RU2379380C2 - Высокоэффективное анодное покрытие для получения гипохлорита - Google Patents
Высокоэффективное анодное покрытие для получения гипохлорита Download PDFInfo
- Publication number
- RU2379380C2 RU2379380C2 RU2007132164/15A RU2007132164A RU2379380C2 RU 2379380 C2 RU2379380 C2 RU 2379380C2 RU 2007132164/15 A RU2007132164/15 A RU 2007132164/15A RU 2007132164 A RU2007132164 A RU 2007132164A RU 2379380 C2 RU2379380 C2 RU 2379380C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxide
- coating
- metal
- oxides
- anode
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 58
- WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N hypochlorite Chemical compound Cl[O-] WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 52
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 80
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 80
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 38
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 28
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910003455 mixed metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- -1 platinum group metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910003445 palladium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- HBEQXAKJSGXAIQ-UHFFFAOYSA-N oxopalladium Chemical compound [Pd]=O HBEQXAKJSGXAIQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 11
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 11
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 10
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 6
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ROZSPJBPUVWBHW-UHFFFAOYSA-N [Ru]=O Chemical class [Ru]=O ROZSPJBPUVWBHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 4
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005480 shot peening Methods 0.000 claims description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 4
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 claims description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 3
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 3
- 229910000457 iridium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000007761 roller coating Methods 0.000 claims description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 2
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 claims description 2
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims 1
- HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N dioxoiridium Chemical compound O=[Ir]=O HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims 1
- 238000004924 electrostatic deposition Methods 0.000 claims 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 claims 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 10
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 9
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 8
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 6
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 6
- 229910019093 NaOCl Inorganic materials 0.000 description 5
- 101150003085 Pdcl gene Proteins 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005708 Sodium hypochlorite Substances 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 description 2
- YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N butan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-] YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 239000010411 electrocatalyst Substances 0.000 description 2
- 239000011262 electrochemically active material Substances 0.000 description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000952 Be alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- BMTAFVWTTFSTOG-UHFFFAOYSA-N Butylate Chemical compound CCSC(=O)N(CC(C)C)CC(C)C BMTAFVWTTFSTOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric Acid Chemical compound [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004353 Ti-Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004337 Ti-Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910011212 Ti—Fe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910011209 Ti—Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N aqua regia Chemical compound Cl.O[N+]([O-])=O QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- JFBJUMZWZDHTIF-UHFFFAOYSA-N chlorine chlorite Inorganic materials ClOCl=O JFBJUMZWZDHTIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000007590 electrostatic spraying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010289 gas flame spraying Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- KHYBPSFKEHXSLX-UHFFFAOYSA-N iminotitanium Chemical compound [Ti]=N KHYBPSFKEHXSLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000011416 infrared curing Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MUMZUERVLWJKNR-UHFFFAOYSA-N oxoplatinum Chemical compound [Pt]=O MUMZUERVLWJKNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 229910003446 platinum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- HKJYVRJHDIPMQB-UHFFFAOYSA-N propan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound CCCO[Ti](OCCC)(OCCC)OCCC HKJYVRJHDIPMQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- LMHHRCOWPQNFTF-UHFFFAOYSA-N s-propan-2-yl azepane-1-carbothioate Chemical compound CC(C)SC(=O)N1CCCCCC1 LMHHRCOWPQNFTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 229910052566 spinel group Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N titanium ethoxide Chemical compound [Ti+4].CC[O-].CC[O-].CC[O-].CC[O-] JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение относится к электрокаталитическому покрытию и электроду, имеющему такое покрытие. Электрокаталитическое покрытие представляет собой смешанное металлооксидное покрытие на электродной основе из вентильного металла, содержащее оксиды металлов платиновой группы и оксид вентильного металла титана, причем указанные оксиды металлов платиновой группы состоят по существу из оксидов рутения, палладия и иридия, где (а) молярное отношение указанного оксида вентильного металла титана к указанным оксидам металлов платиновой группы в расчете на металлы составляет от примерно 90:10 до примерно 40:60; (b) молярное отношение указанного рутения к указанному иридию составляет от примерно 90:10 до примерно 50:50; и (с) молярное отношение указанного оксида палладия к оксидам рутения плюс иридия в расчете на металлы составляет от примерно 5:95 до примерно 40:60, исходя из 100 молярных процентов этих металлов, присутствующих в покрытии. Предложенное электрокаталитическое покрытие обладает повышенным сроком службы при сохранении высокой эффективности образования гипохлорита. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.
Description
Предпосылки создания изобретения
1. Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение направлено на электролитный электрод и смешанное металлооксидное покрытие на нем для образования гипохлорита.
2. Описание предшествующего уровня техники
Применение смешанных металлооксидных покрытий для образования гипохлорита при электролизе солевых растворов широко известно в данной области. Однако обычно при производстве гипохлорита путем электролиза солевого раствора (рассола) концентрация имеющегося хлора в гипохлоритном продукте может быть настолько низкой, что составляет 1 массовый процент (мас.%) или менее. Кроме того, выход по току и сроки службы электрода уменьшаются в том случае, когда подаваемые солевые растворы являются менее концентрированными (то есть 10-30 г/л), а требуемые концентрации гипохлорита превышают 8 г/л.
Для получения высококонцентрированных растворов гипохлорита натрия без отрицательного воздействия на выход по току и срок службы электрода были предложены различные решения. Например, в патенте США 4495048 рассматривают электролитическую ячейку фильтр-прессного типа, в которой гипохлорит натрия получают при уменьшенном напряжении ячейки и с повышенным выходом по току. Анод в такой электролитической ячейке состоит из титановой подложки, имеющей покрытие из тройной смеси от 3 до 42% по массе оксида платины, от 3 до 34% по массе оксида палладия, 42% по массе диоксида рутения и 20-40% по массе оксида титана.
По патенту США 4517068 электрод, специально разработанный для получения хлора и гипохлорита, содержит электрокатализатор, состоящий из 22-44 мол.% оксида рутения, 0,2-22 мол.% оксида палладия и 44-77,8 мол.% оксида титана. Электрокатализатор может образовывать покрытие на подложке из вентильного металла и может быть покрыт сверху пористым слоем оксида титана или тантала.
Способ эффективного производства гипохлорита с использованием анода, имеющего покрытие из оксида палладия в количестве от 10 до 45 мас.%, оксида рутения в количестве от 15 от 45 мас.%, диоксида титана в количестве от 10 до 40 мас.% и платины в количестве от 10 до 20 мас.%, а также оксида по меньшей мере одного металла, выбранного из кобальта, лантана, церия или иттрия, в количестве от 2 до 10 мас.%, описывается в патенте США 5622613.
Было бы желательно создать электрод с нанесенным на него электрокаталитическим покрытием, которое способно обеспечить увеличенные сроки службы электрода и эффективности работы в электролитических средах, используемых для образования гипохлорита из подаваемых растворов NaCl или KCl в концентрации 15-30 граммов на литр (г/л), и в тех случаях, когда требуемые концентрации гипохлорита превышают 8 г/л. Более того, было бы желательно создать такой электрод с пониженными затратами по сравнению с композициями на основе платины.
Сущность изобретения
В настоящее время найдено электродное покрытие, которое обеспечивает улучшенные сроки службы при сохранении высоких
эффективностей в электролитических растворах для образования гипохлорита. Это покрытие представляет собой смешанное металлооксидное покрытие, состоящее из комбинаций оксидов палладия, иридия, рутения и титана.
В одном варианте воплощения изобретение направлено на электрод для применения при электролизе водного раствора электролита для получения гипохлорита, содержащий электродную основу из вентильного металла и электрокаталитическое (электрохимически активное) покрытие на указанной электродной основе из вентильного металла, причем это покрытие содержит смешанное металлооксидное покрытие из оксидов металлов платиновой группы и оксида вентильного металла, при этом смешанное металлооксидное покрытие состоит по существу из оксидов металлов платиновой группы рутения, палладия и иридия и оксида вентильного металла титана, где (а) молярное отношение указанного оксида вентильного металла титана к указанным оксидам металлов платиновой группы в расчете на металлы составляет от примерно 90:10 до примерно 40:60; (b) молярное отношение указанного рутения к указанному иридию составляет от примерно 90:10 до примерно 50:50; и (с) молярное отношение указанного оксида палладия к оксидам рутения плюс иридия в расчете на металлы составляет от примерно 5:95 до примерно 40:60, исходя из 100 молярных процентов этих металлов, присутствующих в этом покрытии.
При этом такой электрод работает при высоком выходе по току с получением концентраций гипохлорита по меньшей мере 8 граммов на литр (г/л).
В другом варианте воплощения изобретение направлено на способ электролиза водного раствора электролита в электролитической ячейке, оборудованной по меньшей мере одним анодом с электрокаталитическим покрытием по первому варианту воплощения изобретения, включающий в себя стадии: обеспечение неразделенной (бездиафрагменной) электролитической ячейки, размещение в этой ячейке содержащего хлорид электролита, обеспечение указанного анода в этой ячейке в контакте с электролитом, подачу электрического тока на анод и получение гипохлорита в концентрациях по меньшей мере 8 г/л посредством окисления указанного хлорида на указанном аноде.
Описание изобретения
Согласно настоящему изобретению предложен электрод с электрокаталитическим покрытием, обладающий высоким выходом по току при высоких концентрациях гипохлорита, например>8 г/л, и имеющий низкий электродный потенциал и улучшенные сроки службы. В одном варианте воплощения, в зависимости от концентрации гипохлорита, выход по току будет составлять от примерно 90% до примерно 100% в пределах концентрации гипохлорита от 16 до 0 г/л. Электрод, имеющий описанное здесь электрокаталитическое покрытие, фактически всегда будет функционировать в качестве анода. Таким образом, слово "анод" часто используют в данном описании со ссылкой на электрод, но это сделано просто для удобства изложения и не должно рассматриваться в качестве ограничения изобретения.
Электрод, использованный в настоящем изобретении, содержит электрокаталитически активную пленку на проводящей основе. Проводящая основа может представлять собой металл, такой как никель или марганец, или лист из любого пленкообразующего металла, такого как титан, тантал, цирконий, ниобий, вольфрам и кремний, а также сплавы, содержащие один или более из этих металлов, причем титан является предпочтительным по соображениям стоимости. Под «пленкообразующим металлом» подразумевают металл или сплав, который облает таким свойством, что, когда его подключают в качестве анода в электролите, в котором этот анод с покрытием должен впоследствии работать, на нем быстро образуется пассивирующая оксидная пленка, которая защищает нижележащий металл от коррозии под действием электролита, т.е. такие металлы и сплавы, которые часто называют «вентильными металлами», а также сплавы, содержащие вентильный металл (например, Ti-Ni, Ti-Co, Ti-Fe и Ti-Cu), но которые в тех же самых условиях образуют непассивирующие анодные поверхностные оксидные пленки. В качестве электродной основы могут быть использованы пластины, прутки, трубки, проволоки или вязаные проволоки и растянутые сетки из титана или других пленкообразующих металлов. Также может быть использована оболочка из титана или другого пленкообразующего металла на проводящей сердцевине. Также возможна обработка поверхности пористого спеченного титана разбавленными красящими растворами аналогичным образом.
Особый интерес благодаря своей высокой прочности, коррозионной стойкости и доступности вызывает титан. В дополнение к обычно доступным элементарным металлам как таковым, подходящие металлы подложки включают в себя металлические сплавы и интерметаллические смеси, а также керамику и металлокерамику, такую, которая содержит один или более вентильных металлов. Например, титан может быть легирован никелем, кобальтом, железом, марганцем или медью. Более конкретно, титан марки 5 может включать в себя вплоть до 6,75 массового процента алюминия и 4,5 массового процента ванадия, марки 6 - вплоть до 6 процентов алюминия и 3 процентов олова, марки 7 - вплоть до 0,25 массового процента палладия, марки 10 - от 10 до 13 массовых процентов плюс от 4,5 до 7,5 массового процента циркония и так далее.
Под применением элементарных металлов наиболее часто на практике понимаются металлы в их обычно доступном состоянии, т.е. имеющие незначительные количества примесей. Так, в случае представляющего особый интерес металла, т.е. титана, доступны различные марки этого металла, включая те, в которых другие компоненты могут быть сплавами или сплавами плюс примесями. Марки титана более конкретно описаны в стандартных спецификациях по титану, детализированных в ASTM B 265-79.
Поскольку титан является металлом, представляющим особый интерес, то для удобства далее часто будут ссылаться на титан, когда дается ссылка на металл электродной основы.
Независимо от выбранного металла и формы электродной основы, перед нанесением на нее состава покрытия электродная основа предпочтительно имеет очищенную поверхность. Она может быть получена любой из обработок, используемых для достижения чистой металлической поверхности, включая механическую очистку. Также могут быть успешно использованы обычные процедуры очистки с обезжириванием, либо химические, либо электролитические, или другая операция по химической очистке. В том случае, когда подготовка основы включает отжиг, и металл представляет собой титан марки 1, титан может быть отожжен при температуре по меньшей мере примерно 450°C в течение времени по меньшей мере примерно 15 минут, но наиболее часто предпочтительна более повышенная температура отжига, например, от 600°C до 875°C.
Для большинства применений предпочтительно получение основы с шероховатостью поверхности. Этого можно достичь такими приемами, которые могут включать межзеренное травление металла, нанесение плазменным напылением, причем такое нанесение напылением может происходить из частиц вентильного металла или керамических оксидных частиц, или их обоих, травление и дробеструйную обработку металлической поверхности острой дробью, необязательно с последующей обработкой поверхности для удаления вкрапленной дроби и/или очисткой поверхности, или их комбинациями. В некоторых случаях основу можно просто очистить, и это даст очень гладкую поверхность подложки. Альтернативно, пленкообразующая проводящая основа может иметь предварительно нанесенную поверхностную пленку из оксида пленкообразующего металла, который во время нанесения активного покрытия может подвергаться агрессивному воздействию какого-либо агента в растворе для нанесения покрытия (например, HCl) и преобразоваться в виде части общей поверхностной пленки.
Травление будет проводиться достаточно активным травильным раствором для образования шероховатости поверхности и/или морфологии поверхности, включая возможное агрессивное воздействие на границы зерен. Типичными травильными растворами являются растворы кислот. Они могут быть представлены хлористоводородной, серной, перхлорной, азотной, щавелевой, винной и фосфорной кислотой, а также их смесями, например царской водкой. Другие травители, которые могут быть использованы, включают едкие травители, такие как растворы гидрооксида калия/пероксида водорода, или расплав гидрооксида калия с нитратом калия. После травления протравленная поверхность металла может быть затем подвергнута стадиям промывки и сушки. Подходящая подготовка поверхности протравливанием была более полно обсуждена в патенте США №5167788, причем указанный патент включен сюда посредством ссылки.
При плазменном напылении для придания достаточной шероховатости металлической поверхности материал будет наноситься в форме частиц, таких как капельки расплавленного металла. При этом плазменном напылении, таком, которое применялось бы для напыления металла, металл плавится и распыляется в потоке плазмы, генерируемой нагреванием электрической дугой до высоких температур в инертном газе, таком как аргон или азот, необязательно содержащем незначительное количество водорода. При использование в данном описании термина «плазменное напыление» следует понимать, что, хотя плазменное напыление является предпочтительным, подразумевают, что этот термин включает в общем термическое напыление, такое как магнитогидродинамическое напыление, газопламенное напыление и электродуговое напыление, так что напыление может просто называться «напылением в жидкой фазе» или «термическим напылением».
Используемый материал в виде частиц может быть вентильным металлом или его оксидами, например оксидом титана, оксидом тантала и оксидом ниобия. Также рассматриваются для напыления в жидкой фазе титанаты, шпинели, магнетит, оксид олова, оксид свинца, оксид марганца и перовскиты. Также рассматривается, что напыляемый оксид может быть допирован различными добавками, включая допанты в ионной форме, такие как ниобий или олово или индий.
Также рассматривается, что такое нанесение плазменным распылением может быть использовано в комбинации с травлением металлической поверхности подложки. Или же электродная основа может быть сначала подготовлена посредством дробеструйной обработки, как обсуждалось выше, за которой может следовать или не следовать травление.
Также было установлено, что подходящим образом шероховатая металлическая поверхность может быть получена специальной дробеструйной обработкой острой дробью, необязательно сопровождаемой удалением с поверхности вкрапленной дроби. Дробь, которая обычно будет содержать угловатые частицы, будет оставлять насечки на поверхности металла, в противоположность наклепу поверхности. Пригодная для такой цели дробь может представлять собой песок, оксид алюминия, сталь и карбид кремния. Травление или другая обработка, такая как водоструйная обработка, после дробеструйной обработки может быть использована для удаления вкрапленной дроби и/или очистки поверхности.
Из изложенного выше будет понятно, что затем поверхность можно подвергнуть различным операциям, обеспечивающим предварительную обработку перед покрытием, например вышеописанному плазменному напылению покрытия из оксида вентильного металла. Также могут быть полезны другие предварительные обработки. Например, рассматривается, чтобы поверхность подвергалась обработке гидрированием или азотированием. Перед покрытием электрохимически активным материалом предполагалось создать оксидный слой нагреванием подложки на воздухе или анодным окислением подложки, как описано в патенте США 3234110. Также были сделаны различные предложения, в которых внешний слой электрохимически активного материала осаждают на подслой, который прежде всего служит в качестве защитного и проводящего промежуточного звена. Различные нижележащие слои на основе оксида олова раскрыты в патентах США №4272354, 3882002 и 3950240. Также рассматривается, что поверхность может быть подготовлена, как в случае с антипассивирующим слоем.
После подготовки поверхности, которая могла бы включать создание слоя предварительной обработки, как описано выше, на элемент-подложку наносят слой электрохимически активного покрытия. В качестве типичных представителей электрохимически активных покрытий, которые часто применяют, рассматриваются те, которые выбраны из активных оксидных покрытий, таких как оксиды металлов платиновой группы, магнетит, феррит, кобальтовая шпинель, или смешанных металлооксидных покрытий. Они могут быть на водной основе, например, в виде водных растворов, или на основе растворителя, например, используя спиртовой растворитель. Однако было установлено, что предпочтительными для электрода по настоящему изобретению составами растворов покрытия обычно являются такие, которые состоят из смешанного металлооксидного покрытия из оксидов металлов платиновой группы и оксида вентильного металла.
Оксиды металлов платиновой группы по настоящему изобретению предпочтительно включают в себя RuCl3, PdCl2, IrCl3 и соляную кислоту, все в спиртовом растворе, в комбинации с оксидом вентильного металла. Следует понимать, что RuCl3, PdCl2, IrCl3 могут быть использованы в такой форме, как RuCl3×H2O, PdCl2×H2O и IrCl3×H2O. Для удобства такие формы будут в общем упоминаться далее просто как RuCl3, PdCl2 и IrCl3. Обычно эти соли металлов будут растворены в спирте, таком как либо изопропанол, либо бутанол, причем оба с небольшими добавками хлористоводородной кислоты или без нее, при этом предпочтительным является н-бутанол. Следует понимать, что эти компоненты присутствуют в конечном покрытии в основном в виде своих оксидов, а ссылка на металлы дается для удобства, особенно когда указаны количественные соотношения.
Компонент вентильного металла будет присутствовать в составе покрытия с целью дальнейшей стабилизации покрытия и/или изменения эффективности анода. Могут быть использованы различные вентильные металлы, включая титан, тантал, ниобий, цирконий, гафний, ванадий, молибден и вольфрам, при этом предпочтительным является титан. Компонент вентильного металла может быть образован из алкоголята вентильного металла в спиртовом растворителе, в присутствии или без присутствия кислоты. Такие алкоголяты вентильного металла, которые рассмотрены для использования в настоящем изобретении, включает метилаты, этилаты, изопропилаты и бутилаты. Могут быть использованы, например, этилат титана, пропилат титана, бутилат титана, этилат тантала, изопропилат тантала или бутилат тантала, при этом предпочтительным является бутилат титана.
Смешанное металлооксидное покрытие по настоящему изобретению будет иметь молярное отношение оксида титана к оксидам металлов платиновой группы в расчете на металлы от примерно 90:10 до примерно 40:60, молярное отношение рутения к иридию от примерно 90:10 до примерно 50:50 и молярное отношение оксида палладия к оксидам рутения плюс иридия в расчете на металлы, т.е. Pd:(Ru+Ir), от примерно 5:95 до примерно 40:60. Особенно предпочтительный состав смешанного металлооксидного покрытия по настоящему изобретению будет иметь молярное отношение оксида титана к оксидам благородных металлов платиновой группы примерно 70:30 в расчете на металлы и указанное молярное отношение Pd:(Ru+Ir) примерно 20:80.
Слои смешанного металлооксидного покрытия, используемые в данном описании, будут наноситься любыми из тех средств, которые являются пригодными для нанесения жидкого покровного состава на металлическую подложку. Такие методы включают технологии вращения с погружением и отекания после погружения, нанесение кистью, нанесение покрытия валиком и нанесение напылением, такое как электростатическое напыление. Кроме того, могут быть использованы нанесение напылением и комбинированные технологии, например стекание после погружения с нанесением напылением. При вышеупомянутых покровных составах для обеспечения электрохимически активного покрытия наиболее удобной может оказаться операция нанесения покрытия роликом.
Независимо от метода нанесения покрытия, обычно процедуру покрытия повторяют для обеспечения однородного, обладающего более повышенной массой покрытия, чем достигнутое только за одно покрытие. Вместе с тем, количество нанесенного покрытия будет достаточным для того, чтобы обеспечить в диапазоне от примерно 0,05 г/м2 (грамм на квадратный метр) до примерно 6 г/м2, а предпочтительно - от примерно 1 г/м2 до примерно 4 г/м2, по содержанию рутения в виде металла на каждую сторону электродной основы.
После нанесения покрытия нанесенный состав будет нагреваться для получения результирующего смешанного металлооксидного покрытия посредством термического разложения предшественников, содержащихся в составе покрытия. Это дает смешанное оксидное покрытие, содержащее смешанные оксиды в молярных отношениях, в расчете на металлы в этих оксидах, как рассмотрено выше. Такое нагревание для термического разложения будет проводиться при температуре от примерно 450°C до примерно 550°C в течение времени от примерно 3 минут до примерно 15 минут на один слой покрытия. Более типично, нанесенное покрытие будет нагреваться до более высокой температуры, вплоть до примерно 490-525°C в течение времени не более чем примерно 20 минут на один слой покрытия. Подходящие условия могут включать нагревание на воздухе или в кислороде. Обычно, используемая методика нагревания может быть любой из тех, которые могут быть использованы для отверждения покрытия на металлической подложке. Таким образом, может быть использована сушильная печь для обработки покрытия, включая конвейерные печи. Кроме того, могут быть полезны инфракрасные технологии отверждения. После такого нагревания и перед нанесением дополнительного покрытия там, где будет применяться дополнительное нанесение состава покрытия, нагретой подложке с покрытием обычно будет предоставлена возможность охладиться до, по меньшей мере, по существу температуры окружающей среды. В частности, после того, как закончены все нанесения состава покрытия, может быть использована последующая термообработка. Типичные условия последующей термообработки покрытий могут включать температуры от примерно 450°C до примерно 550°C. Интервалы времени термообработки могут варьироваться от примерно 1 часа и вплоть до столь больших длительностей, как примерно 6 часов.
Приведенные ниже примеры, если для них не указано иначе, что они являются сравнительными примерами, в целом демонстрируют получение гипохлорита с высокой концентрацией при повышенных эффективностях с помощью анода, содержащего покрытие по настоящему изобретению.
Пример 1
Плоскую титановую пластину из нелегированного титана марки 1 с измеренными толщиной приблизительно 0,15 см и размерами приблизительно 10 × 15 см подвергли дробеструйной обработке с использованием оксида алюминия для получения шероховатой поверхности. Затем образец протравили в растворе 18-20%-ной соляной кислоты в течение 25 минут при 90-95°C.
Составы покрытия, указанные в таблице 1, наносили на отдельные образцы с измеренными размерами 10 см × 15 см × 0,15 см из титана марки 1, которые были подготовлены посредством дробеструйной обработки 54-й дробью оксида алюминия. Для достижения концентраций, приведенных в таблице, растворы покрытия A-D получали растворением достаточного количества металлов в виде хлоридных солей в растворе н-бутанола и 4,2 объем.% концентрированной HCl. Были использованы соединения RuCl3, IrCl3 и PdCl2 (все гидратированные) и титанат ортобутилтитана. После перемешивания с целью растворения всех этих солей, растворы были нанесены на отдельные образцы подготовленных титановых пластин. Покрытия наносили послойно посредством нанесения кистью, при этом каждый слой покрытия наносили отдельно и давали ему возможность подсыхать при 110°C в течение 3 минут, с последующим нагреванием на воздухе до 500°C в течение 6 минут. Всего наносили 5 слоев покрытия на каждый образец. Образцы A-D получены в соответствии с настоящим изобретением. Образец E рассматривают в качестве сравнительного примера.
| Таблица I | |||||
| Образец | Концентрация раствора (г/л) | ||||
| Покрытие | Ru | Ir | Pd | Ti | |
| A | Ru/Ir/Pd/Ti | 20,9 | 20,9 | 10,5 | 43,9 |
| B | Ru/Pd/Ti | 20,9 | 10,5 | 43,9 | |
| C | Ru/Ir/Pd | 20,9 | 20,9 | 10,5 | |
| D | Ir/Pd/Ti | 20,9 | 10,5 | 43,9 | |
| E | Ru/Ir/Ti (Сравнительное) | 20,9 | 20,9 | 43,9 | |
| *Соли являются хлоридами, за исключением Ti, который представляет собой титанат ортобутилтитана. | |||||
Эффективность образцов по выходу гипохлорита измеряли в химическом стакане посредством погружения площадки 26 см2 в раствор из 28 г/л NaCl с 1 г/л Na2Cr2O7 и приложения анодного тока 4,86 ампер (0,186 A/см2). Использовали титановый катод, расположенный от анода на расстоянии 3 мм. Образец доставали каждые 8 минут и титровали для определения гипохлорита. Выходы по току при получении гипохлорита, в зависимости от концентраций гипохлорита, построены в виде графика на фиг.1 и приведены в таблице II.
| Таблица II | |||||||||
| Ru/Ir/Pd/Ti | Ir/Pd/Ti | Ru/Ir/Pd | Ru/Pd/Ti | Ru/Ir/Ti (Сравнительное) | |||||
| NaOCl (г/л) | Выход (%) | NaOCl (г/л) | Выход (%) | NaOCl (г/л) | Выход (%) | NaOCl (г/л) | Выход (%) | NaOCl (г/л) | Выход (%) |
| 2,36 | 88,5 | 2,71 | 103,6 | 2,49 | 95,7 | 2,51 | 96,6 | 2,26 | 86,5 |
| 4,78 | 88,6 | 5,12 | 97,1 | 4,92 | 93,9 | 5,11 | 97,4 | 4,43 | 83,9 |
| 7,09 | 86,9 | 7,74 | 96,8 | 7,39 | 93,0 | 7,69 | 96,8 | 6,43 | 80,5 |
| 9,30 | 84,8 | 10,27 | 95,6 | 9,71 | 90,9 | 10,21 | 95,6 | 8,31 | 77,3 |
| 11,49 | 83,0 | 12,54 | 92,4 | 11,49 | 85,3 | 12,61 | 93,6 | 9,80 | 72,3 |
Серию образцов A-E затем эксплуатировали в качестве анодов в ускоренном испытании на анод выделения кислорода при плотности тока 10 кА/м2 в электрохимической ячейке, содержащей 150 г/л H2SO4 при 65°C. Данные о напряжении ячейки в зависимости от времени снимали каждые 30 минут, и за срок службы брали точку перегиба, в которой напряжение начинало быстро увеличиваться. Результаты суммированы на фиг.2 и в таблице II, при этом данные нормализованы по количеству металла платиновой группы. Нормализация была осуществлена путем измерения счетов интенсивности пиков рентгеновской флюоресценции для металлов, используя спектрометр Jordan Valley EX-300 с Rh-й трубкой и 0,15-миллиметровым Sn-м фильтром. Приложенное напряжение составляло 40 кВ (киловольт), а ток составлял 25 мкА. Измеренными пиками были Ru K-альфа, Pd K-альфа и Ir L-бета. Общие счеты для Ru, Pd и/или Ir использовали для нормализации сроков службы.
Таким образом, из приведенных в таблице II результатов очевидно, что образцы, приготовленные согласно настоящему изобретению, имеют существенно повышенные выходы по току по сравнению со сравнительным примером, обеспечивая при этом повышенный или соответствующий срок службы, о чем свидетельствует увеличенный период времени до того момента, как происходит значительное повышение напряжения (>1 В).
Хотя в соответствии с патентным законом были изложены наилучший способ и предпочтительные варианты осуществления изобретения, объем изобретения ограничен не ими, а объемом прилагаемой формулы изобретения.
Claims (14)
1. Электрод для применения при электролизе водного раствора электролита для получения гипохлорита, содержащий электродную основу из вентильного металла, электрокаталитическое покрытие на указанной электродной основе из вентильного металла, содержащее смешанное металлооксидное покрытие из оксидов металлов платиновой группы и оксида вентильного металла титана, причем указанные оксиды металлов платиновой группы состоят по существу из оксидов рутения, палладия и иридия, где (а) молярное отношение указанного оксида вентильного металла титана к указанным оксидам металлов платиновой группы в расчете на металлы составляет от примерно 90:10 до примерно 40:60; (b) молярное отношение указанного рутения к указанному иридию составляет от примерно 90:10 до примерно 50:50; и (с) молярное отношение указанного оксида палладия к оксидам рутения плюс иридия в расчете на металлы составляет от примерно 5:95 до примерно 40:60, исходя из 100 мол.% этих металлов, присутствующих в покрытии.
2. Электрод по п.1, в котором указанная электродная основа из вентильного металла представляет собой сетку, лист, лопатку, трубку, перфорированную пластину или проволочный элемент из вентильного металла.
3. Электрод по п.1, в котором указанная электродная основа из вентильного металла выполнена из одного или более металлов, выбранных из группы титана, тантала, алюминия, гафния, ниобия, циркония, молибдена или вольфрама, их сплавов и их интерметаллических смесей.
4. Электрод по любому из предыдущих пунктов, в котором поверхность указанной электродной основы из вентильного металла представляет собой шероховатую поверхность.
5. Электрод по п.4, в котором указанная шероховатая поверхность получена посредством одной или более стадий межзеренного травления, дробеструйной обработки или термического напыления.
6. Электрод по п.4, в котором на указанной шероховатой поверхности имеется образовавшийся керамический оксидный барьерный слой в качестве слоя предварительной обработки.
7. Электрод по п.1, в котором молярное отношение указанного оксида титана к указанным оксидам металлов платиновой группы в расчете на металлы составляет примерно 70:30, а молярное отношение указанного оксида палладия к оксидам рутения плюс иридия в расчете на металлы составляет примерно 20:80.
8. Электрод по п.1, в котором молярное отношение оксида рутения к оксиду иридия в расчете на металлы составляет примерно 1:1.
9. Применение электрода по любому из предыдущих пунктов в качестве анода при электролизе морской воды.
10. Применение электрода по любому из пп.1-8 в качестве анода в способе получения гипохлорита в концентрациях по меньшей мере 8 г/л и с выходом по току в пределах диапазона от примерно 90% до примерно 100%.
11. Способ электролиза водного раствора электролита в электролитической ячейке, оборудованной, по меньшей мере, одним анодом по любому из пп.1-8, включающий в себя следующие стадии:
обеспечение неразделенной электролитической ячейки;
размещение в указанной ячейке содержащего хлорид электролита;
обеспечение указанного анода в указанной ячейке в контакте с указанным электролитом;
подачу электрического тока на указанный анод; и
получение гипохлорита в концентрациях, по меньшей мере, 8 г/л посредством окисления указанного хлорида на указанном аноде.
обеспечение неразделенной электролитической ячейки;
размещение в указанной ячейке содержащего хлорид электролита;
обеспечение указанного анода в указанной ячейке в контакте с указанным электролитом;
подачу электрического тока на указанный анод; и
получение гипохлорита в концентрациях, по меньшей мере, 8 г/л посредством окисления указанного хлорида на указанном аноде.
12. Способ по п.11, в котором указанный хлоридный электролит в указанной ячейке представляет собой один или более из хлорида натрия или хлорида калия.
13. Способ по п.11 или 12, в котором поверхность указанного анода представляет собой шероховатую поверхность, подготовленную посредством одной или более стадий межзеренного травления, дробеструйной обработки или термического напыления.
14. Способ по п.13, в котором указанная шероховатая поверхность анода содержит титан, и указанное электрокаталитическое покрытие обеспечено на указанном титане с помощью процедуры, выбранной из группы нанесения электростатическим напылением, нанесения кистью, нанесения покрытия валиком, нанесения окунанием и их комбинаций.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007132164/15A RU2379380C2 (ru) | 2005-01-27 | 2005-01-27 | Высокоэффективное анодное покрытие для получения гипохлорита |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007132164/15A RU2379380C2 (ru) | 2005-01-27 | 2005-01-27 | Высокоэффективное анодное покрытие для получения гипохлорита |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007132164A RU2007132164A (ru) | 2009-03-10 |
| RU2379380C2 true RU2379380C2 (ru) | 2010-01-20 |
Family
ID=40528023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007132164/15A RU2379380C2 (ru) | 2005-01-27 | 2005-01-27 | Высокоэффективное анодное покрытие для получения гипохлорита |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2379380C2 (ru) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2456379C1 (ru) * | 2011-06-07 | 2012-07-20 | Александр Алексеевич Делекторский | Способ изготовления многофункционального коррозионно-стойкого электрода |
| RU2504051C1 (ru) * | 2012-11-15 | 2014-01-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Носитель электрокатализатора для низкотемпературных спиртовых топливных элементов |
| RU2507640C1 (ru) * | 2012-07-02 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики РАН (ИПХФ РАН) | Каталитический электрод для спиртовых топливных элементов |
| RU2712545C2 (ru) * | 2014-10-27 | 2020-01-29 | Индустрие Де Нора С.П.А. | Электрод для процессов электрохлорирования и способ его изготовления |
| RU2789597C2 (ru) * | 2018-12-03 | 2023-02-06 | Индустрие Де Нора С.П.А. | Электрод для электролитического выделения газа |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113061911B (zh) * | 2020-01-02 | 2024-08-13 | 蓝星(北京)化工机械有限公司 | 用于电解低温低盐度海水阳极及其制备方法 |
-
2005
- 2005-01-27 RU RU2007132164/15A patent/RU2379380C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2456379C1 (ru) * | 2011-06-07 | 2012-07-20 | Александр Алексеевич Делекторский | Способ изготовления многофункционального коррозионно-стойкого электрода |
| RU2507640C1 (ru) * | 2012-07-02 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики РАН (ИПХФ РАН) | Каталитический электрод для спиртовых топливных элементов |
| RU2504051C1 (ru) * | 2012-11-15 | 2014-01-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Носитель электрокатализатора для низкотемпературных спиртовых топливных элементов |
| RU2712545C2 (ru) * | 2014-10-27 | 2020-01-29 | Индустрие Де Нора С.П.А. | Электрод для процессов электрохлорирования и способ его изготовления |
| RU2789597C2 (ru) * | 2018-12-03 | 2023-02-06 | Индустрие Де Нора С.П.А. | Электрод для электролитического выделения газа |
| RU2827197C1 (ru) * | 2024-03-25 | 2024-09-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Эмеральд экотехнологии" | Анод для электролитического выделения хлора |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007132164A (ru) | 2009-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2330124C2 (ru) | Способ электролиза водных хлорно-щелочных растворов, электрод для электролиза хлорно-щелочного раствора и способ изготовления электролитного электрода | |
| EP1841901B1 (en) | High efficiency hypochlorite anode coating | |
| TWI404829B (zh) | 用於低氯過電壓之含鈀塗層 | |
| US8142898B2 (en) | Smooth surface morphology chlorate anode coating | |
| US6527939B1 (en) | Method of producing copper foil with an anode having multiple coating layers | |
| US20070261968A1 (en) | High efficiency hypochlorite anode coating | |
| RU2379380C2 (ru) | Высокоэффективное анодное покрытие для получения гипохлорита | |
| RU2425176C2 (ru) | Способ получения электрода, электрод (варианты) и электролитическая ячейка (варианты) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140128 |