TW200902767A - Electrode for membrane electrolysis cells - Google Patents

Description

200902767 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於電化學應用之電極，尤指在金屬載體上 作的隔膜電解池用之電極。 【先前技術】 在利用離子交換隔膜加以分開的電解池内進行之電解過 程’，最具相關的工業上電化學用途。此等用途有些例是鹼 ，屬匕物塩水電解（减氯電解），尤指氯化納迄水電解，以 生產氯和苛性鈉’以及塩酸溶液電解。 、在以下說明申，係參照氯化鈉電解做為總體生產上最且 代表性之例，但本發明不限於此等用途。 八 在隔膜魏電射，電解池之陽極室是·離子交 $，與陰極室分開。轉池之陽極室加氣化魏水，例如濃 的；在陽極表面發生釋出氣，電流密度通常不超過 k^/m，而塩水自然消耗到出口濃度往往在施和22 離子電場傳送越過隔膜，到陰極室，在此產生 Γ ΐ度通常不高於33%重量。苛性生成物即萃 ，’在電解料_蒸發加以濃縮。在陰極絲亦發生^ ΐ: ϊίί低iitt會導致工f設計在較高電流密度操 售廠在在在3 作業，而新廉則在約5 設計中的電流趨向進一步提高到6 kW或 辦，會成目、式釋出，其流量隨電流密度增加而遞 二S ’/_之機械完整性有潜在危險：因 ==電 =:，:，，增加在二匚= =釋=隨後酸化，而;部釋放==層農= 累積、乳累積、被捕紐水、酸化）的組合，遭致隔膜^ 5 200902767 ίί電ίίί在ίίΓ陽極和隔膜間的間隙區，形成氣泡， 、、農情況下，液體滞留導致苛性生成物 構學結 表=二 極界面促進塩水循環，以免在界面因消^ 情不規騎極表面，以改進垣水供應至陽極。 交換===;:某==所:防離子 ⑦有最佳功用，以副目前市=== 制，ϊίί::ί=ϊ解、f用之電極’克服先前技術之限 f，此⑽能用電X可能 【發明内容】 本發明各種層面列在附帶申請專利範圍。 凹溝了金η屬基體上所得電極’有複數局部平行 至〇.5二 酿’相鄰凹溝間距離（間距）〇.〇1 200902767 局部平行凹溝意指複數開放或封 以平直行二溝之途徑可假設 ㈣ΐί電構’呈直線或任何形狀的曲率。在-且= 交又。’電c表面呈現局部平行凹溝，有封_狀，彼此^復 =界定之電極有益於任何電解應用， 離子父換賴直接接觸；以舰電脾 、=作業時與 與其有凹溝的表面組合，直接接觸隔^述電極可

和不錄鋼。基體可呈任何幾何形狀：做為 =口J 凹溝表面可設在沖屢或拉模之片材上， ^ ’有 結構電軸線轉動，亦稱為百葉窗式電極。· 旨在魏電解池_做陽極以釋出氣時減其 3特別有用於减氯電解池’無論釋放氯用所 用的陰極，尤其是與有凹溝絲組合時 隔= 平行延伸跨齡結狀餘凹料言，凹 tiff t從表面釋放的氣泡有改進之循環。按二 發明人觀〒，在有凹溝表面 ，，全然可接受之電解池電壓。現場測試，在=電解3 度低於2GG g/l (尤其是降到15〇的）可得優肆果性/ 成物濃度在33%以上（尤其是37%)，維 的 差高於3000 Pa (尤其是達1〇〇〇〇 pa) 力 時，在此等條件通常導致隔膜快速劣化。 別认、電極 不願受到任何特殊理論之限制，可假設在上述凹溝表面 200902767 所得電極，得以特別有效率釋放氣泡，且與 溝電極比較之下，可能是目密實的裝填 ^ 細管傳送現象，與電解質循環相反。 冑有利於毛 f 成本ii技ΪΓ寻電極較之技術上已知之其他有凹溝表面， ^本銳降，其特徵為凹赫度高好，非單純研磨所得竟其 【實施方式】 實施你>丨1. 麯股ί張1 Γ1厚，600 mm x 800 mm寬的鈦級1片材， 職^深tii磨輪加以侵姓處理，所有樣片上均得間距〇.2 網狀幾何开:溝，片材f照已知技術拉撐’得扁菱形 俨铲皮二2對角1〇mmx 5««11，移動步距1.5111111。拉 1牙Γ戶Γ元成時’以表面測定器測得凹溝顯示平均深度，如第

片，=理，二張1 mm厚，而600 mm X 800 mm寬之鎳 經脫脂，以同樣侵蝕處理，隨即拉撐，得一致的幾何形 200902767 ίίί棒絲面败賴咖示平均深 樣品内徑 ΓΜ------ 凹溝深度(mm) U 1 0.002 — {JZ 0.01 0.05 Γ0_, 鬥上返樣品），分別標為AO和 列後，按ίΐϋ知方式’用金剛石噴砂’稍後在HC1内餘 磨光處^ _拉撐處理；但在此财不再進行附加 ί 極釋和鈦氧2化物為基礎之觸媒，供陽 因塗佈步驟引起任何重大變異。尽職置凹溝冰度，未見 f施你丨2 舰5==1之=’切片成15°一。〇 ίίΓίΠ複餘細各站裝設—隔職解=適 =°n 982，美國杜邦公司製品)直接接觸。表ff= 试’啟用全部電解池，陽極和 人仃=用可命測 較普通的工聿實況爵并，、口，製程條件遠 對於製程電if声疋離子交換隔膜衰減時間，以相 脖門ί Ϊ 4度之初始值言’電解池電壓提高G5 V所雷 時間计。製程條件如下： .V所而 —在陽極室出口的塩水濃度：150g/1 一苛性鈉生成物濃度，重量計：37% —跨越二室之壓力差：5000Pa 電 掛度· 12 kA/n^ 所得結果列於表3 ·· 9 200902767 表3

Test number Anode Cathode Duration (h) 1 AO CO 514 2 AO CO 562 3 AO C2 580 4 A0 C3 565 5 A1 CO 729 6 A2 CO 904 7 A3 CO 1213 8 A4 CO 1417 9 A5 CO 866 10 A6 CO 578 11 A2 C1 940 12 A3 C1 1283 13 A4 C1 1646 14 A5 C1 1108 15 A1 C2 887 16 A2 C2 959 17 A3 C2 1682 18 A4 C2 1704 19 A5 C2 1011 20 A6 C2 622 21 A3 C3 1088 22 A4 C3 1544 23 A3 C1 1305 24 A4 C1 1593 實施例3 一電解池同實施例2，裝設陽極樣品A4和陰極樣品 C2，第二類似電解池裝設無凹溝陽極樣品A0和無凹溝陰極 樣品C0，在製程條件經使用壽命測試，比通常工業實況更嚴 A-h 可。 製程條件設定如下： —在陽極室出口的塩水濃度：180 g/1 一苛性鈉生成物濃度,重量計：35% 一跨越二室之壓力差：4000 Pa 一電流密度：10kA/m2 200902767 =式約900小時後’裝設電極樣品A〇和c〇 ί'ίΐί，St隔膜逐漸劣化會造成電解池電壓強烈Ϊ升， 兩層開妹_，也會觀察到隔膜 ㈣陰極C2的電解池，在實際上一定電壓連 時後賴。電解轉解時，未賴隔膜劣化之 f 前述說明無法關本剌，本發啊舰不同且 鉍，不悖其範圍，惟以所附申請專利範圍為準。、]貫 在本案全文和ΐ請專利範II裡「包括」及其類似用語， 無思排除其他元件或添加劑的存在。 本說明書所含文獻討論、作用、材料、農置、論文 純為提供本發明之文脈，並非建議或表示其任一或:忐 先前技術基礎之一部份’或是本案各申請專利範圍優先^ 之前，與本發明相關領域内之通嘗一般知識。

Claims (1)

1. 200902767 十、申請專利範園： . 〇, mm 在_5至Γ.02:^^項之電極，其中該凹溝之該深度， 表面-般恤圍第1或2項之電極，其中該凹溝係沿全 溝係範圍第1或2項之電極，其中該局部平行凹 自包電極’其中該基體之材料係選 ϋΓ敍其合金、獨解群組者。 自包含沖壓或⑽諸、網和百葉s結構體之材料係選 7.如申請專利範圍冑i項之電極 臈，施加於具有凹溝之該表面者。其中又匕括催化性塗 主么專利減帛7項之電極，其中該催化性塗膜包括 貴金屬或其氧化物者。 i联巴枯 9 了種電解池’包括_申請專利範圍之至少 離子交換隔膜直接接觸者。 〃 10.如”專利範圍第9項之電解池，其中該至少一電極 =沿全表面按大部份直立方向定向的—般平行之該凹溝也合 者。 11. -種製造申請專利範圍第1_8項任一電極之方法，包括 步驟為，利用連續性沖紐，在該金屬基體上形成該複數凹溝 者。 12. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該項沖蚀係利用 至少一裝置，選自磨紙或布料滾輪、磨石和薄片磨輪，連續進 行者。 12 200902767 13. 如申請專利範圍第u項之 拉製機或軋磨進行者。 法，其中該項沖蝕係利用 14. 一種减性氣化物復水之電解方、 加直流電進行，包括步驟為，在Φ $ ’錢膜電解池内施 之-電録轉放賴生祕者/專她_ μ項任一項 15·如申請專利範圍第μ項之方法，盆击 陽極釋放之氣，或陰極釋放之氫者。、喊體生成物係 r 之密===第14或15項之方法，其中該直流電 力差mit。14項之方法，跨糊池之壓 内之狀妓，料水在陽極室 13 200902767 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：無。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明: 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學 式： 200902767 戶7參?月沖修，·. 拉製1 機或心圍第11項之方法，其中該項沖钱係利用 加直解池内施 之一電極表轉放氣體生成物專利_第Μ項任一項 15·如申請專利範圍第ι4項之 # _釋放之氣’或陰極釋放之氫者。-中叙體生成物係 16. 如申請專利範圍第14或15 之密度至少5kA/m2者。 貝之方法，其中該直流電 17. 如申請專利範圍第14項之方法 力差，係至少3000pa者。 ^越電解池之壓 18. 如申請專利範圍第14項之方法，其中 内之濃度頂多2GGg/l者。 極至 窃19.如申請專利範圍第14項之方法，其中濃度至少3视重 罝之碱性溶液，係在陰極室製成者。 20.-種隔膜電解池用之電極，實質上參照實施例和附圖 所述者。 13