphite particles of size -10 +20 US Mesh were added to the slurry. After mixing, the material was dried at approx. 100°C. The material was then heated at 350°C for 1 hour in a nitrogen atmosphere. The particles obtained were graphite particles having a

karbon-fluorkarbon-sølv-belegg på sine overflater. carbon-fluorocarbon-silver coating on its surfaces.

EKSEMPEL 2 EXAMPLE 2

En elektrolysecelle ble bygget opp som beskrevet i det foreliggende. Cellen hadde en anode og en katode adskilt ved et porøst asbestdiafragma. Katoden var et pakket skikt av de i eksempel 1 fremstilte partikler. Anoden var ruteniumoksyd-belagt titan. An electrolysis cell was constructed as described herein. The cell had an anode and a cathode separated by a porous asbestos diaphragm. The cathode was a packed layer of the particles produced in example 1. The anode was ruthenium oxide-coated titanium.

En natriumklorid-oppløsning med en konsentrasjon på ca. 300 g NaCl pr. liter ble tilført et kammer inneholdende anoden. Oksygengass ble tilført gjennom åpningene mellom de partikler som utgjorde katoden. En elektrisk strøm ble ved en spenning på ca. 2 volt og en strømtetthet på. ca. 0,155 ampere pr. cm<2 >ledet mellom anoden og katoden, hvilket bevirket elektrolyse av saltoppløsningen. Klorgass ble fremstilt ved anoden, og natriumhydroksyd ble fremstilt ved katoden. A sodium chloride solution with a concentration of approx. 300 g of NaCl per liters was added to a chamber containing the anode. Oxygen gas was supplied through the openings between the particles that made up the cathode. An electric current was at a voltage of approx. 2 volts and a current density of about. 0.155 amps per cm<2 >conducted between the anode and the cathode, which caused electrolysis of the salt solution. Chlorine gas was produced at the anode, and sodium hydroxide was produced at the cathode.

Claims (14)

1. Partikler egnet til bruk som elektrodemateriale, karakterisert ved at de omfatter et sfærisk substrat valgt fra et sintret materiale, et massivt materiale og et sammenbundet agglomerat av små partikler, idet substratet fortrinnsvis er valgt fra stål, jern, nikkel, platina, kobber, sølv og grafitt og er i det minste delvis belagt med en blanding av et bindemiddel og en elektrokjemisk aktiv, elektrisk ledende katalysator valgt fra kjønrøk, aktivert karbon, platina og sølv og blandinger derav, og hvor partiklene har en gjennomsnittlig diameter mellom 0,3 mm og 2,5 cm.1. Particles suitable for use as electrode material, characterized in that they comprise a spherical substrate selected from a sintered material, a massive material and a connected agglomerate of small particles, the substrate being preferably selected from steel, iron, nickel, platinum, copper, silver and graphite and is at least partially coated with a mixture of a binder and an electrochemically active, electrically conductive catalyst selected from carbon black, activated carbon, platinum and silver and mixtures thereof, and wherein the particles have an average diameter between 0.3 mm and 2.5 cm. 2. Partikler ifølge krav 1, karakterisert ved at bindemidlet er en hydrofob fluorkarbon-polymer, og katalysatoren har et overflateareal på 100-1000 m<2>/g.2. Particles according to claim 1, characterized in that the binder is a hydrophobic fluorocarbon polymer, and the catalyst has a surface area of 100-1000 m<2>/g. 3. Partikler ifølge krav 1, karakterisert ved at katalysatoren er kjønrøk og har et overflateareal på 150-500 m<2>/g, bindemidlet er polytetrafluoretylen, og hvor vektforholdet mellom kjønrøk og bindemiddel er fra 4:1 til 1:4.3. Particles according to claim 1, characterized in that the catalyst is carbon black and has a surface area of 150-500 m<2>/g, the binder is polytetrafluoroethylene, and where the weight ratio between carbon black and binder is from 4:1 to 1:4. 4. Partikler ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at den belagte partikkel har en gjennomsnittlig diameter på 0,7-4 mm.4. Particles according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the coated particle has an average diameter of 0.7-4 mm. 5. Fremgangsmåte til fremstilling av partikler egnet til bruk som et elektrodemateriale ifølge krav 1-4, karakterisert ved at det dannes en fluid blanding av en elektrokjemisk aktiv, elektrisk ledende katalysator valgt fra kjønrøk, aktivert karbon, platina, sølv og blandinger derav, og et hydrofobt polymert bindemiddel, et sfærisk substrat valgt fra stål, jern, nikkel, platina, kobber, sølv og grafitt belegges med nevnte blanding, og denne bringes til å størkne, slik at partikler med en gjennomsnittlig diameter mellom 0,3 mm og 2,5 cm dannes.5. Process for producing particles suitable for use as an electrode material according to claims 1-4, characterized in that a fluid mixture is formed of an electrochemically active, electrically conductive catalyst selected from carbon black, activated carbon, platinum, silver and mixtures thereof, and a hydrophobic polymeric binder, a spherical substrate selected from steel, iron, nickel, platinum, copper, silver and graphite is coated with said mixture, and this is caused to solidify, so that particles with an average diameter between 0.3 mm and 2, 5 cm is formed. 6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at den fluide blanding dannes ved oppvarming av det polymere bindemiddel til en temperatur som er minst så høy som dets mykningstemperatur, og kjøling av blandingen til en temperatur under mykningstempera-turen, hvorved belegget bindes til substratet.6. Method according to claim 5, characterized in that the fluid mixture is formed by heating the polymeric binder to a temperature that is at least as high as its softening temperature, and cooling the mixture to a temperature below the softening temperature, whereby the coating is bonded to the substrate. 7. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at den fluide blanding dannes ved dispergering av katalysatoren, bindemidlet og substratet i en væske, og oppvarming av blandingen, hvorved væsken fordampes og belegget bindes til substratet.7. Method according to claim 5, characterized in that the fluid mixture is formed by dispersing the catalyst, the binder and the substrate in a liquid, and heating the mixture, whereby the liquid evaporates and the coating is bonded to the substrate. 8. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 5-7, karakterisert ved at den fluide blanding dannes ved oppløsning av bindemidlet i et løsningsmiddel og oppvarmning av blandingen, hvorved løsningsmidlet fordampes og belegget bindes til substratet.8. Method according to one or more of claims 5-7, characterized in that the fluid mixture is formed by dissolving the binder in a solvent and heating the mixture, whereby the solvent evaporates and the coating is bonded to the substrate. 9. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 5-8, karakterisert ved at det som katalysator anvendes kjønrøk og at det som bindemiddel anvendes polytetrafluoretylen, hvor vektforholdet mellom kjønrøk og bindemiddel er fra 4:1 til 1:4, fortrinnsvis fra 1:1,5 til 1,5:1.9. Method according to one or more of claims 5-8, characterized in that carbon black is used as catalyst and polytetrafluoroethylene is used as binder, where the weight ratio between carbon black and binder is from 4:1 to 1:4, preferably from 1:1 .5 to 1.5:1. 10. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 5-8, karakterisert ved at hvis det som katalysator anvendes et metallpulver, anvendes et forhold mellom katalysator og bindemiddel i området fra 4:1 til 1:4 på volumbasis, fortrinnsvis i området fra 1:1,5 til 1,5:1 på volumbasis.10. Method according to one or more of claims 5-8, characterized in that if a metal powder is used as catalyst, a ratio between catalyst and binder in the range from 4:1 to 1:4 is used on a volume basis, preferably in the range from 1: 1.5 to 1.5:1 on a volume basis. 11. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 5-10, karakterisert ved at det tilsettes et overflateaktivt stoff til blandingen, fortrinnsvis et ikke-ionisk overflateaktivt stoff.11. Method according to one or more of claims 5-10, characterized in that a surfactant is added to the mixture, preferably a non-ionic surfactant. 12. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 5-11, karakterisert ved at det tilsettes en andre katalysator som er en peroksyd-spaltningskatalysator.12. Method according to one or more of claims 5-11, characterized in that a second catalyst is added which is a peroxide decomposition catalyst. 13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at det anvendes, basert på den samlede mengde katalysator i blandingen, 1-35 vekt% peroksyd-spaltningskatalysator og 65-99 vekt% kjønrøk, fortrinnsvis 3-10 vekt% og 90-97 vekt%.13. Method according to claim 12, characterized in that, based on the total amount of catalyst in the mixture, 1-35% by weight of peroxide decomposition catalyst and 65-99% by weight of carbon black are used, preferably 3-10% by weight and 90-97% by weight. 14. Anvendelse av partikler ifølge krav 1 som elektrodemateriale ved elektrolyse av en vandig elektrolytt.14. Use of particles according to claim 1 as electrode material in the electrolysis of an aqueous electrolyte.
NO824337A 1981-12-23 1982-12-22 PARTICLES SUITABLE FOR USE AS ELECTROMATIC MATERIAL, PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF SUCH PARTICLES, AND USE OF THE PARTICLES AS ELECTRO-MATERIALS BY ELECTROLYSE OF A Aqueous Electrolyte. NO160725C (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US33359281A 1981-12-23 1981-12-23
US33359381A 1981-12-23 1981-12-23

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO824337L NO824337L (en) 1983-06-24
NO160725B true NO160725B (en) 1989-02-13
NO160725C NO160725C (en) 1989-05-24

Family

ID=26988801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO824337A NO160725C (en) 1981-12-23 1982-12-22 PARTICLES SUITABLE FOR USE AS ELECTROMATIC MATERIAL, PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF SUCH PARTICLES, AND USE OF THE PARTICLES AS ELECTRO-MATERIALS BY ELECTROLYSE OF A Aqueous Electrolyte.

Country Status (10)

Country Link
EP (1) EP0082514B1 (en)
AU (1) AU551406B2 (en)
BR (1) BR8207631A (en)
CA (1) CA1180316A (en)
DE (1) DE3273811D1 (en)
ES (1) ES518463A0 (en)
FI (1) FI73245C (en)
NO (1) NO160725C (en)
NZ (1) NZ202825A (en)
PT (1) PT76015B (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06330366A (en) * 1993-05-20 1994-11-29 Permelec Electrode Ltd Electrode for electrolysis
EP2253592A1 (en) * 2009-05-13 2010-11-24 Voltea B.V. A method for preparing a coated current collector, a coated current collector and an apparatus for de-ionizing water comprising such current collector
CN103046072B (en) * 2012-12-31 2015-03-11 黑龙江大学 Mn/Nano-G|foam-Ni/Pd combination electrode and preparation method thereof
FR3111918B1 (en) * 2020-06-30 2023-01-20 Total Sa Water electrolysis device for hydrogen production

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4200515A (en) * 1979-01-16 1980-04-29 The International Nickel Company, Inc. Sintered metal powder-coated electrodes for water electrolysis prepared with polysilicate-based paints
EP0014896B1 (en) * 1979-02-27 1984-07-25 Asahi Glass Company Ltd. Gas diffusion electrode
DE2928909A1 (en) * 1979-06-29 1981-01-29 Bbc Brown Boveri & Cie ELECTRODE FOR WATER ELECTROLYSIS
US4292197A (en) * 1979-10-09 1981-09-29 Ppg Industries, Inc. Method of preparing electrocatalyst for an oxygen depolarized cathode electrolytic cell
GB2074190B (en) * 1980-04-22 1984-03-14 Johnson Matthey Co Ltd Electrode

Also Published As

Publication number Publication date
AU9107982A (en) 1983-06-30
EP0082514B1 (en) 1986-10-15
DE3273811D1 (en) 1986-11-20
AU551406B2 (en) 1986-05-01
FI824296L (en) 1983-06-24
PT76015B (en) 1987-09-14
PT76015A (en) 1983-01-01
NO160725C (en) 1989-05-24
NZ202825A (en) 1986-03-14
FI824296A0 (en) 1982-12-14
ES8402625A1 (en) 1984-02-01
NO824337L (en) 1983-06-24
FI73245B (en) 1987-05-29
EP0082514A1 (en) 1983-06-29
ES518463A0 (en) 1984-02-01
CA1180316A (en) 1985-01-02
FI73245C (en) 1987-09-10
BR8207631A (en) 1983-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4457953A (en) Electrode material
US4481303A (en) Electrode material
US4209368A (en) Production of halogens by electrolysis of alkali metal halides in a cell having catalytic electrodes bonded to the surface of a porous membrane/separator
US4191618A (en) Production of halogens in an electrolysis cell with catalytic electrodes bonded to an ion transporting membrane and an oxygen depolarized cathode
US4224121A (en) Production of halogens by electrolysis of alkali metal halides in an electrolysis cell having catalytic electrodes bonded to the surface of a solid polymer electrolyte membrane
JP5178959B2 (en) Oxygen gas diffusion cathode, electrolytic cell using the same, chlorine gas production method, and sodium hydroxide production method
US20150240369A1 (en) Electrolysis Electrocatalyst
WO1981003185A1 (en) Anode catalysts for electrodes
US5693213A (en) Electrolytic process of salt water
US5076898A (en) Novel electrodes and methods of preparing and using same
CA1195949A (en) Hydrogen chloride electrolysis in cell with polymeric membrane having catalytic electrodes bonbed thereto
US4749452A (en) Multi-layer electrode membrane-assembly and electrolysis process using same
US4832805A (en) Multi-layer structure for electrode membrane-assembly and electrolysis process using same
NO160725B (en) PARTICLES SUITABLE FOR THE PREPARATION OF SUCH PARTICLES, AND THE USE OF THE PARTICLES AS ELECTRO-MATERIALS, BY ELECTROLYSE OF A Aqueous Electrolyte.
JPH08283979A (en) Gas diffusing electrode and electrolytic method using the electrode
JP2015534607A (en) Electrolytic electrode catalyst
US9118082B2 (en) Oxygen-consuming electrode and process for the production thereof
JP2015224392A (en) Oxygen-consuming electrode and method for its production
JPS6311073B2 (en)
KR860000736B1 (en) Electrode material
JP3521163B2 (en) Method for producing hydroiodic acid
CN102443819A (en) Method for producing oxygen-consuming electrodes which are stable in transport and storage
EP0004191B1 (en) Chloralkali electrolytic cell and method for operating same
CA1152451A (en) Electrolytic membrane and electrode structure including reduced platinum group metal oxide
JPS62207894A (en) Gas diffusing electrode