WO2024261241A1 - Electrode body, arc wire spray device, and method for producing an electrode body - Google Patents
Electrode body, arc wire spray device, and method for producing an electrode body Download PDFInfo
- Publication number
- WO2024261241A1 WO2024261241A1 PCT/EP2024/067434 EP2024067434W WO2024261241A1 WO 2024261241 A1 WO2024261241 A1 WO 2024261241A1 EP 2024067434 W EP2024067434 W EP 2024067434W WO 2024261241 A1 WO2024261241 A1 WO 2024261241A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- nickel
- arc
- wire
- electrode
- molybdenum
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/06—Metallic material
- C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/131—Wire arc spraying
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/02—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
- C25B11/03—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form perforated or foraminous
- C25B11/031—Porous electrodes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
- C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
- C25B11/055—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material
- C25B11/057—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material consisting of a single element or compound
- C25B11/061—Metal or alloy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
- C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
- C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
- C25B11/075—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound
Definitions
- Electrode body and arc wire spraying device Electrode body and arc wire spraying device
- the invention relates to an arc wire spraying device for coating a (preferably metallic) electrode body, such as a metal plate, a metal sheet or a metal grid.
- the electrode body can be used, for example, as a cathode in an electrolyzer for generating hydrogen or as an anode.
- the invention also relates to a coated electrode body and an arc wire spraying method for producing an electrode body.
- the coating disclosed therein has a composition of 44 wt . % nickel, 39 wt . % aluminum and 17 wt . % molybdenum.
- a potassium hydroxide solution also known as caustic potash, serves as the electrolyte.
- a potassium hydroxide solution is used that has a concentration in the range of 20 to 40 %.
- Caustic potash is particularly reactive towards aluminum, so that the aluminum is quickly and severely corroded by the caustic potash.
- Nickel is very resistant to alkaline solutions and can serve as a type of shield against the highly corrosive electrolyte in the coating.
- molybdenum serves to increase the intrinsic activity in order to increase the efficiency of hydrogen production in alkaline electrolysis.
- Other alloy components that can increase the intrinsic activity include: tungsten, iron, cobalt, titanium, niobium, tantalum, chromium, gold, iridium, rhenium, rhodium and platinum.
- the invention is based on the object of creating a highly effective electrode body with which alkaline electrolysis in hydrogen production can be carried out with increased efficiency. It is also the object of the invention to provide an arc wire spraying device suitable for producing such electrode bodies and a corresponding method. The method should be able to produce a coating with a highly active and highly porous structure.
- the electrode body according to the invention has a carrier body on which an active layer is arranged.
- the carrier body is in particular a metallic component, such as a sheet metal, a plate or a metal grid or sieve.
- the electrode body is preferably suitable for use in an (alkaline) electrolyzer.
- the active layer of the electrode body is, immediately after its production, a layer in which zones made of a filler metal, e.g. aluminum, magnesium, zinc or another metal sensitive to alkalis, and zones made of a nickel-molybdenum alloy. These zones penetrate each other, with little to no isolated areas enclosed by the other metal. Each zone thus forms a largely coherent body, with the two bodies preferably interlocking with one another without any cavities.
- the zones of the unused electrode body can have a volume ratio of between 1:1 and 3:1, particularly advantageously 2:1.
- the electrode body is not yet ready for use in this form. It is made ready for use by forming. To do this, the electrode body is brought into contact with an alkali solution and, if necessary, connected to the positive pole of a direct voltage source, which dissolves the filler metal body.
- the electrode body can now be used as an electrode, in particular the cathode of an electrolyzer. Forming can be carried out, for example, during (first-time) operation of the alkaline electrolyzer using the alkaline electrolyte or in a leaching step before the alkaline electrolyzer is put into operation. Potassium hydroxide, for example, can be used to leach the filler metal.
- the nickel-molybdenum structure that remains after leaching is both highly porous and sponge-like. The structure is particularly open-pored, i.e. at least a large proportion of the individual pores are connected to one another.
- the active layer is a highly porous, open-pored nickel-molybdenum layer with hanging microchannels.
- the microchannels have an inner surface with high roughness and thus high catalytic activity.
- the pores form channels, each of which extends from the nickel surface to the top of the active layer.
- the active layer is formed by an open-pored, coherent nickel-molybdenum body, the pore volume of which to the volume of the nickel-molybdenum body is in a ratio of between 1:1 and 3:1, particularly advantageously 2:1.
- the active layer consists predominantly of nickel with a proportion of 1 wt.% to 32 wt.% molybdenum and optionally secondary components.
- the active layer preferably has a volume ratio between filler metal, in particular aluminum, and nickel-molybdenum alloy of at least substantially 2:1.
- the active layer forms a highly porous and highly active structure.
- the layer produced can, for example, contain a proportion of 40 to 60 wt.% nickel, a proportion of 10 to 25 wt.% molybdenum (nickel and molybdenum in alloy) and a proportion of 20 to 45 wt.% aluminum (or other filler metal).
- the layer produced can also be flat and have a low surface waviness, for example a waviness that corresponds to a value of 0.5 times the material thickness of the layer produced.
- the waviness describes the distance between periodically recurring components in the surface texture.
- the lowest possible waviness of the coating is particularly important when using the electrode body as a cathode (or anode) in an alkaline electrolyzer.
- the plate-shaped electrode body can lie as flush as possible against an (ion-conductive) diaphragm without hydrogen bubbles accumulating in between, which could reduce the efficiency of the electrolyzer.
- the overall length of the alkaline electrolyzer is shortened and the capacity is increased by reducing the distance between the electrode plates, which once again contributes to increasing efficiency.
- the active layer is arranged on a non-porous, alkali-impermeable nickel surface which is formed on the carrier body.
- the carrier body can consist of a material whose main component is not nickel, wherein the nickel surface is formed on a base layer applied to the carrier body. This can consist of nickel or a nickel alloy or a nickel-aluminum alloy. Alternatively, the carrier body itself can consist of nickel or a nickel alloy or a nickel-aluminum alloy.
- the base layer is made of a nickel-aluminium alloy
- the aluminium content is preferably less than 20 wt.%.
- the base layer ensures reliable adhesion of the active layer to the carrier body and is suitable for shielding the carrier body from direct contact with the electrolyte.
- the base layer can also be applied using an arc wire spraying process, particularly before the application of the active layer made of nickel-molybdenum and an alkali-sensitive material (e.g. aluminium, magnesium, zinc or similar).
- An arc wire spraying process can be used, for example. which uses two wire electrodes each made of a nickel alloy or two wire electrodes each made of a nickel-aluminium alloy.
- the arc wire spraying device has at least two electrodes made of wire. They are connected to at least one power source in order to maintain an arc in an arc zone.
- the electrodes are each designed as a wire that can be melted by the arc.
- Each wire is assigned a feed unit that is designed to continuously feed the respective wire to the arc zone.
- One of the wires is made of an alloy that contains at least nickel and molybdenum as main components.
- the other wire consists of a metal that is soluble in an alkali solution, for example aluminum, magnesium, zinc or their alloys or the like.
- the two wires can have the same or different diameters.
- the diameter of the aluminum wire is preferably larger than the diameter of the nickel-molybdenum wire.
- a special feature of the arc wire spraying device according to the invention is that it can be used to produce a highly porous and at the same time highly active coating on the carrier body.
- the volume fraction of the nickel-molybdenum alloy in the layer produced can be precisely adjusted.
- the arc wire spraying device includes the consumable wires which melt upon contact with the arc.
- the arc wire spraying device is designed to continuously feed the wires into the arc zone. The feeding preferably takes place without or with only brief interruptions, for example with interruptions in the millisecond range.
- the wires insofar as they consist of alloys, have main components and secondary components.
- the main components of an alloy are in particular those components which make up the largest proportion in weight % in the alloy.
- the main component is in particular the base metal from which the alloy is composed.
- the first wire consists of an alkali-resistant, catalytically active metal
- the second wire consists of a material that is not alkali-resistant.
- the main components of this material differ from those of the first electrode.
- the main component of the alloy of the second wire is preferably aluminum, Magnesium or zinc.
- Each electrode i.e. each wire, is assigned its own feed unit which is designed to continuously feed the respective wire into the arc zone.
- the feed rates specified by the first and second feed units can be adjusted independently of one another by independently adjusting the feed speeds of the feed units. This allows the ratio of nickel-molybdenum alloy to aluminum or magnesium or zinc in the coating to be precisely adjusted via the feed rates of the two wires into the arc zone.
- the feed rate is understood to mean the amount of material fed per unit of time by volume or weight. The feed rate depends on the wire thickness and the feed speed.
- the alloy of the first wire contains in particular a proportion of 1 to 32 wt. % molybdenum, preferably a proportion of 15 to 25 wt. % molybdenum, particularly preferably a proportion of 17 to 22 wt. % molybdenum, whereby the coating produced has particularly good catalytic activity.
- the alloy of the first wire contains at least one of the following minor components: iron, tungsten, copper, cobalt, silver, titanium, chromium, niobium and tantalum. This can further improve the catalytic activity of the layer produced.
- Components of an alloy are understood to mean additions to the alloy which are not present in such an amount that they are among the main components.
- the alloy of the first wire contains a proportion of 0.05 to 12 wt.% iron, a proportion of 0.05 to 10 wt.% tungsten and/or a proportion of 0.05 to 10 wt.% chromium.
- the alloy contains one or more components with the following proportions: from 3 to 8 wt.% iron, 0.5 to 7 wt.% tungsten and/or 0.5 to 8 wt.% chromium.
- the arc wire spraying device has in particular a nozzle which is designed to direct a gas flow through the arc zone, whereby the wire material molten in the arc zone is accelerated in a spray cone in the direction of the carrier body of the electrode body to be produced.
- the gas flow can in particular mix and atomize the molten wire material, i.e. the droplets of the molten wire material are broken down, for example, by the shear forces occurring in flight.
- the gas flow can be a pure gas flow or a mixed gas flow, e.g. an air flow.
- the gas can be an inert gas or an inert gas, in particular a noble gas such as argon.
- the nitrogen or another inert gas prevents oxidation of the molten wire material before the wire material hits the surface of the carrier body. This allows a layer of melted wire material to form on the surface of the carrier body.
- the nozzle is arranged in particular such that the spray cone is sprayed at a predetermined angle by the arc wire spraying device and impinges on the carrier body.
- the angle between the spray cone and the surface of the carrier body can be, for example, between 70° and 110°, preferably between 80° and 100°, particularly preferably at least substantially 90°.
- the spray cone is aligned, at least substantially, horizontally or vertically to the nozzle. If the spray cone is aligned vertically to the nozzle, the acceleration forces of the gas flow and gravity act in parallel on the droplets contained in the gas flow. If the spray cone is aligned, at least substantially horizontally to the nozzle, gravity acts transversely to the direction of flight of the droplets, so that a certain proportion of the droplets in the gas flow can leave the spray cone.
- the distance between the arc zone and the surface of the carrier body is preferably in a range of 100 mm to 500 mm.
- the gas stream at least partially, preferably completely, envelops the wire material melted in the arc zone.
- the gas stream can thus form a protective sheath enveloping the droplet stream.
- the first electrode is connected to a positive pole of the power source and the second electrode to a negative pole of the power source.
- the first electrode can thereby form the anode and the second electrode the cathode for the arc.
- the anode can be 200°C up to 500°C hotter than the cathode.
- the polarity of the circuit can be adjusted in this way.
- the first electrode can be connected to the negative pole of the power source and the second electrode to the positive pole of the power source.
- the arc wire spraying device has a third electrode, referred to here as the cathode, wherein the first and the second electrode are each connected to one, e.g. the positive pole of separate power sources and the third electrode is connected to the other pole of the two separate power sources.
- the first and the second electrode can each be connected to a negative pole of separate power sources.
- the higher-melting wire can also be connected to the positive pole of its source and the lower-melting wire to the negative pole of its source.
- the third electrode is connected to the other pole of the two sources.
- the cathode consists of a durable material, e.g. tungsten, which cannot be melted in the arc.
- an arc wire spraying method for coating a carrier body of an electrode body which comprises the following steps:
- a droplet stream of the molten wire material is created which reaches a flow velocity of 60 m/s, preferably 70 m/s, particularly preferably 80 m/s or more.
- Figure 1 is a schematic representation of an example of the arc wire spraying device according to the invention.
- Figure 2 is a schematic detailed view of the electrode body with produced coating
- Figures 3a to 3c show several examples of how the arc wire torch can be arranged relative to the electrode body.
- Figures 4a to 4b show several examples of how the electrodes are connected to the power source.
- Figure 1 shows a schematic view of a Example of the arc wire spraying device 10 according to the invention.
- Figure 1 shows one type of arc wire spraying device 10, but the arc wire spraying device 10 can stand for any type of arc wire spraying device on which the inventive concept can be implemented with a wire melting in an arc zone as an electrode, which wire is made of an alloy that mainly contains nickel and molybdenum.
- the arc wire spraying device 10 is provided for coating a carrier body 30 to produce an electrode body K.
- the carrier body 30 can be formed, for example, by a sheet metal, a metal plate or also a non-planar body made of metal or another electrically conductive material.
- the arc wire spraying device 10 has an arc wire torch 11 with two electrodes 12 and 13 which are connected to a power source 14.
- the power source 14 preferably has a falling current/voltage characteristic. It can also have a communication interface in order to exchange information with other components.
- the arc wire spraying device 10 also has a feed device 19 which is designed to continuously feed the two wires 17, 18 to the arc zone 15, in which the wires 17 and 18 are melted by the arc 16.
- the feed device 19 has a first feed unit 20 and a second feed unit 21, each of which is assigned to one of the wires 17, 18.
- the first feed unit 20 is designed to feed the first wire 17 to the arc zone 15 at an adjustable feed rate
- the second feed unit 21 is designed to feed the second wire 18 to the arc zone 15 at an adjustable feed rate.
- the first wire 17 and also the second wire 18 are each obtained from a reservoir not shown in detail, which can be formed, for example, by unrollable wire rolls.
- the first and second wires 17 and 18 are connected to the power source 14 via a first contact 22 and a second contact 23.
- the arc wire spraying device 10 also has a nozzle 24 which is designed to introduce a gas flow 25 into the arc zone 15.
- the first wire 17 is made of an alloy containing nickel and molybdenum as the main components.
- the second wire 18, however, is made of an alloy whose main component is aluminum.
- the first wire 17 is preferably connected to the positive pole of the power source 14 via the contact 22, while the second wire 18 is connected to the positive pole of the power source 14 via the contact 22.
- the contact 23 is connected to the other pole of the power source 14.
- a reverse polarity to the polarity shown in Figure 1 is also possible.
- the arc wire spraying device 10 shown in Figure 1 also has a control device 26 which can be communicatively connected to the feed units 20, 21 and the power source 14.
- the control device 26 can also be communicatively connected to the nozzle 24 or an element regulating the gas flow of the nozzle.
- the power source 14 is controllable, for example the control device 26 can predetermine a desired current intensity, a desired voltage or a desired characteristic curve for the power source 14.
- the control device 26 can also be set up to set the feed rates of the first feed unit 20 and the second feed unit 21 separately from one another. The feed rates are determined by the conveying speeds of the two feed units 20, 21.
- the control device 26 can, for example, set the feed rates of the two wires 17, 18 in a desired ratio of e.g. 1:2, which sets a suitable current of the power source 14.
- the ratio of the two feed rates results from the desired ratio of nickel/molybdenum alloy and aluminum in the coating, in which an unalloyed mixture of nickel, molybdenum and aluminum is produced.
- the control device 26 can increase or decrease the feed rates according to the detected current (preferably in a fixed ratio to one another) in order to achieve a desired current strength.
- the control device 26 can be designed to provide the power source with an appropriate voltage or to regulate the gas flow 25.
- the control device 26 can access data, such as models, stored in a memory device 27 for setting the parameters (feed rates of the feed units and current intensity, voltage, characteristic curve type, etc.).
- the models stored in the memory device 27 can describe a relationship between the individual parameters and the expected composition of the coating produced. For example, predetermined compositions of nickel molybdenum to aluminum or zinc can be assigned one or more parameter sets in the stored models, with which the composition can be achieved in the coating.
- the gas stream 25 introduced into the arc zone 15 mixes and accelerates the wire material 28 molten in the arc 16 in a spray cone 29 in the direction of the carrier body 30 .
- the molten wire material 28 is preferably completely enveloped by the gas stream 25 .
- the gas of the gas stream is, for example, nitrogen, so that oxidation of the molten material 28 in the spray cone 29 can be at least largely avoided.
- the wire material 28 accelerated in the direction of the carrier body 30 forms a generated layer 32 on the surface 40 of the carrier body 30 .
- the electrode body K shown in Figure 1 has between the carrier body 30 and the layer 32 a base layer 31 which consists of a nickel alloy or a Nickel-aluminium alloy.
- the base layer 31 can be applied, for example, using an arc wire spraying device 10 of the above type, but then the first wire 17 and the second wire 18 can each be made of a nickel or nickel-aluminium alloy.
- a single-wire burner can also be provided for producing the base layer 31.
- Figure 2 shows a detailed view of the electrode body K with the carrier body, the base layer 31 and the layer 32 applied with the arc wire spraying device 10.
- the applied layer 32 has a structure
- the aluminum structure 34 extends continuously from the base layer 31 to the top 0.
- the structure 33 also extends continuously from the base layer 31 to the top 0.
- the aluminum structure 34 can be leached out of the layer 32 with a potassium hydroxide solution (with potassium hydroxide solution), so that after the aluminum has been leached out, only the nickel-molybdenum structure 33 remains, which forms a continuous, open-pored, highly active layer on the electrode plate 30, permeated by capillaries.
- the nickel-molybdenum structure 34 can be leached out of the layer 32 with a potassium hydroxide solution (with potassium hydroxide solution), so that after the aluminum has been leached out, only the nickel-molybdenum structure 33 remains, which forms a continuous, open-pored, highly active layer on the electrode plate 30, permeated by capillaries.
- Figures 3a to 3c show several different Examples of how the arc wire spray device 10 can be arranged relative to the carrier body 30.
- the arc wire spraying device 10 is arranged vertically above the horizontally oriented carrier body 30 so that the main axis 37 of the spray cone 29 is at an angle of approximately 90 ° to the surface 40 of the carrier body 30.
- the arc wire spraying device 10 is also arranged above the carrier body 30.
- the angle 38 between the main axis 37 of the spray cone 29 and the surface 40 of the carrier body 30 is smaller than 90° in this example.
- Figure 3b shows an example in which the arc wire spraying device 10 is arranged next to the carrier body 30. This arrangement is also referred to as a horizontal arrangement.
- the main axis 37 of the spray cone 29 emerging from the arc wire spraying device 10 is arranged at approximately 90° to the surface 40 of the carrier body 30.
- Figure 3c finally shows another example of a horizontal arrangement, however, the angle 38 between the main axis 37 of the spray cone 29 emerging from the arc wire spraying device 10 relative to the surface 40 of the carrier body 30 is less than 90 °.
- Figure 4a shows an equivalent circuit diagram of the wiring of the arc wire spraying device 10 as an example.
- the first electrode 12 is formed by the first wire 17 and is connected to the positive pole of the power source 14.
- the second electrode 13 or the second wire 18 is connected to the negative pole of the power source 14.
- An arc 16 is formed between the two wire tips of the two wires 17 and 18. The polarity of the two wires can also be reversed.
- FIG. 4b shows a further embodiment in the equivalent circuit diagram.
- the arc wire spraying device 10 has two power sources 14' and 14''.
- the first power source 14' is connected to the first electrode 12 or the first wire 17, which are connected to the positive pole of the first power source 14'.
- the positive (or negative) pole of the second power source 14'' is connected to the second electrode 13 or the second wire 18.
- the other poles of the two power sources 14' and 14'' are connected to a third, non-consumable electrode 39, which is also arranged in the arc zone 15.
- Arcs 16' and 16'' are formed between the first electrode 12 and the third electrode 39 and between the second electrode 13 and the third electrode 39.
- the third electrode 39 is preferably made of a material that cannot be melted in the arc 16' or 16''.
- the electrode body K according to the invention has an active layer 32 made of a nickel-molybdenum alloy, which is penetrated by a dense, coherent capillary network that is open at the top 0.
- the capillary network is filled with an alkali-sensitive filler metal, e.g. zinc, aluminum, magnesium or the like, which is formed in a forming step, e.g. when the electrode body is first put into operation as an electrode in an electrolyzer, from the capillary network is released.
- the associated arc wire spraying device 10 according to the invention comprises a two-wire torch in which an arc 16 is maintained between two wires 17, 18.
- the wires 17, 18 consist of different metals with different physical and chemical properties.
- the wire 17 is made of an alloy that contains at least nickel and molybdenum as main components.
- the other wire is used to produce coherent deposits of alkali-sensitive metal in the nickel-molybdenum layer.
- the invention enables the carrier body 30 to be coated with the most precise possible dosage of the nickel and molybdenum components on the one hand and the filler metal on the other. By using an arc wire spraying process, large areas can be coated in a relatively short coating process.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
Description
Elektrodenkörper sowie Lichtbogendrahtspritzvorrichtung undElectrode body and arc wire spraying device and
Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenkörpers Method for producing an electrode body
[0001] Die Erfindung betrifft eine Lichtbogendrahtspritzvorrichtung zum Beschichten eines (vorzugsweise metallischen) Elektrodenkörpers, wie beispielsweise eine Metallplatte, ein Metallblech oder Metallgitter. Der Elektrodenkörper ist z.B. als Kathode in einem Elektrolyseur zur Erzeugung von Wasserstoff oder auch als Anode verwendbar. Die Erfindung betrifft auch einen beschichteten Elektrodenkörper sowie ein Lichtbogendrahtsprit zverfahren zum Herstellen eines Elektrodenkörpers. [0001] The invention relates to an arc wire spraying device for coating a (preferably metallic) electrode body, such as a metal plate, a metal sheet or a metal grid. The electrode body can be used, for example, as a cathode in an electrolyzer for generating hydrogen or as an anode. The invention also relates to a coated electrode body and an arc wire spraying method for producing an electrode body.
[0002] Auf dem Gebiet der alkalischen Elektrolyse (AEL) ist es allgemein bekannt, die Elektrodenkörper mit Beschichtungen zu versehen, um beispielsweise den Wirkungsgrad des Elektrolyseurs zu steigern, indem man die mit dem Elektrolyt im Kontakt stehende Oberfläche des Elektrodenkörpers vergrößert. [0002] In the field of alkaline electrolysis (AEL), it is generally known to provide the electrode bodies with coatings in order, for example, to increase the efficiency of the electrolyzer by increasing the surface of the electrode body in contact with the electrolyte.
[0003] In „Improving plasma sprayed Raney-type nickel -molybdenum electrodes towards high-performance hydrogen evolution in alkaline medium" von Fatemeh Razmjooei, Taikai Liu, Daniela Aguiar Azevedo, Efi Hadj ixenophontos , Regine Reissner, Günter Schiller, Syed Asif Ansar und Kaspar Andreas Friedrich, Scientific Reports 10 10948, DOI: 10 . 1038 / s41598- 020- 67954-y wird ein mit einer Nickel-Alumi- nium-Molybdän-Legierung beschichtetes Blech beschrieben, das als Kathode für einen alkalischen Elektrolyseur dienen soll . Die darin of fenbarte Beschichtung hat eine Zusammensetzung von 44 Gew . -% Nickel , 39 Gew . -% Aluminium und 17 Gew . -% Molybdän . In alkalischen Elektrolyseuren dient eine Kaliumhydroxidlösung, die auch als Kalilauge bezeichnet wird, als Elektrolyt . Üblicherweise wird eine Kaliumhydroxidlösung verwendet , deren Konzentration im Bereich von 20 bis 40 % liegt . Kalilauge ist besonders reaktiv gegenüber Aluminium, so dass das Aluminium von der Kalilauge schnell und stark korrodiert wird . Nickel ist hingegen sehr beständig gegen alkalische Lösungen und kann in der Beschichtung als eine Art Abschirmung gegen den hochkorrosiven Elektrolyten dienen . Die Zugabe von Molybdän dient der Erhöhung der intrinsischen Aktivität , um den Wirkungsgrad der Wasserstof f erzeugung in der alkalischen Elektrolyse zu erhöhen . Weitere Legierungsbestandteile , die die intrinsische Aktivität erhöhen können, sind unter anderem : Wol fram, Eisen, Cobalt , Titan, Niob, Tantal , Chrom, Gold, Iridium, Rhenium, Rhodium und Platin . Im (Erst- ) Betrieb des alkalischen Elektrolyseurs mit derart beschichteten Elektrodenkörpern werden die Aluminiumbestandteile in der Beschichtung von dem Elektrolyt ausgelaugt , so dass die Beschichtung eine poröse Struktur mit relativ großer Oberfläche ausbildet , wodurch die katalytischen Eigenschaften der Beschichtung zusätzlich verbessert werden können . [0003] In "Improving plasma sprayed Raney-type nickel -molybdenum electrodes towards high-performance hydrogen evolution in alkaline medium" by Fatemeh Razmjooei, Taikai Liu, Daniela Aguiar Azevedo, Efi Hadj ixenophontos , Regine Reissner, Günter Schiller, Syed Asif Ansar and Kaspar Andreas Friedrich, Scientific Reports 10 10948, DOI: 10 . 1038 / s41598- 020- 67954-y describes a sheet coated with a nickel-aluminium-molybdenum alloy that is intended to serve as a cathode for an alkaline electrolyzer. The coating disclosed therein has a composition of 44 wt . % nickel, 39 wt . % aluminum and 17 wt . % molybdenum. In alkaline electrolyzers, a potassium hydroxide solution, also known as caustic potash, serves as the electrolyte. Usually, a potassium hydroxide solution is used that has a concentration in the range of 20 to 40 %. Caustic potash is particularly reactive towards aluminum, so that the aluminum is quickly and severely corroded by the caustic potash. Nickel, on the other hand, is very resistant to alkaline solutions and can serve as a type of shield against the highly corrosive electrolyte in the coating. The addition of molybdenum serves to increase the intrinsic activity in order to increase the efficiency of hydrogen production in alkaline electrolysis. Other alloy components that can increase the intrinsic activity include: tungsten, iron, cobalt, titanium, niobium, tantalum, chromium, gold, iridium, rhenium, rhodium and platinum. During (initial) operation of the alkaline electrolyzer with electrode bodies coated in this way, the aluminum components in the coating are leached out by the electrolyte, so that the coating forms a porous structure with a relatively large surface area, which can further improve the catalytic properties of the coating.
[ 0004 ] Diese Nickel-Aluminium-Molybdän-Beschichtung wird im Stand der Technik ausschließlich durch atmosphärisches Plasmaspritzen mit Pulver oder durch Vakuumplasmaspritzen mit Pulver aufgebracht ( siehe „Devel opment of Highly Effi - cient Raney Nickel Electrodes for Alkaline Water Electrolysis" von Günter Schiller, Asif Ansar, Taikai Liu und Regine Reißner auf der European Hydrogen Energy Conference (EHEC 2018) in Malaga, Spanien) . Allerdings lassen sich mit beiden Beschichtungsverfahren nur geringe Auftragsraten erzielen, so dass sie insbesondere für großflächige Elektrodenkörper aufgrund der relativ hohen Beschichtungsdauer in der Produktion wenig geeignet sind. Zudem kann bei diesen Beschichtungsverfahren die Zusammensetzung der Beschichtung ausschließlich über die Pulverbeimischung eingestellt werden, was die exakte Einstellung der Anteile von Molybdän, Nickel und Aluminium in der erzeugten Beschichtung erheblich erschweren kann. [ 0004 ] This nickel-aluminium-molybdenum coating is applied in the state of the art exclusively by atmospheric plasma spraying with powder or by vacuum plasma spraying with powder (see “Development of Highly Efficient cient Raney Nickel Electrodes for Alkaline Water Electrolysis" by Günter Schiller, Asif Ansar, Taikai Liu and Regine Reißner at the European Hydrogen Energy Conference (EHEC 2018) in Malaga, Spain). However, only low deposition rates can be achieved with both coating processes, so that they are not particularly suitable for large-area electrode bodies due to the relatively long coating time in production. In addition, with these coating processes, the composition of the coating can only be adjusted via the powder admixture, which can make the exact adjustment of the proportions of molybdenum, nickel and aluminum in the coating produced considerably more difficult.
[0005] In „Wire-arc sprayed nickel based coating for hydrogen evolution reaction in alkaline solutions" von Joel Fournier, Danielle Miousse und Jean-Gabriel Legoux im International Journal of Hydrogen Energy, Volume 24, Issue 6, 1999, Pages 519-528, ISSN 0360-3199 wird ein Beschichtungsverfahren beschrieben, bei dem eine Schicht aus Nickel-Alu- minium in einem Lichtbogendrahtsprit zverfahren auf einen Elektrodenkörper aufgetragen wird. Bei diesem Verfahren wird zwischen zwei Drähten ein Lichtbogen erzeugt. Die Spitzen der Drähte werden durch den Lichtbogen aufgeschmolzen, während die Drähte kontinuierlich nachgeführt werden. Das auf geschmolzene Drahtmaterial wird von einem Gasstrom in Richtung des Elektrodenkörpers beschleunigt und dadurch auf diesen aufgetragen. Als Drähte werden beispielsweise Nickel-Aluminium- und/oder Aluminiumdrähte verwendet. [0005] In "Wire-arc sprayed nickel based coating for hydrogen evolution reaction in alkaline solutions" by Joel Fournier, Danielle Miousse and Jean-Gabriel Legoux in the International Journal of Hydrogen Energy, Volume 24, Issue 6, 1999, Pages 519-528, ISSN 0360-3199, a coating process is described in which a layer of nickel-aluminum is applied to an electrode body using an arc wire spraying process. In this process, an arc is generated between two wires. The tips of the wires are melted by the arc while the wires are continuously fed. The molten wire material is accelerated by a gas stream in the direction of the electrode body and is thereby applied to it. Nickel-aluminum and/or aluminum wires are used as wires, for example.
[0006] In „Kinetics of hydrogen evolution reaction on skeleton nickel and nickel-titanium electrodes obtained by thermal arc spraying technique" von Andrea Kellenberger, Nicolae Vas zilcsin, Waltraut Brandl und Narcis Duteanu, October 2007 , International Journal of Hydrogen Energy 32 ( 15 ) : 3258-3265 , DOI : 10 . 1016/ j . i j hydene . 2007 . 02 . 028 wird außerdem ein Lichtbogendrahtsprit zverfahren mit zwei abschmel zenden Drähten beschrieben, bei dem der eine Draht aus Nickel-Titan und der andere Draht aus Aluminium hergestellt ist . [0006] In “Kinetics of hydrogen evolution reaction on skeleton nickel and nickel-titanium electrodes obtained by thermal arc spraying technique” by Andrea Kellenberger, Nicolae Vas zilcsin, Waltraut Brandl and Narcis Duteanu, October 2007 , International Journal of Hydrogen Energy 32 ( 15 ) : 3258-3265 , DOI : 10 . 1016/ j . ij hydene . 2007 . 02 . 028 is also an arc wire spraying process with two melting wires, where one wire is made of nickel-titanium and the other wire is made of aluminum.
[ 0007 ] Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde , einen hochwirksamen Elektrodenkörper zu schaf fen, mit dem sich die alkalische Elektrolyse bei der Wasserstofferzeugung mit erhöhter Ef fi zienz durchführen lässt . Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, eine zur Herstellung solcher Elektrodenkörper geeignete Lichtbogendrahtsprit zvorrichtung und ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen . Mit dem Verfahren soll eine Beschichtung mit hochaktiver und hochporöser Struktur erzeugbar sein . [ 0007 ] Based on this, the invention is based on the object of creating a highly effective electrode body with which alkaline electrolysis in hydrogen production can be carried out with increased efficiency. It is also the object of the invention to provide an arc wire spraying device suitable for producing such electrode bodies and a corresponding method. The method should be able to produce a coating with a highly active and highly porous structure.
[ 0008 ] Diese Aufgabe wird mit dem Elektrodenkörper nach Anspruch 1 , der Lichtbogendrahtsprit zvorrichtung zum Beschichten eines Trägerkörpers eines Elektrodenkörpers nach Anspruch 6 , mit dem Lichtbogendrahtsprit zverfahren nach Anspruch 12 sowie mit dem Elektrolyseur nach Anspruch 15 gelöst : [ 0008 ] This object is achieved with the electrode body according to claim 1, the arc wire spraying device for coating a carrier body of an electrode body according to claim 6, with the arc wire spraying method according to claim 12 and with the electrolyzer according to claim 15:
[ 0009 ] Der erfindungsgemäße Elektrodenkörper weist einen Trägerkörper auf , auf dem eine aktive Schicht angeordnet ist . Der Trägerkörper ist insbesondere ein metallisches Bauteil , wie beispielsweise ein Blech, eine Platte oder ein Metallgitter oder -sieb . Der Elektrodenkörper ist vorzugsweise für den Einsatz in einem ( alkalischen) Elektrolyseur geeignet . Die aktive Schicht des Elektrodenkörpers ist unmittelbar nach ihrer Herstellung eine Schicht , in der Zonen aus einem Füllmetall, z.B. Aluminium, Magnesium, Zink oder einem anderen gegen Laugen empfindlichen Metall, und Zonen aus einer Nickel-Molybdän-Legierung vorhanden sind. Diese Zonen durchsetzen einander, wobei wenig bis keine isolierten, vom jeweils anderen Metall eingeschlossenen Bereiche existieren. So bildet jede Zone für sich einen weitgehend zusammenhängenden Körper, wobei die beiden Körper vorzugsweise lunkerfrei miteinander verschränkt sind. Die Zonen des unbenutzten Elektrodenkörpers können ein Volumenverhältnis zwischen 1:1 und 3:1, besonders vorteilhaft von 2:1 aufweisen . [ 0009 ] The electrode body according to the invention has a carrier body on which an active layer is arranged. The carrier body is in particular a metallic component, such as a sheet metal, a plate or a metal grid or sieve. The electrode body is preferably suitable for use in an (alkaline) electrolyzer. The active layer of the electrode body is, immediately after its production, a layer in which zones made of a filler metal, e.g. aluminum, magnesium, zinc or another metal sensitive to alkalis, and zones made of a nickel-molybdenum alloy. These zones penetrate each other, with little to no isolated areas enclosed by the other metal. Each zone thus forms a largely coherent body, with the two bodies preferably interlocking with one another without any cavities. The zones of the unused electrode body can have a volume ratio of between 1:1 and 3:1, particularly advantageously 2:1.
[0010] Der Elektrodenkörper ist in dieser Form noch nicht einsatzbereit. Die Einsatzbereitschaft wird durch Formierung hergestellt. Dazu wird der Elektrodenkörper mit einer Alkalilauge in Berührung gebracht und gegebenenfalls an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen, wodurch der Füllmetallkörper aufgelöst wird. Der Elektrodenkörper ist nun als Elektrode, insbesondere Kathode eines Elektrolyseurs nutzbar. Die Formierung kann beispielsweise beim (erstmaligen) Betrieb des alkalischen Elektrolyseurs durch das alkalische Elektrolyt oder auch in einem Auslaugungsschritt vor der Inbetriebnahme des alkalischen Elektrolyseurs durchgeführt werden. Zum Auslaugen des Füllmetalls kann z.B. Kalilauge verwendet werden. Das nach der Auslaugung verbleibende Gefüge aus Nickel- Molybdän ist gleichzeitig hochporös und schwammartig ist. Das Gefüge ist insbesondere offenporig, d.h. zumindest ein großer Teil der einzelnen Poren ist untereinander verbunden. [0010] The electrode body is not yet ready for use in this form. It is made ready for use by forming. To do this, the electrode body is brought into contact with an alkali solution and, if necessary, connected to the positive pole of a direct voltage source, which dissolves the filler metal body. The electrode body can now be used as an electrode, in particular the cathode of an electrolyzer. Forming can be carried out, for example, during (first-time) operation of the alkaline electrolyzer using the alkaline electrolyte or in a leaching step before the alkaline electrolyzer is put into operation. Potassium hydroxide, for example, can be used to leach the filler metal. The nickel-molybdenum structure that remains after leaching is both highly porous and sponge-like. The structure is particularly open-pored, i.e. at least a large proportion of the individual pores are connected to one another.
[0011] In formiertem Zustand ist die aktive Schicht eine hochporöse, offenporige Nickel-Molybdän-Schicht mit zusam- menhängenden Mikrokanälen. Vorzugsweise haben die Mikrokanäle eine innere Oberfläche mit hoher Rauheit und somit hoher katalytischer Aktivität. Die Poren bilden Kanäle, die sich jeweils von der Nickeloberfläche bis zu der Oberseite der aktiven Schicht erstrecken. Nach dem Entfernen des Aluminiumkörpers durch Auslaugen wird die aktive Schicht durch einen offenporigen, zusammenhängenden Nickel-Molybdän-Körper gebildet, dessen Porenvolumen zu dem Volumen des Nickel-Molybdän-Körpers in einem Verhältnis zwischen 1:1 und 3:1, besonders vorteilhaft von 2:1 liegt. Die aktive Schicht besteht vorwiegend aus Nickel mit einem Anteil von 1 Gew.-% bis 32 Gew.-% Molybdän und gegebenenfalls Nebenbestandteilen . [0011] In the formed state, the active layer is a highly porous, open-pored nickel-molybdenum layer with hanging microchannels. Preferably, the microchannels have an inner surface with high roughness and thus high catalytic activity. The pores form channels, each of which extends from the nickel surface to the top of the active layer. After the aluminum body has been removed by leaching, the active layer is formed by an open-pored, coherent nickel-molybdenum body, the pore volume of which to the volume of the nickel-molybdenum body is in a ratio of between 1:1 and 3:1, particularly advantageously 2:1. The active layer consists predominantly of nickel with a proportion of 1 wt.% to 32 wt.% molybdenum and optionally secondary components.
[0012] Bei dem erfindungsgemäßen Elektrodenkörper weist die aktive Schicht vorzugsweise ein Volumenverhältnis zwischen Füllmetall, insbesondere Aluminium, und Nickel-Molybdänlegierung von zumindest im Wesentlichen 2:1 auf. Die aktive Schicht bildet eine hochporöse und hochaktive Struktur. Die erzeugte Schicht kann beispielsweise einen Anteil von 40 bis 60 Gew.-% Nickel, einen Anteil von 10 bis 25 Gew.-% Molybdän (Nickel und Molybdän in Legierung) und einen Anteil von 20 bis 45 Gew.-% Aluminium (oder sonstigem Füllmetall) enthalten. Die erzeugte Schicht kann außerdem eben sein und eine geringe Oberflächenwelligkeit aufweisen, beispielsweise eine Welligkeit, die einem Wert von 0,5 mal der Materialdicke der erzeugten Schicht entspricht. Die Welligkeit beschreibt den Abstand zwischen periodisch wiederkehrenden Komponenten in der Oberflächentextur. Eine möglichst geringe Welligkeit der Beschichtung ist insbesondere bei der Verwendung des Elektrodenkörpers als Kathode (oder auch Anode) in einem alkalischen Elektrolyseur vor- teilhaft , da so der plattenförmige Elektrodenkörper möglichst bündig an einem ( ionenleit fähigen) Diaphragma anliegen kann, ohne dass sich dazwischen Wasserstof fblasen ansammeln können, was den Wirkungsgrad des Elektrolyseurs herabsetzen könnte . Zusätzlich wird die Gesamtlänge des alkalischen Elektrolyseurs verkürzt und die Kapazität durch Verringerung des Elektrodenplattenabstands erhöht , was ein weiteres Mal zur Ef fi zienzsteigerung beiträgt . [0012] In the electrode body according to the invention, the active layer preferably has a volume ratio between filler metal, in particular aluminum, and nickel-molybdenum alloy of at least substantially 2:1. The active layer forms a highly porous and highly active structure. The layer produced can, for example, contain a proportion of 40 to 60 wt.% nickel, a proportion of 10 to 25 wt.% molybdenum (nickel and molybdenum in alloy) and a proportion of 20 to 45 wt.% aluminum (or other filler metal). The layer produced can also be flat and have a low surface waviness, for example a waviness that corresponds to a value of 0.5 times the material thickness of the layer produced. The waviness describes the distance between periodically recurring components in the surface texture. The lowest possible waviness of the coating is particularly important when using the electrode body as a cathode (or anode) in an alkaline electrolyzer. advantageous because the plate-shaped electrode body can lie as flush as possible against an (ion-conductive) diaphragm without hydrogen bubbles accumulating in between, which could reduce the efficiency of the electrolyzer. In addition, the overall length of the alkaline electrolyzer is shortened and the capacity is increased by reducing the distance between the electrode plates, which once again contributes to increasing efficiency.
[ 0013 ] Die aktive Schicht ist erfindungsgemäß auf einer nichtporösen, laugenundurchlässigen Nickeloberfläche angeordnet , die an dem Trägerkörper ausgebildet ist . Dazu kann der Trägerkörper aus einem Material bestehen, dessen Hauptbestandteil nicht Nickel ist , wobei die Nickeloberfläche an einer auf den Trägerkörper aufgebrachten Grundschicht ausgebildet ist . Diese kann aus Nickel oder einer Nickellegierung oder einer Nickel-Aluminium-Legierung bestehen . Alternativ kann der Trägerkörper selbst aus Nickel oder einer Nickellegierung oder einer Nickel-Aluminium-Legierung bestehen . [ 0013 ] According to the invention, the active layer is arranged on a non-porous, alkali-impermeable nickel surface which is formed on the carrier body. For this purpose, the carrier body can consist of a material whose main component is not nickel, wherein the nickel surface is formed on a base layer applied to the carrier body. This can consist of nickel or a nickel alloy or a nickel-aluminum alloy. Alternatively, the carrier body itself can consist of nickel or a nickel alloy or a nickel-aluminum alloy.
[ 0014 ] Wenn die Grundschicht aus einer Nickel-Aluminium- Legierung gebildet ist , beträgt der Aluminiumgehalt vorzugsweise weniger als 20 Gew . -% . Die Grundschicht sorgt für eine zuverlässige Haftung der aktiven Schicht auf dem Trägerkörper und ist geeignet , den Trägerkörper vor direktem Kontakt mit dem Elektrolyt abzuschirmen . Die Grundschicht kann insbesondere vor der Aufbringung der aktiven Schicht aus Nickel-Molybdän und einem alkaliempfindlichen Material ( z . B . Aluminium, Magnesium, Zink o .Ä. ) ebenfalls mit einem Lichtbogendrahtsprit zverfahren aufgetragen werden . Hierbei kann beispielsweise ein Lichtbogendrahtsprit zverfahren ver- wendet werden, bei dem zwei Drahtelektroden j eweils aus einer Nickel-Legierung oder zwei Drahtelektroden j eweils aus einer Nickel-Aluminium-Legierung verwendet werden . [ 0014 ] If the base layer is made of a nickel-aluminium alloy, the aluminium content is preferably less than 20 wt.%. The base layer ensures reliable adhesion of the active layer to the carrier body and is suitable for shielding the carrier body from direct contact with the electrolyte. The base layer can also be applied using an arc wire spraying process, particularly before the application of the active layer made of nickel-molybdenum and an alkali-sensitive material (e.g. aluminium, magnesium, zinc or similar). An arc wire spraying process can be used, for example. which uses two wire electrodes each made of a nickel alloy or two wire electrodes each made of a nickel-aluminium alloy.
[ 0015 ] Die erfindungsgemäße Lichtbogendrahtsprit zvor- richtung weist wenigstens zwei aus Draht bestehende Elektroden auf . Sie sind an wenigstens eine Stromquelle angeschlossen, um in einer Lichtbogenzone einen Lichtbogen zu unterhalten . Die Elektroden sind j eweils als ein durch den Lichtbogen abschmel zbarer Draht ausgebildet . Jedem Draht ist eine Vorschubeinheit zugeordnet , die dazu eingerichtet ist , den j eweiligen Draht der Lichtbogenzone kontinuierlich zuzuführen . Einer der Drähte ist aus einer Legierung hergestellt , die wenigstens Nickel und Molybdän als Hauptbestandteile enthält . Der andere Draht besteht aus einem in einer Alkalilauge löslichen Metall , beispielweise Aluminium, Magnesium, Zink oder deren Legierungen oder dergleichen mehr . Die beiden Drähte können gleiche oder unterschiedliche Durchmesser aufweisen . Vorzugsweise ist der Durchmesser des Aluminiumdrahts größer als der Durchmesser des Nickel-Molybdän-Drahts . [0015] The arc wire spraying device according to the invention has at least two electrodes made of wire. They are connected to at least one power source in order to maintain an arc in an arc zone. The electrodes are each designed as a wire that can be melted by the arc. Each wire is assigned a feed unit that is designed to continuously feed the respective wire to the arc zone. One of the wires is made of an alloy that contains at least nickel and molybdenum as main components. The other wire consists of a metal that is soluble in an alkali solution, for example aluminum, magnesium, zinc or their alloys or the like. The two wires can have the same or different diameters. The diameter of the aluminum wire is preferably larger than the diameter of the nickel-molybdenum wire.
[ 0016 ] Hierdurch wird ein Beschichten des Elektrodenkörpers mit einer möglichst exakten Dosierung der Nickel- und Molybdän-Bestandteile in der erzeugten Schicht ermöglicht . Durch Verwendung des Lichtbogendrahtsprit zverf ährens bei gleichzeitiger Zuführung von zwei Drähten unterschiedlichen Materials in eine Lichtbogenzone können insbesondere große Flächen in einem relativ kurz zeitigen Beschichtungsprozess beschichtet werden . Sowohl hinsichtlich der Kontrolle über die Schicht zusammenset zung als auch hinsichtlich des Auftragsvolumens pro Beschichtungsanlage sind die erfindungs- gemäße Beschichtungseinrichtung als auch das Beschichtungsverfahren herkömmlichen Anlagen und Verfahren, insbesondere Pulverbeschichtungsanlagen und -Verfahren, überlegen . [ 0016 ] This enables the electrode body to be coated with the most precise possible dosage of the nickel and molybdenum components in the layer produced. By using the arc wire spraying process with simultaneous feeding of two wires of different material into an arc zone, large areas in particular can be coated in a relatively short coating process. Both in terms of control over the layer composition and in terms of the application volume per coating system, the inventive Both the appropriate coating equipment and the coating process are superior to conventional systems and processes, in particular powder coating systems and processes.
[ 0017 ] Eine Besonderheit der erfindungsgemäßen Lichtbogendrahtspritzvorrichtung liegt darin, dass mit dieser eine hochporöse und gleichzeitig hochaktive Beschichtung auf dem Trägerkörper erzeugt werden kann . Dabei kann der Volumenanteil der Nickel-Molybdän-Legierung in der erzeugten Schicht präzise eingestellt werden . [ 0017 ] A special feature of the arc wire spraying device according to the invention is that it can be used to produce a highly porous and at the same time highly active coating on the carrier body. The volume fraction of the nickel-molybdenum alloy in the layer produced can be precisely adjusted.
[ 0018 ] Zu der erfindungsgemäßen Lichtbogendrahtsprit z- vorrichtung gehören die abschmel zbaren Drähte , die bei Kontakt mit dem Lichtbogen schmel zen . Die Lichtbogendrahtspritzvorrichtung ist dazu eingerichtet , die Drähte fortlaufend in die Lichtbogenzone einzuspeisen . Die Zuführung erfolgt vorzugsweise ohne oder mit nur kurz zeitigen Unterbrechungen, beispielsweise mit Unterbrechungen im Millisekundenbereich . [ 0018 ] The arc wire spraying device according to the invention includes the consumable wires which melt upon contact with the arc. The arc wire spraying device is designed to continuously feed the wires into the arc zone. The feeding preferably takes place without or with only brief interruptions, for example with interruptions in the millisecond range.
[ 0019 ] Die Drähte weisen, soweit sie aus Legierungen bestehen, Hauptbestandteile und Nebenbestandteile auf . Die Hauptbestandteile einer Legierung sind insbesondere diej enigen Bestandteile , die den größten Anteil in Gew . -% in der Legierung ausmachen . Der Hauptbestandteil ist insbesondere das Grundmetall , aus welchem die Legierung besteht . [ 0019 ] The wires, insofar as they consist of alloys, have main components and secondary components. The main components of an alloy are in particular those components which make up the largest proportion in weight % in the alloy. The main component is in particular the base metal from which the alloy is composed.
[ 0020 ] Während der erste Draht aus einem alkalibeständigen, katalytisch aktiven Metall besteht , besteht der zweite Draht aus einem Material , das nicht alkalibeständig ist . Die Hauptbestandteile dieses Materials unterscheiden sich von denen der ersten Elektrode . Der Hauptbestandteil der Legierung des zweiten Drahts ist vorzugsweise Aluminium, Magnesium oder Zink . Durch die Verwendung von zwei Drähten als Elektroden kann eine Struktur aus Nickel-Molybdän und Aluminium, Magnesium oder Zink hergestellt werden, wobei der Aluminium- oder Zinkanteil in der Struktur nicht mit dem Nickel-Molybdänanteil der Struktur legiert ist . [ 0020 ] While the first wire consists of an alkali-resistant, catalytically active metal, the second wire consists of a material that is not alkali-resistant. The main components of this material differ from those of the first electrode. The main component of the alloy of the second wire is preferably aluminum, Magnesium or zinc. By using two wires as electrodes, a structure can be made of nickel-molybdenum and aluminum, magnesium or zinc, where the aluminum or zinc portion in the structure is not alloyed with the nickel-molybdenum portion of the structure.
[ 0021 ] Jeder Elektrode , d . h . j edem Draht , ist eine eigene Vorschubeinheit zugeordnet , die dazu eingerichtet ist , den j eweiligen Draht kontinuierlich in die Lichtbogenzone zu liefern . Die durch die erste und zweite Vorschubeinheit vorgegebenen Zuführraten sind voneinander unabhängig einstellbar, indem die Vorschubeinheiten voneinander unabhängig in ihren Fördergeschwindigkeiten einstellbar sind . Hierdurch kann das Verhältnis von Nickelmolybdänlegierung zu Aluminium bzw . Magnesium oder Zink in der Beschichtung präzise über die Zuführraten der beiden Drähte in die Lichtbogenzone eingestellt werden . Unter der Zuführrate wird dabei die pro Zeiteinheit zugeführte Materialmenge nach Volumen oder Gewicht verstanden . Die Zuführrate hängt von der Drahtstärke und der Fördergeschwindigkeit ab . [ 0021 ] Each electrode, i.e. each wire, is assigned its own feed unit which is designed to continuously feed the respective wire into the arc zone. The feed rates specified by the first and second feed units can be adjusted independently of one another by independently adjusting the feed speeds of the feed units. This allows the ratio of nickel-molybdenum alloy to aluminum or magnesium or zinc in the coating to be precisely adjusted via the feed rates of the two wires into the arc zone. The feed rate is understood to mean the amount of material fed per unit of time by volume or weight. The feed rate depends on the wire thickness and the feed speed.
[ 0022 ] Die Legierung des ersten Drahts enthält insbesondere einen Anteil von 1 bis 32 Gew . -% Molybdän, vorzugsweise einen Anteil von 15 bis 25 Gew . -% Molybdän, besonders bevorzugt einen Anteil von 17 bis 22 Gew . -% Molybdän, wodurch die erzeugte Beschichtung besonders gute katalytische Aktivität aufweist . [ 0022 ] The alloy of the first wire contains in particular a proportion of 1 to 32 wt. % molybdenum, preferably a proportion of 15 to 25 wt. % molybdenum, particularly preferably a proportion of 17 to 22 wt. % molybdenum, whereby the coating produced has particularly good catalytic activity.
[ 0023 ] Vorzugsweise enthält die Legierung des ersten Drahts zumindest einen der nachfolgenden Nebenbestandteile : Eisen, Wol fram, Kupfer, Cobalt , Silber, Titan, Chrom, Niob und Tantal . Hierdurch kann die katalytische Aktivität der erzeugten Schicht weiter verbessert werden . Unter Nebenbe- standteilen einer Legierung versteht man Zusätze der Legierung, die nicht in einer solchen Menge vorhanden sind, dass sie zu den Hauptbestandteilen zählen. Insbesondere enthält die Legierung des ersten Drahts einen Anteil von 0,05 bis 12 Gew.-% Eisen, einen Anteil von 0,05 bis 10 Gew.-% Wolfram und/oder einen Anteil von 0,05 bis 10 Gew.-% Chrom. Vorzugsweise enthält die Legierung einen oder mehrere Bestandteile mit folgenden Anteilen: von 3 bis 8 Gew.-% Eisen, 0,5 bis 7 Gew.-% Wolfram und/oder 0,5 bis 8 Gew.-% Chrom. [ 0023 ] Preferably, the alloy of the first wire contains at least one of the following minor components: iron, tungsten, copper, cobalt, silver, titanium, chromium, niobium and tantalum. This can further improve the catalytic activity of the layer produced. Components of an alloy are understood to mean additions to the alloy which are not present in such an amount that they are among the main components. In particular, the alloy of the first wire contains a proportion of 0.05 to 12 wt.% iron, a proportion of 0.05 to 10 wt.% tungsten and/or a proportion of 0.05 to 10 wt.% chromium. Preferably, the alloy contains one or more components with the following proportions: from 3 to 8 wt.% iron, 0.5 to 7 wt.% tungsten and/or 0.5 to 8 wt.% chromium.
[0024] Die Lichtbogendrahtsprit zvorrichtung weist insbesondere eine Düse auf, die zum Leiten eines die Lichtbogenzone durchströmenden Gasstroms eingerichtet ist, wobei das in der Lichtbogenzone auf geschmolzene Drahtmaterial in einem Sprühkegel in Richtung des Trägerkörpers des herzustellenden Elektrodenkörpers beschleunigt wird. Durch den Gasstrom kann das auf geschmolzene Drahtmaterial insbesondere vermischt und zerstäubt werden, d.h. die Tröpfchen des auf geschmolzenen Drahtmaterials werden z.B. durch die im Flug auf tretenden Scherkräfte zerkleinert. Der Gasstrom kann ein Reingasstrom oder ein Mischgasstrom, z.B. ein Luftstrom sein. Das Gas kann ein reaktionsträges Gas oder ein Inertgas, insbesondere ein Edelgas, wie z.B. Argon, sein. Der Stickstoff oder ein sonstiges reaktionsträges Gas verhindert eine Oxidation des auf geschmolzenen Drahtmaterials vor dem Auftreffen des Drahtmaterials auf der Oberfläche des Trägerkörpers. Dadurch kann sich auf der Oberfläche des Trägerkörpers eine Schicht aus abgeschmolzenem Drahtmaterial bilden. [0024] The arc wire spraying device has in particular a nozzle which is designed to direct a gas flow through the arc zone, whereby the wire material molten in the arc zone is accelerated in a spray cone in the direction of the carrier body of the electrode body to be produced. The gas flow can in particular mix and atomize the molten wire material, i.e. the droplets of the molten wire material are broken down, for example, by the shear forces occurring in flight. The gas flow can be a pure gas flow or a mixed gas flow, e.g. an air flow. The gas can be an inert gas or an inert gas, in particular a noble gas such as argon. The nitrogen or another inert gas prevents oxidation of the molten wire material before the wire material hits the surface of the carrier body. This allows a layer of melted wire material to form on the surface of the carrier body.
[0025] Die Düse ist insbesondere derart angeordnet, dass der Sprühkegel in einem vorbestimmten Winkel von der Lichtbogendrahtspritzvorrichtung versprüht wird und auf den Trägerkörper auftrifft. Der Winkel zwischen Sprühkegel und Oberfläche des Trägerkörpers kann beispielsweise zwischen 70° und 110° liegen, vorzugsweise zwischen 80° und 100°, besonders bevorzugt zumindest im Wesentlichen 90° betragen. [0025] The nozzle is arranged in particular such that the spray cone is sprayed at a predetermined angle by the arc wire spraying device and impinges on the carrier body. The angle between the spray cone and the surface of the carrier body can be, for example, between 70° and 110°, preferably between 80° and 100°, particularly preferably at least substantially 90°.
[0026] Insbesondere ist der Sprühkegel, zumindest im Wesentlichen, horizontal oder vertikal zu der Düse ausgerichtet. Wenn der Sprühkegel vertikal zu der Düse ausgerichtet ist, wirken die Beschleunigungskräfte des Gasstroms und die Schwerkraft parallel auf die im Gasstrom enthaltenen Tröpfchen. Wenn der Sprühkegel, zumindest im Wesentlichen horizontal zu der Düse ausgerichtet ist, wirkt die Schwerkraft quer zur Flugrichtung der Tröpfchen, so dass ein gewisser Anteil der Tröpfchen im Gasstrom den Sprühkegel verlassen kann. Der Abstand zwischen der Lichtbogenzone und der Oberfläche des Trägerkörpers liegt vorzugsweise in einem Bereich von 100 mm bis 500 mm. [0026] In particular, the spray cone is aligned, at least substantially, horizontally or vertically to the nozzle. If the spray cone is aligned vertically to the nozzle, the acceleration forces of the gas flow and gravity act in parallel on the droplets contained in the gas flow. If the spray cone is aligned, at least substantially horizontally to the nozzle, gravity acts transversely to the direction of flight of the droplets, so that a certain proportion of the droplets in the gas flow can leave the spray cone. The distance between the arc zone and the surface of the carrier body is preferably in a range of 100 mm to 500 mm.
[0027] Insbesondere umhüllt der Gasstrom das in der Lichtbogenzone auf geschmolzene Drahtmaterial zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig. Der Gasstrom kann so einen den Tröpfchenstrom einhüllenden, schützenden Mantel bilden . [0027] In particular, the gas stream at least partially, preferably completely, envelops the wire material melted in the arc zone. The gas stream can thus form a protective sheath enveloping the droplet stream.
[0028] Es wird bevorzugt, dass die erste Elektrode mit einem positiven Pol der Stromquelle und die zweite Elektrode mit einem negativen Pol der Stromquelle verbunden sind. Die erste Elektrode kann hierdurch die Anode und die zweite Elektrode die Kathode für den Lichtbogen bilden. Die Anode kann um 200°C bis zu 500°C heißer als die Kathode sein. Je nach erforderlicher Schmelztemperatur des Drahts kann so die Polarität der Schaltung angepasst werden . Alternativ kann die erste Elektrode an den negativen Pol der Stromquelle und die zweite Elektrode an den positiven Pol der Stromquelle angeschlossen sein . [0028] It is preferred that the first electrode is connected to a positive pole of the power source and the second electrode to a negative pole of the power source. The first electrode can thereby form the anode and the second electrode the cathode for the arc. The anode can be 200°C up to 500°C hotter than the cathode. Depending on the required melting temperature of the wire The polarity of the circuit can be adjusted in this way. Alternatively, the first electrode can be connected to the negative pole of the power source and the second electrode to the positive pole of the power source.
[ 0029 ] In einer alternativen Aus führungs form weist die Lichtbogendrahtsprit zvorrichtung eine dritte , hier als Kathode bezeichnete Elektrode auf , wobei die erste und die zweite Elektrode j eweils mit einem, z . B . dem positiven Pol von separaten Stromquellen verbunden sind und die dritte Elektrode mit dem j eweils anderen Pol der beiden separaten Stromquellen verbunden ist . Umgekehrt können auch die erste und die zweite Elektrode j eweils an einem negativen Pol von separaten Stromquellen angeschlossen sein . Auch kann der höherschmel zende Draht an den positiven Pol seiner Quelle und der niedrigschmel zende Draht an den negativen Pol seiner Quelle angeschlossen sein . Die dritte Elektrode ist an den j eweils anderen Pol der beiden Quellen angeschlossen . Die Kathode besteht aus einem beständigen Werkstof f , z . B . Wol fram, der im Lichtbogen nicht abschmel zbar ist . [ 0029 ] In an alternative embodiment, the arc wire spraying device has a third electrode, referred to here as the cathode, wherein the first and the second electrode are each connected to one, e.g. the positive pole of separate power sources and the third electrode is connected to the other pole of the two separate power sources. Conversely, the first and the second electrode can each be connected to a negative pole of separate power sources. The higher-melting wire can also be connected to the positive pole of its source and the lower-melting wire to the negative pole of its source. The third electrode is connected to the other pole of the two sources. The cathode consists of a durable material, e.g. tungsten, which cannot be melted in the arc.
[ 0030 ] Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem durch ein Lichtbogendrahtsprit zverfahren zum Beschichten eines Trägerkörpers eines Elektrodenkörpers gelöst , das folgende Schritte umfasst : [ 0030 ] The object of the invention is also achieved by an arc wire spraying method for coating a carrier body of an electrode body, which comprises the following steps:
- Das Aufrechterhalten eines Lichtbogens in einer Lichtbogenzone mit wenigstens zwei Elektroden, wobei mindestens die Elektroden als durch den Lichtbogen abschmel zbare Drähte ausgebildet sind, wobei einer der Drähte aus einer Legierung hergestellt ist , die wenigstens Nickel und Molybdän als Hauptbestandteile enthält : und - kontinuierliches Zuführen der Drähte in die Lichtbogenzone . - Maintaining an arc in an arc zone with at least two electrodes, wherein at least the electrodes are designed as wires which can be melted by the arc, wherein one of the wires is made of an alloy which contains at least nickel and molybdenum as main components: and - continuous feeding of the wires into the arc zone.
[0031] Sämtliche Merkmale und Vorteile, die in Bezug auf die erfindungsgemäße Lichtbogendrahtsprit zvorrichtung beschrieben wurden, sind ebenso auf das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar. [0031] All features and advantages described with respect to the arc wire spraying device according to the invention are also applicable to the method according to the invention.
[0032] Vorzugsweise entsteht durch das Einleiten des Gasstroms in die Lichtbogenzone ein Tröpfchenstrom des aufgeschmolzenen Drahtmaterials, der eine Stromgeschwindigkeit von 60 m/s, vorzugsweise 70 m/s besonders bevorzugt 80 m/s oder mehr erreicht. [0032] Preferably, by introducing the gas stream into the arc zone, a droplet stream of the molten wire material is created which reaches a flow velocity of 60 m/s, preferably 70 m/s, particularly preferably 80 m/s or more.
[0033] Weitere Einzelheiten sowie vorteilhafte Weiterbildungen oder Details der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, der Beschreibung und aus den Ansprüchen. Es zeigen : [0033] Further details as well as advantageous developments or details of the invention emerge from the drawings, the description and the claims. They show:
[0034] Figur 1 eine schematische Darstellung eines Beispiels der erfindungsgemäßen Lichtbogendrahtsprit zvorrichtung; [0034] Figure 1 is a schematic representation of an example of the arc wire spraying device according to the invention;
[0035] Figur 2 eine schematische Detailansicht des Elektrodenkörpers mit erzeugter Beschichtung; [0035] Figure 2 is a schematic detailed view of the electrode body with produced coating;
[0036] Figuren 3a bis 3c mehrere Beispiele, wie der Lichtbogendrahtbrenner relativ zu dem Elektrodenkörper angeordnet sein kann; und [0036] Figures 3a to 3c show several examples of how the arc wire torch can be arranged relative to the electrode body; and
[0037] Figuren 4a bis 4b mehrere Beispiele dafür, wie die Elektroden mit der Stromquelle beschältet sind. [0037] Figures 4a to 4b show several examples of how the electrodes are connected to the power source.
[0038] Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Beispiels der erfindungsgemäßen Lichtbogendrahtsprit zvor- richtung 10 . In Figur 1 ist eine Art von Lichtbogendrahtspritzvorrichtung 10 dargestellt , wobei die Lichtbogendrahtspritzvorrichtung 10 j edoch für j ede Art von Lichtbogendrahtspritzvorrichtung stehen kann, an der das erfindungsgemäße Konzept mit einem in einer Lichtbogenzone abschmel zender Draht als Elektrode , der aus einer Legierung hergestellt ist , die hauptsächlich Nickel und Molybdän enthält , verwirklicht werden kann . [0038] Figure 1 shows a schematic view of a Example of the arc wire spraying device 10 according to the invention. Figure 1 shows one type of arc wire spraying device 10, but the arc wire spraying device 10 can stand for any type of arc wire spraying device on which the inventive concept can be implemented with a wire melting in an arc zone as an electrode, which wire is made of an alloy that mainly contains nickel and molybdenum.
[ 0039 ] Die Lichtbogendrahtsprit zvorrichtung 10 ist zum Beschichten eines Trägerkörpers 30 zur Erzeugung eines Elektrodenkörpers K vorgesehen . Der Trägerkörper 30 kann z . B . durch ein Blech, eine Metallplatte oder auch einen nichteben geformten Körper aus Metall oder einem anderen elektrisch leitfähigen Stof f gebildet sein . [ 0039 ] The arc wire spraying device 10 is provided for coating a carrier body 30 to produce an electrode body K. The carrier body 30 can be formed, for example, by a sheet metal, a metal plate or also a non-planar body made of metal or another electrically conductive material.
[ 0040 ] Die Lichtbogendrahtsprit zvorrichtung 10 weist einen Lichtbogendrahtbrenner 11 mit zwei Elektroden 12 und 13 auf , die an eine Stromquelle 14 angeschlossen sind . Die Stromquelle 14 hat vorzugsweise eine fallende Strom/Span- nungs-Kennlinie . Sie kann außerdem eine Kommunikationsschnittstelle aufweisen, um mit anderen Komponenten Information aus zutauschen . [ 0040 ] The arc wire spraying device 10 has an arc wire torch 11 with two electrodes 12 and 13 which are connected to a power source 14. The power source 14 preferably has a falling current/voltage characteristic. It can also have a communication interface in order to exchange information with other components.
[ 0041 ] Zwischen der ersten Elektrode 12 und der zweiten Elektrode 13 wird in einer Lichtbogenzone 15 ein Lichtbogen 16 von der Stromquelle 14 unterhalten . Die erste Elektrode[ 0041 ] Between the first electrode 12 and the second electrode 13, an arc 16 is maintained by the power source 14 in an arc zone 15. The first electrode
12 ist durch einen ersten Draht 17 und die zweite Elektrode12 is connected by a first wire 17 and the second electrode
13 ist durch einen zweiten Draht 18 ausgebildet . Der erste Draht 17 und der zweite Draht 18 sind in dem Lichtbogen 16 in der Lichtbogenzone 15 abschmel zbar und werden seitlich in einer Ebene in die Lichtbogenzone 15 nachgeführt . [ 0042 ] Die Lichtbogendrahtsprit zvorrichtung 10 weist hierfür außerdem eine Vorschubeinrichtung 19 auf , die dazu eingerichtet ist , die beiden Drähte 17 , 18 der Lichtbogenzone 15 kontinuierlich zuzuführen, in welcher die Drähte 17 und 18 durch den Lichtbogen 16 abgeschmol zen werden . Die Vorschubeinrichtung 19 weist eine erste Vorschubeinheit 20 und eine zweite Vorschubeinheit 21 auf , die j eweils einem der Drähte 17 , 18 zugeordnet sind . Die erste Vorschubeinheit 20 ist dazu eingerichtet , den ersten Draht 17 mit einer einstellbaren Zuführrate der Lichtbogenzone 15 zuzuführen, während die zweite Vorschubeinheit 21 dazu eingerichtet ist , den zweiten Draht 18 mit einer einstellbaren Zuführrate der Lichtbogenzone 15 zuzuführen . Der erste Draht 17 und auch der zweite Draht 18 werden j eweils aus einem nicht weiter dargestellten Reservoir bezogen, welches beispielsweise durch abrollbare Drahtrollen gebildet sein kann . 13 is formed by a second wire 18. The first wire 17 and the second wire 18 can be melted in the arc 16 in the arc zone 15 and are guided laterally in a plane into the arc zone 15. [ 0042 ] For this purpose, the arc wire spraying device 10 also has a feed device 19 which is designed to continuously feed the two wires 17, 18 to the arc zone 15, in which the wires 17 and 18 are melted by the arc 16. The feed device 19 has a first feed unit 20 and a second feed unit 21, each of which is assigned to one of the wires 17, 18. The first feed unit 20 is designed to feed the first wire 17 to the arc zone 15 at an adjustable feed rate, while the second feed unit 21 is designed to feed the second wire 18 to the arc zone 15 at an adjustable feed rate. The first wire 17 and also the second wire 18 are each obtained from a reservoir not shown in detail, which can be formed, for example, by unrollable wire rolls.
[ 0043 ] Der erste und der zweite Draht 17 und 18 sind mit der Stromquelle 14 über einen ersten Kontakt 22 und einen zweiten Kontakt 23 an dieser angeschlossen . Die Lichtbogendrahtspritzvorrichtung 10 weist außerdem eine Düse 24 auf , die dazu eingerichtet ist , einen Gasstrom 25 in die Lichtbogenzone 15 einzuleiten . [ 0043 ] The first and second wires 17 and 18 are connected to the power source 14 via a first contact 22 and a second contact 23. The arc wire spraying device 10 also has a nozzle 24 which is designed to introduce a gas flow 25 into the arc zone 15.
[ 0044 ] In dem in Figur 1 gezeigten Beispiel ist der erste Draht 17 aus einer Legierung hergestellt , die Nickel und Molybdän als Hauptbestandteile enthält . Der zweite Draht 18 ist hingegen aus einer Legierung hergestellt , deren Hauptbestandteil Aluminium ist . Der erste Draht 17 ist über die Kontaktierung 22 vorzugsweise mit dem Pluspol der Stromquelle 14 verbunden, während der zweite Draht 18 über die Kontaktierung 23 mit dem anderen Pol der Stromquelle 14 verbunden ist . Eine umgekehrte Polung zu der in Figur 1 gezeigten Polung ist ebenfalls möglich . [ 0044 ] In the example shown in Figure 1, the first wire 17 is made of an alloy containing nickel and molybdenum as the main components. The second wire 18, however, is made of an alloy whose main component is aluminum. The first wire 17 is preferably connected to the positive pole of the power source 14 via the contact 22, while the second wire 18 is connected to the positive pole of the power source 14 via the contact 22. the contact 23 is connected to the other pole of the power source 14. A reverse polarity to the polarity shown in Figure 1 is also possible.
[ 0045 ] Die in Figur 1 gezeigte Lichtbogendrahtsprit zvor- richtung 10 weist außerdem eine Steuereinrichtung 26 auf , die mit den Vorschubeinheiten 20 , 21 und der Stromquelle 14 kommunikativ verbunden sein kann . Zusätzlich kann die Steuereinrichtung 26 auch mit der Düse 24 oder einem den Gasstrom der Düse regulierenden Element kommunikativ verbunden sein . [ 0045 ] The arc wire spraying device 10 shown in Figure 1 also has a control device 26 which can be communicatively connected to the feed units 20, 21 and the power source 14. In addition, the control device 26 can also be communicatively connected to the nozzle 24 or an element regulating the gas flow of the nozzle.
[ 0046 ] Die Stromquelle 14 ist steuerbar, beispielsweise kann der Stromquelle 14 von der Steuereinrichtung 26 eine gewünschte Stromstärke , eine gewünschte Spannung oder eine gewünschte Kennlinie vorgegeben werden . Die Steuereinrichtung 26 kann außerdem dazu eingerichtet sein, die Zuführraten der ersten Vorschubeinheit 20 und der zweiten Vorschubeinheit 21 separat voneinander einzustellen . Die Zuführraten werden durch die Fördergeschwindigkeiten der beiden Vorschubeinheiten 20 , 21 bestimmt . [ 0046 ] The power source 14 is controllable, for example the control device 26 can predetermine a desired current intensity, a desired voltage or a desired characteristic curve for the power source 14. The control device 26 can also be set up to set the feed rates of the first feed unit 20 and the second feed unit 21 separately from one another. The feed rates are determined by the conveying speeds of the two feed units 20, 21.
[ 0047 ] Die Steuereinrichtung 26 kann beispielsweise die Zuführraten der beiden Drähte 17 , 18 in einem gewünschten Verhältnis von z . B . 1 : 2 einstellen, wodurch sich ein passender Strom der Stromquelle 14 einstellt . Das Verhältnis der beiden Zuführraten ergibt sich aus dem gewünschten Verhältnis von Nickel/Molybdän-Legierung und Aluminium in der Beschichtung, in der eine unlegierte Mischung von Nickel- Molybdän und Aluminium erzeugt wird . Die Steuereinrichtung 26 kann die Zuführraten entsprechend dem erfassten Strom (vorzugsweise im festen Verhältnis zueinander ) vergrößern oder verkleinern, um eine gewünschte Stromstärke zu erzielen . [ 0048 ] Außerdem kann die Steuereinrichtung 26 dazu eingerichtet sein, der Stromquelle eine passende Spannung vorzugeben oder den Gasstrom 25 zu regulieren . [ 0047 ] The control device 26 can, for example, set the feed rates of the two wires 17, 18 in a desired ratio of e.g. 1:2, which sets a suitable current of the power source 14. The ratio of the two feed rates results from the desired ratio of nickel/molybdenum alloy and aluminum in the coating, in which an unalloyed mixture of nickel, molybdenum and aluminum is produced. The control device 26 can increase or decrease the feed rates according to the detected current (preferably in a fixed ratio to one another) in order to achieve a desired current strength. [ 0048 ] In addition, the control device 26 can be designed to provide the power source with an appropriate voltage or to regulate the gas flow 25.
[ 0049 ] Die Steuereinrichtung 26 kann zur Einstellung der Parameter ( Zuführraten der Vorschubeinheiten und Stromstärke , Spannung, Kennlinientyp usw . ) beispielsweise auf in einer Speichereinrichtung 27 hinterlegte Daten, wie z . B . Modelle , zugrei fen . Die in der Speichereinrichtung 27 hinterlegten Modelle können einen Zusammenhang zwischen den einzelnen Parametern und der voraussichtlichen Zusammensetzung der erzeugten Beschichtung beschreiben . So können in den hinterlegten Modellen vorgegebene Zusammensetzungen von Nickelmolybdän zu Aluminium oder Zink ein oder mehrere Parametersätze zugeordnet sein, mit denen die Zusammensetzung in der Beschichtung erreichbar ist . [ 0049 ] The control device 26 can access data, such as models, stored in a memory device 27 for setting the parameters (feed rates of the feed units and current intensity, voltage, characteristic curve type, etc.). The models stored in the memory device 27 can describe a relationship between the individual parameters and the expected composition of the coating produced. For example, predetermined compositions of nickel molybdenum to aluminum or zinc can be assigned one or more parameter sets in the stored models, with which the composition can be achieved in the coating.
[ 0050 ] Der in der Lichtbogenzone 15 eingeleitete Gasstrom 25 durchmischt und beschleunigt das in dem Lichtbogen 16 auf geschmol zene Drahtmaterial 28 in einem Sprühkegel 29 in Richtung des Trägerkörpers 30 . Das geschmol zene Drahtmaterial 28 wird dabei von dem Gasstrom 25 vorzugsweise vollständig eingehüllt . Das Gas des Gasstroms ist beispielsweise Stickstof f , so dass eine Oxidation des geschmol zenen Materials 28 im Sprühkegel 29 zumindest größtenteils vermieden werden kann . Das in Richtung des Trägerkörpers 30 beschleunigte Drahtmaterial 28 bildet an der Oberfläche 40 Trägerkörpers 30 eine erzeugte Schicht 32 aus . [ 0050 ] The gas stream 25 introduced into the arc zone 15 mixes and accelerates the wire material 28 molten in the arc 16 in a spray cone 29 in the direction of the carrier body 30 . The molten wire material 28 is preferably completely enveloped by the gas stream 25 . The gas of the gas stream is, for example, nitrogen, so that oxidation of the molten material 28 in the spray cone 29 can be at least largely avoided. The wire material 28 accelerated in the direction of the carrier body 30 forms a generated layer 32 on the surface 40 of the carrier body 30 .
[ 0051 ] Der in Figur 1 gezeigte Elektrodenkörper K weist zwischen dem Trägerkörper 30 und der Schicht 32 eine Grundschicht 31 auf , welche aus einer Nickellegierung oder einer Nickel-Aluminium-Legierung hergestellt ist . Die Grundschicht 31 kann beispielsweise mit einer Lichtbogendrahtspritzvorrichtung 10 der obigen Art aufgetragen werden, wobei j edoch dann der erste Draht 17 und der zweite Draht 18 j eweils aus einer Nickel- oder Nickel-Aluminium-Legierung hergestellt sein kann . Anstelle dieses Zweidrahtbrenners kann zur Erzeugung der Grundschicht 31 auch ein Eindrahtbrenner vorgesehen werden . [ 0051 ] The electrode body K shown in Figure 1 has between the carrier body 30 and the layer 32 a base layer 31 which consists of a nickel alloy or a Nickel-aluminium alloy. The base layer 31 can be applied, for example, using an arc wire spraying device 10 of the above type, but then the first wire 17 and the second wire 18 can each be made of a nickel or nickel-aluminium alloy. Instead of this two-wire burner, a single-wire burner can also be provided for producing the base layer 31.
[ 0052 ] Figur 2 zeigt eine Detailansicht des Elektrodenkörpers K mit dem Trägerkörper, der Grundschicht 31 und der mit der Lichtbogendrahtsprit zvorrichtung 10 auf getragenen Schicht 32 . Die aufgetragene Schicht 32 weist eine Struktur[ 0052 ] Figure 2 shows a detailed view of the electrode body K with the carrier body, the base layer 31 and the layer 32 applied with the arc wire spraying device 10. The applied layer 32 has a structure
33 aus Nickel-Molybdän ( in Figur 2 schraf fiert dargestellt ) und eine weitere Struktur 34 aus Aluminium ( in Figur 2 nicht schraf fiert dargestellt ) auf , die miteinander derart vermischt sind, dass ein Volumenverhältnis von Nickelmolybdänlegierung zu Aluminium möglichst im Verhältnis von 1 : 2 vorliegt . Die Aluminium-Struktur 34 erstreckt sich zusammenhängend von der Grundschicht 31 bis zu der Oberseite 0. Ebenso erstreckt sich die Struktur 33 zusammenhängend von der Grundschicht 31 bis zu der Oberseite 0. Die Aluminium- Struktur 34 kann mit einer Kaliumhydroxidlösung (mit Kalilauge ) aus der Schicht 32 ausgelaugt werden, so dass nach dem Auslaugen des Aluminiums nur noch die Nickelmolybdän- Struktur 33 übrig bleibt , die eine zusammenhängende , of fenporige , von Kapillaren durchzogene , hochaktive Schicht auf der Elektrodenplatte 30 bildet . Die Nickelmolybdän-Struktur33 made of nickel-molybdenum (shown hatched in Figure 2) and another structure 34 made of aluminum (not hatched in Figure 2), which are mixed together in such a way that the volume ratio of nickel-molybdenum alloy to aluminum is as close to 1:2 as possible. The aluminum structure 34 extends continuously from the base layer 31 to the top 0. The structure 33 also extends continuously from the base layer 31 to the top 0. The aluminum structure 34 can be leached out of the layer 32 with a potassium hydroxide solution (with potassium hydroxide solution), so that after the aluminum has been leached out, only the nickel-molybdenum structure 33 remains, which forms a continuous, open-pored, highly active layer on the electrode plate 30, permeated by capillaries. The nickel-molybdenum structure
34 weist eine Viel zahl an Kavitäten 36 auf , die über eine Viel zahl an Durchgängen 35 miteinander verbunden sind . 34 has a plurality of cavities 36 which are connected to one another via a plurality of passages 35.
[ 0053 ] Figuren 3a bis 3c zeigen mehrere unterschiedliche Beispiele , wie die Lichtbogendrahtsprit zvorrichtung 10 relativ zu dem Trägerkörper 30 angeordnet sein kann . [ 0053 ] Figures 3a to 3c show several different Examples of how the arc wire spray device 10 can be arranged relative to the carrier body 30.
[ 0054 ] In dem in Figur 1 gezeigten Beispiel ist die Lichtbogendrahtsprit zvorrichtung 10 vertikal über dem horizontal orientierten Trägerkörper 30 angeordnet , so dass die Hauptachse 37 des Sprühkegels 29 in einem Winkel von etwa 90 ° zu der Oberfläche 40 des Trägerkörpers 30 steht . [ 0054 ] In the example shown in Figure 1, the arc wire spraying device 10 is arranged vertically above the horizontally oriented carrier body 30 so that the main axis 37 of the spray cone 29 is at an angle of approximately 90 ° to the surface 40 of the carrier body 30.
[ 0055 ] In Figur 3a ist die Lichtbogendrahtsprit zvorrichtung 10 ebenfalls über dem Trägerkörper 30 angeordnet . Allerdings ist der Winkel 38 zwischen der Hauptachse 37 des Sprühkegels 29 und der Oberfläche 40 des Trägerkörpers 30 in diesem Beispiel kleiner als 90 ° . [ 0055 ] In Figure 3a, the arc wire spraying device 10 is also arranged above the carrier body 30. However, the angle 38 between the main axis 37 of the spray cone 29 and the surface 40 of the carrier body 30 is smaller than 90° in this example.
[ 0056 ] In Figur 3b ist ein Beispiel gezeigt , bei welchem die Lichtbogendrahtsprit zvorrichtung 10 neben dem Trägerkörper 30 angeordnet ist . Diese Anordnung wird auch als hori zontale Anordnung bezeichnet . Die Hauptachse 37 des aus der Lichtbogendrahtsprit zvorrichtung 10 austretenden Sprühkegels 29 ist etwa 90 ° zu der Oberfläche 40 Trägerkörpers 30 angeordnet . [ 0056 ] Figure 3b shows an example in which the arc wire spraying device 10 is arranged next to the carrier body 30. This arrangement is also referred to as a horizontal arrangement. The main axis 37 of the spray cone 29 emerging from the arc wire spraying device 10 is arranged at approximately 90° to the surface 40 of the carrier body 30.
[ 0057 ] Figur 3c zeigt schließlich ein weiteres Beispiel einer hori zontalen Anordnung, wobei j edoch der Winkel 38 zwischen der Hauptachse 37 des Sprühkegels 29 , der aus der Lichtbogendrahtsprit zvorrichtung 10 austritt , relativ zu der Oberfläche 40 des Trägerkörpers 30 kleiner als 90 ° ist . [ 0057 ] Figure 3c finally shows another example of a horizontal arrangement, however, the angle 38 between the main axis 37 of the spray cone 29 emerging from the arc wire spraying device 10 relative to the surface 40 of the carrier body 30 is less than 90 °.
[ 0058 ] In Figur 4a ist ein Ersatzschaltbild der Beschaltung der Lichtbogendrahtsprit zvorrichtung 10 beispielhaft abgebildet . Die erste Elektrode 12 ist durch den ersten Draht 17 gebildet und mit dem Pluspol der Stromquelle 14 verbunden . Die zweite Elektrode 13 bzw . der zweite Draht 18 ist mit dem negativen Pol der Stromquelle 14 verbunden. Zwischen den beiden Drahtspitzen der beiden Drähte 17 und 18 ist ein Lichtbogen 16 ausgebildet. Die Polung der beiden Drähte kann ebenfalls umgekehrt ausgebildet sein. [ 0058 ] Figure 4a shows an equivalent circuit diagram of the wiring of the arc wire spraying device 10 as an example. The first electrode 12 is formed by the first wire 17 and is connected to the positive pole of the power source 14. The second electrode 13 or the second wire 18 is connected to the negative pole of the power source 14. An arc 16 is formed between the two wire tips of the two wires 17 and 18. The polarity of the two wires can also be reversed.
[0059] In Figur 4b ist ein weiteres Ausführungsbeispiel im Ersatzschaltbild abgebildet. In dem in Figur 4b gezeigten Beispiel weist die Lichtbogendrahtsprit zvorrichtung 10 zwei Stromquellen 14' und 14' ' auf. Die erste Stromquelle 14' ist mit der ersten Elektrode 12 bzw. dem ersten Draht 17 verbunden, wobei diese mit dem positiven Pol der ersten Stromquelle 14' verbunden sind. Der positive (oder negative) Pol der zweiten Stromquelle 14' ' ist mit der zweiten Elektrode 13 bzw. dem zweiten Draht 18 verbunden. Die jeweils anderen Pole der beiden Stromquellen 14 ' und 14 ' ' sind mit einer dritten, nicht abschmelzenden Elektrode 39 verbunden, die ebenfalls in der Lichtbogenzone 15 angeordnet ist. Zwischen der ersten Elektrode 12 und der dritten Elektrode 39 und zwischen der zweiten Elektrode 13 und der dritten Elektrode 39 sind jeweils Lichtbogen 16' und 16' ' ausgebildet. Die dritte Elektrode 39 ist vorzugsweise aus einem in dem Lichtbogen 16' bzw. 16' ' nicht abschmelzbarem Material hergestellt. [0059] Figure 4b shows a further embodiment in the equivalent circuit diagram. In the example shown in Figure 4b, the arc wire spraying device 10 has two power sources 14' and 14''. The first power source 14' is connected to the first electrode 12 or the first wire 17, which are connected to the positive pole of the first power source 14'. The positive (or negative) pole of the second power source 14'' is connected to the second electrode 13 or the second wire 18. The other poles of the two power sources 14' and 14'' are connected to a third, non-consumable electrode 39, which is also arranged in the arc zone 15. Arcs 16' and 16'' are formed between the first electrode 12 and the third electrode 39 and between the second electrode 13 and the third electrode 39. The third electrode 39 is preferably made of a material that cannot be melted in the arc 16' or 16''.
[0060] Der erfindungsgemäße Elektrodenkörper K weist eine aktive Schicht 32 aus einer Nickel-Molybdän-Legierung auf, die von einem dichten, an der Oberseite 0 offenen, zusammenhängenden Kapillarnetz durchzogen ist. Unmittelbar nach der Herstellung des Elektrodenkörpers K ist das Kapillarnetz noch mit einem alkaliempfindlichen Füllmetall, z.B. Zink, Aluminium, Magnesium oder dergleichen gefüllt, das in einem Formierungsschritt, z.B. bei Erstinbetriebnahme des Elektrodenkörpers als Elektrode in einem Elektrolyseur, aus dem Kapillarnetz herausgelöst wird . Die zugehörige erfindungsgemäße Lichtbogendrahtsprit zvorrichtung 10 umfasst einen Zweidrahtbrenner, bei dem zwischen zwei Drähten 17 , 18 ein Lichtbogen 16 unterhalten wird . Die Drähte 17 , 18 bestehen aus unterschiedlichen Metallen mit unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften . Sie werden dem Lichtbogen 16 kontinuierlich zugeführt . Der Draht 17 ist aus einer Legierung hergestellt , die wenigstens Nickel und Molybdän als Hauptbestandteile enthält . Der andere Draht dient zur Erzeugung zusammenhängender Einlagerungen aus alkaliempfindlichem Metall in der Nickel-Molybdän-Schicht . Die Erfindung ermöglicht das Beschichten des Trägerkörpers 30 mit einer möglichst exakten Dosierung der Nickel- und Molybdän-Bestandteile einerseits und des Füllmetalls andererseits . Durch Nutzung eines Lichtbogendrahtsprit zverf ährens können große Flächen in einem relativ kurz zeitigen Beschichtungsprozess beschichtet werden . [0060] The electrode body K according to the invention has an active layer 32 made of a nickel-molybdenum alloy, which is penetrated by a dense, coherent capillary network that is open at the top 0. Immediately after the electrode body K has been produced, the capillary network is filled with an alkali-sensitive filler metal, e.g. zinc, aluminum, magnesium or the like, which is formed in a forming step, e.g. when the electrode body is first put into operation as an electrode in an electrolyzer, from the capillary network is released. The associated arc wire spraying device 10 according to the invention comprises a two-wire torch in which an arc 16 is maintained between two wires 17, 18. The wires 17, 18 consist of different metals with different physical and chemical properties. They are continuously fed to the arc 16. The wire 17 is made of an alloy that contains at least nickel and molybdenum as main components. The other wire is used to produce coherent deposits of alkali-sensitive metal in the nickel-molybdenum layer. The invention enables the carrier body 30 to be coated with the most precise possible dosage of the nickel and molybdenum components on the one hand and the filler metal on the other. By using an arc wire spraying process, large areas can be coated in a relatively short coating process.
Be zugs Zeichen : Reference symbol:
10 Lichtbogendrahtsprit z Vorrichtung 10 Arc wire spray device
11 Lichtbogendrahtbrenner 11 arc wire torches
12 erste Elektrode 12 first electrode
13 zweite Elektrode 13 second electrode
14 Stromquelle 14 power source
15 Lichtbogen zone 15 arc zone
16 Lichtbogen 16 arcs
17 erster Draht 17 first wire
18 zweiter Draht 18 second wire
19 Vorschubeinrichtung 19 feed device
20 erste Vorschubeinheit 20 first feed unit
21 zweite Vorschubeinheit 21 second feed unit
22 erster Kontakt 22 first contact
23 zweiter Kontakt 23 second contact
24 Düse 24 nozzle
25 Gasstrom 25 gas stream
26 Steuereinrichtung 26 control device
27 Spei ehe reinrichtung 27 storage device
28 auf geschmol zenes Drahtmaterial 28 on molten wire material
29 Sprühkegel 29 spray cones
K Elektrodenkörper K electrode body
30 Trägerkörper 30 carrier bodies
31 Grundschicht 31 base layer
32 aufgetragene Schicht 32 applied layers
33 Nickelmolybdän- Struktur 33 nickel molybdenum structure
34 Aluminium- Struktur 34 aluminum structure
35 Durchgänge 35 rounds
36 Kavitäten 36 cavities
37 Hauptachse des Sprühkegels 37 Main axis of the spray cone
38 Winkel 38 angles
39 dritte Elektrode 39 third electrode
40 Nickeloberfläche des Elektrodenkörpers 40 Nickel surface of the electrode body
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102023116458.9 | 2023-06-22 | ||
| DE102023116458.9A DE102023116458A1 (en) | 2023-06-22 | 2023-06-22 | Electrode body and arc wire spraying device and method for producing an electrode body |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2024261241A1 true WO2024261241A1 (en) | 2024-12-26 |
Family
ID=91700030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2024/067434 Pending WO2024261241A1 (en) | 2023-06-22 | 2024-06-21 | Electrode body, arc wire spray device, and method for producing an electrode body |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102023116458A1 (en) |
| WO (1) | WO2024261241A1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4116804A (en) * | 1976-11-17 | 1978-09-26 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Catalytically active porous nickel electrodes |
| US4251478A (en) * | 1979-09-24 | 1981-02-17 | Ppg Industries, Inc. | Porous nickel cathode |
| EP0048284B1 (en) * | 1980-08-28 | 1987-02-04 | Olin Corporation | Improved raney alloy coated cathode for chlor-alkali cells and method for producing the same |
| US20070278108A1 (en) * | 2006-06-01 | 2007-12-06 | General Electric Company | Method of forming a porous nickel coating, and related articles and compositions |
| EP4198174A1 (en) * | 2021-12-16 | 2023-06-21 | Industrie De Nora S.P.A. | Nickel-based anode for oxygen evolution |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4323595A (en) * | 1979-01-24 | 1982-04-06 | Ppg Industries, Inc. | Nickel-molybdenum cathode |
| AU5889880A (en) * | 1979-07-02 | 1981-01-15 | Olin Corporation | Manufacture of low overvoltage electrodes by cathodic sputtering |
-
2023
- 2023-06-22 DE DE102023116458.9A patent/DE102023116458A1/en active Pending
-
2024
- 2024-06-21 WO PCT/EP2024/067434 patent/WO2024261241A1/en active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4116804A (en) * | 1976-11-17 | 1978-09-26 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Catalytically active porous nickel electrodes |
| US4251478A (en) * | 1979-09-24 | 1981-02-17 | Ppg Industries, Inc. | Porous nickel cathode |
| EP0048284B1 (en) * | 1980-08-28 | 1987-02-04 | Olin Corporation | Improved raney alloy coated cathode for chlor-alkali cells and method for producing the same |
| US20070278108A1 (en) * | 2006-06-01 | 2007-12-06 | General Electric Company | Method of forming a porous nickel coating, and related articles and compositions |
| EP4198174A1 (en) * | 2021-12-16 | 2023-06-21 | Industrie De Nora S.P.A. | Nickel-based anode for oxygen evolution |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| ANDREA KELLENBERGERNICOLAE VASZILCSINWALTRAUT BRANDLNARCIS DUTEANU: "Kinetics of hydrogen evolution reaction on skeleton nickel and nickel-titanium electrodes obtained by thermal arc spraying technique", INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, vol. 32, no. 15, October 2007 (2007-10-01), pages 3258 - 3265, XP022300506, DOI: 10.1016/j.ijhydene.2007.02.028 |
| GÜNTER SCHILLERASIF ANSARTAIKAI LIUREGINE REISSNER: "Development of Highly Effi cient Raney Nickel Electrodes for Alkaline Water Electrolysis", EUROPEAN HYDROGEN ENERGY CONFERENCE, 2018 |
| JOEL FOURNIERDANIELLE MIOUSSEJEAN-GABRIEL LEGOUX: "Wire-arc sprayed nickel based coating for hydrogen evolution reaction in alkaline solutions", INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, vol. 24, 1999, pages 519 - 528, XP004164808, DOI: 10.1016/S0360-3199(98)00101-3 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102023116458A1 (en) | 2024-12-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1239528B1 (en) | Process for preparing a multilayer electrode or membrane - electrode assembly, and gas diffusion electrode | |
| DE2640225A1 (en) | CATHODE FOR ELECTROLYSIS AND METHOD OF PRODUCING IT | |
| EP3666931B1 (en) | Process of fabricating a metal band having a chromium and chromium oxide coating using a trivalent chromium containing electrolyte | |
| DE2638995A1 (en) | METHOD OF MANUFACTURING A CATHOD FOR CHLORALKALINE ELECTROLYSIS | |
| DE3001946A1 (en) | NICKEL MOLYBDAEN CATHODE | |
| DE2462448A1 (en) | FLAT METAL OBJECT, PROCESS FOR ITS MANUFACTURING AND CATALYST FROM THIS METAL OBJECT | |
| DE1281232B (en) | Anode for cathodic corrosion protection | |
| DE102020133553A1 (en) | Method of making a bipolar plate for an electrochemical cell and bipolar plate | |
| DE19622427A1 (en) | Electrolysis cell assembly ion exchange membrane which enhances yield input, | |
| EP3577256A1 (en) | Electrodes comprising metal introduced into a solid-state electrolyte | |
| DE60009172T2 (en) | COPPER ELECTRICITY | |
| DE2640244A1 (en) | CATHODE FOR THE ELECTROLYSIS OF WATER OR ALKALINE HALOGENIDE SOLUTIONS AND THE PROCESS FOR THEIR PRODUCTION | |
| DE68904002T2 (en) | METHOD FOR ELECTROLYTICALLY COATING A METAL SUBSTRATE IN THE FORM OF A STRIP AND DEVICE THEREFOR. | |
| DE2551988A1 (en) | PROCESS FOR THE SELECTIVE GALVANIC DEPOSITION OF METALS AND DEVICE FOR CARRYING OUT THE PROCESS | |
| DE112005002439B4 (en) | Bipolar plate with improved stability, fuel cell stack and method for improving the corrosion resistance of a bipolar plate | |
| WO2024261241A1 (en) | Electrode body, arc wire spray device, and method for producing an electrode body | |
| EP0423370A1 (en) | Method of treatment with plasma and plasmatron | |
| DE1417194A1 (en) | Anode for electrolysis cells | |
| DE3022751A1 (en) | LOW OVERVOLTAGE ELECTRODE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME | |
| DE3029364A1 (en) | PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF LOW HYDROGEN OVERVOLTAGE CATHODE AND THEIR USE | |
| DE3640584A1 (en) | ELECTRODE ARRANGEMENT FOR GAS-GENERATING ELECTROLYSISTS WITH VERTICALLY ARRANGED PLATE ELECTRODES | |
| DD215589A1 (en) | METHOD FOR ELECTROLYTIC METAL SEPARATION FOR FOREIGN CONVECTION | |
| DE3024611A1 (en) | NON-METAL ELECTRODE | |
| WO2024256155A1 (en) | Electrodes for an electrochemical cell for an alkaline separation of water into hydrogen and oxygen, and method for producing same | |
| DE3218429C2 (en) | Process for producing a cathode for chlor-alkali electrolysis |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 24736722 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |