RU2360041C1 - Способ изготовления электрода для электрохимических процессов - Google Patents
Способ изготовления электрода для электрохимических процессов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2360041C1 RU2360041C1 RU2008109971/15A RU2008109971A RU2360041C1 RU 2360041 C1 RU2360041 C1 RU 2360041C1 RU 2008109971/15 A RU2008109971/15 A RU 2008109971/15A RU 2008109971 A RU2008109971 A RU 2008109971A RU 2360041 C1 RU2360041 C1 RU 2360041C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nickel
- electrode
- activation
- solution
- electrode production
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims abstract description 6
- 235000019345 sodium thiosulphate Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 7
- AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L sodium thiosulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=S AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 2
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical class [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 125000004354 sulfur functional group Chemical group 0.000 claims 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 abstract description 6
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 abstract 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 abstract 1
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 21
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 18
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 11
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 4
- 159000000014 iron salts Chemical class 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N hexamethylenetetramine Chemical compound C1N(C2)CN3CN1CN2C3 VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- DHCDFWKWKRSZHF-UHFFFAOYSA-L thiosulfate(2-) Chemical compound [O-]S([S-])(=O)=O DHCDFWKWKRSZHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000080590 Niso Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- SOIFLUNRINLCBN-UHFFFAOYSA-N ammonium thiocyanate Chemical compound [NH4+].[S-]C#N SOIFLUNRINLCBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical class [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 235000010299 hexamethylene tetramine Nutrition 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 150000002506 iron compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- JVBXVOWTABLYPX-UHFFFAOYSA-L sodium dithionite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S(=O)S([O-])=O JVBXVOWTABLYPX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области технической электрохимии, а именно к способам изготовления электродов для электролиза щелочных растворов. На никелевую подложку наносят активный слой путем однократного погружения подложки в раствор, содержащий смесь сульфатов никеля и железа с общей концентраций 70-75 г/л при соотношении никеля и железа 3-2,5:1 и гипосульфит натрия в количестве 20-50 г/л, процесс ведут при температуре 20-30°С в интервале рН 3-5 в течение 8-21 часа. Технический эффект - упрощение способа изготовления электрода, исключение использования дефицитного кобальта и увеличение стабильности активирующего раствора при сохранении высокой электрохимической активности и стабильности электрода. 3 табл.
Description
Изобретение относится к области технической электрохимии, а именно к способам изготовления электродов для электролиза щелочных растворов.
Известен способ электрохимического активирования электродов непосредственно в электролизере в растворе соли никеля с добавлением роданистого аммония и уротропина [Э.С.Митауэр, Б.Н.Заманский, Н.Н.Фесенко. Авторское свид. СССР №170473, «Открытия, изобретения», 1965, №9].
Недостатком этого способа является необходимость нагрева электролита до 50°С, т.е. дополнительный расход тепловой энергии. Кроме того, роданистый аммоний и уротропин являются дефицитными реактивами.
Известен также способ нанесения на никелевую подложку активного слоя [Р.Х.Бурштейн, В.Е.Казаринов, А.Г.Пшеничников, И.Е.Барбашова, О.А.Кузьмичева. Авторское свид. СССР №1.162.878, «Открытия, изобретения», 1985, №23.] (прототип), содержащего соединения никеля, кобальта и серы, путем погружения подложки в раствор, содержащий смесь нитратов никеля и кобальта в количестве 150-220 г/л, при соотношении никеля и кобальта 4-3:1 и гидросульфита натрия в количестве 70-120 г/л при температуре 70-90°С. Активацию ведут путем многократного погружения и сушки между погружениями. Потенциал катода при электролизе в щелочном растворе при 4 кА/м2 составляет - 0,11 В (отн. в.э.) (прототип). Недостатком прототипа является осаждение продуктов восстановления солей никеля и кобальта не только на поверхности активируемого электрода, но и в растворе, что исключает возможность длительного использования активирующего раствора. Кроме того, в этом способе используется дефицитный кобальт и требуется нагрев активирующего раствора до 80°С.
Цель изобретения - упрощение способа изготовления электрода за счет уменьшения числа погружений в раствор, исключение использования дефицитного кобальта и увеличение стабильности активирующего раствора при сохранении высокой электрохимической активности и стабильности электрода.
Цель достигается тем, что процесс активации ведут путем однократного погружения никелевой подложки в раствор, содержащий смесь сульфатов никеля и железа в суммарной концентрации 70-75 г/л при соотношении никеля к железу 3-2,5:1, и гипосульфита натрия в количестве 20-50 г/л. Процесс ведут при температуре 20-30°С в интервале рН=3-5 в течение 8-21 часа. Активирование электрода достигается его однократным погружением в активирующий раствор, при этом обеспечивается удовлетворительная прочность активного слоя и высокая электрохимическая активность электрода. При нанесении активного слоя на никелевую подложку в указанных условиях в растворе не образуются содержащие серу соединения никеля и железа, вследствие чего раствор может быть использован многократно.
Пример. В качестве основы для изготовления активированного электрода для электролиза воды используется гладкая никелевая или стальная никелированная сетчатая подложка.
Активация осуществляется однократным погружением в раствор, содержащий следующие компоненты (г/л):
NiSO2·7Н2O - 50, Fe2(SO4)3·7Н2О - 20, Н3ВО3 - 10, Na2S2O3·5H2O - 50.
Температура = 20°С, рН 3. Время активации 8 часов.
На активированном указанным способом электроде при плотности тока 4 кА/м2 потенциал катода в 6 N КОН при 70°С составляет 0,10-0,12 В (относительно водородного электрода сравнения) и не изменяется при испытании электродов в указанных условиях в течение 3000 часов. Активация электродов в указанном активирующем растворе через месяц после его приготовления приводит к такому же результату.
Обоснование выбранных параметров: температурного режима, концентрации гипосульфита, pH и времени активации электрода
При температуре ниже 20°С процесс активации существенно замедлен. При температуре выше 30°С наблюдается выпадение продуктов восстановления солей никеля и железа в растворе. Поэтому оптимальной температурой следует считать 20-30°С.
При содержании гипосульфита натрия в активирующем растворе менее 20 г/л потенциал катода выше, т.е. электрохимическая активность катода меньше. При концентрации гипосульфита натрия более 50 г/л происходит разложение активирующего раствора с выпадением продуктов восстановления солей никеля и железа в осадок. Зависимость перенапряжения катода, т.е. потенциала относительно обратимого водородного электрода, от концентрации гипосульфита в активирующем растворе приведена в таблице 1 (при плотности тока i=4 кА/м2, в 6N КОН при 70°С и времени активации 8 часов)
| Таблица 1 | |||||
|
|
10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
| Потенциал катода, В | -0,13 | -0,11 | -0,11 | -0,11 | -0,11 |
Оптимальная концентрация Na2S2O3 составляет от 20 до 50 г/л, т.к. при этом потенциал электрода меньше.
| Таблица 2 Обоснование величины рН (при концентрации Na2S2O3 20 г/л и времени активации 8 часов) |
|||||||
| рН | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Потенциал катода, В. | -0,18 | -0,15 | -0,11 | -0,12 | -0,12 | -0,17 | -0,17 |
Из данных таблицы 2 следует, что наилучшие результаты получаются при pH от 3 до 5, т.к. в этом интервале pH обеспечивается низкое значение потенциала электрода.
| Таблица 3 | |||||||
| Обоснование времени активации (при рН 3 и концентрации Na2S2O3 20 г/л): | |||||||
| Время активации, ч | 0,5 | 1,5 | 3,5 | 8 | 17 | 21 | 24 |
| Потенциал катода, В | -0,16 | -0,13 | -0,13 | -0,12 | -0,11 | -0,12 | -0,16 |
Оптимальное время активации составляет от 8 до 21 часа, т.к. при этом обеспечивается низкое значение потенциала электрода.
Для активации электрода нами выбрана суммарная концентрация солей никеля и железа 70-75 г/л, т.к. при меньшей концентрации процесс активации идет медленно, а при большей происходит выпадение продуктов их восстановления в раствор при выбранных нами параметрах активации (t°, время, рН). Соотношение никеля и железа в активирующем растворе составляет 3-2,5:1, что примерно соответствует соотношению металлов в прототипе.
Активация электрода для электролиза водного щелочного раствора впервые осуществлена химическим путем с использованием гипосульфита натрия в количестве 20-50 г/л при температуре 20-30°С в интервале рН 3-5 в течение 8-21 ч. Ранее известные химические способы активации электродов для электрохимических процессов характеризовались выделением активных компонентов в объеме раствора, что исключено в предлагаемом способе. Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию "новизна".
Основываясь на данных, приведенных в прототипе, невозможно предсказать оптимальные с точки зрения стабильности активирующего раствора условия проведения процесса активации электродов. Проведенные нами исследования позволяют определить оптимальные условия активации электродов, предназначенных для электролиза водных щелочных растворов, с использованием активирующего раствора, содержащего компоненты, указанные в примере. В соответствии с изложенным, данный способ активации электрода имеет изобретательский уровень.
Claims (1)
- Способ изготовления электродов для электрохимических процессов, в частности для электролиза щелочных растворов, включающий нанесение на никелевую подложку активного слоя, содержащего соединения металлов группы железа и серы, отличающийся тем, что нанесение ведут путем однократного погружения подложки в раствор, содержащий смесь сульфатов никеля и железа с общей концентрацией 70-75 г/л при соотношении никеля и железа 3-2,5:1 и гипосульфит натрия в количестве 20-50 г/л, процесс ведут при температуре 20-30°С в интервале рН=3-5 в течение 8-21 ч.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008109971/15A RU2360041C1 (ru) | 2008-03-18 | 2008-03-18 | Способ изготовления электрода для электрохимических процессов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008109971/15A RU2360041C1 (ru) | 2008-03-18 | 2008-03-18 | Способ изготовления электрода для электрохимических процессов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2360041C1 true RU2360041C1 (ru) | 2009-06-27 |
Family
ID=41027192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008109971/15A RU2360041C1 (ru) | 2008-03-18 | 2008-03-18 | Способ изготовления электрода для электрохимических процессов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2360041C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116445934A (zh) * | 2023-04-17 | 2023-07-18 | 陕西华秦新能源科技有限责任公司 | 一种复合材料及其制备方法和应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1162878A1 (ru) * | 1983-08-12 | 1985-06-23 | Институт электрохимии АН СССР | Способ изготовлени электрода |
| US4737257A (en) * | 1985-04-18 | 1988-04-12 | Imperial Chemical Industries Plc | Electrode for electrochemical cell |
| SU1637667A3 (ru) * | 1985-04-12 | 1991-03-23 | Де Нора Пермелек, С.П.А. (Фирма) | Катод дл хлорного электролиза |
| RU2146308C1 (ru) * | 1994-02-15 | 2000-03-10 | Рон-Пуленк Шими | Электроактивированный материал для катодных элементов и способ его изготовления |
-
2008
- 2008-03-18 RU RU2008109971/15A patent/RU2360041C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1162878A1 (ru) * | 1983-08-12 | 1985-06-23 | Институт электрохимии АН СССР | Способ изготовлени электрода |
| SU1637667A3 (ru) * | 1985-04-12 | 1991-03-23 | Де Нора Пермелек, С.П.А. (Фирма) | Катод дл хлорного электролиза |
| US4737257A (en) * | 1985-04-18 | 1988-04-12 | Imperial Chemical Industries Plc | Electrode for electrochemical cell |
| RU2146308C1 (ru) * | 1994-02-15 | 2000-03-10 | Рон-Пуленк Шими | Электроактивированный материал для катодных элементов и способ его изготовления |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116445934A (zh) * | 2023-04-17 | 2023-07-18 | 陕西华秦新能源科技有限责任公司 | 一种复合材料及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10975482B1 (en) | Self-derivative iron-containing nickel anode for water electrolysis | |
| Wei et al. | Manganese deposition without additives | |
| NO170812B (no) | Fremgangsmaate for galvanisk fremstilling av en elektrode | |
| Rojas-Montes et al. | Selenium reaction mechanism in manganese electrodeposition process | |
| JP7097042B2 (ja) | 塩素発生用電極 | |
| WO2015121790A2 (es) | Proceso de cromado trivalente continuo | |
| RU2405864C1 (ru) | Способ изготовления электрода для электрохимических процессов | |
| RU2360041C1 (ru) | Способ изготовления электрода для электрохимических процессов | |
| Glushkova et al. | Electrodeposited cobalt alloys as materials for energy technology | |
| Kuleshov et al. | High-performance composite cathodes for alkaline electrolysis of water | |
| US4224133A (en) | Cathode | |
| Idhayachander et al. | Electrolytic recovery of nickel from spent electroless nickel bath solution | |
| DE2002298A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Elektroden fuer die technische Wasserelektrolyse | |
| US4190514A (en) | Electrolytic cell | |
| EP1954855A2 (en) | System for the electrolytic production of sodium chlorate | |
| Mohan et al. | Influence of CH3SO3H and AlCl3 in direct and pulse current electrodeposition of trivalent chromium | |
| MD3151G2 (ru) | Электрод и способ его получения для электролиза водных растворов щелочей | |
| JPS59100280A (ja) | 水素発生用陰極 | |
| EP3498888A1 (en) | Electrode manufacturing method | |
| SU537125A1 (ru) | Электрод дл электролиза водного раствора щелочи и способ его изготовлени | |
| Ved et al. | Electrodeposition of functional cobalt-silver and cobalt-tungsten alloys | |
| GB1104582A (en) | Improved method of electrolytically producing nickel powder | |
| Ait Ahmed et al. | Synthesis of nanostructured ZnO/copper electrodes for nitrate electroreduction | |
| Abd El-Halim et al. | Electrodeposition of catalytically active cobalt powder from aqueous sulfate electrolytes. | |
| RU2486291C1 (ru) | Способ изготовления электрода для электрохимических процессов |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |