[发明专利]改善镍电极性能的方法

说明书

相关申请

本申请要求2007年1月24日提交的德国专利申请 No.102007003554.5的权益，该申请在此针对所有有用目的全文通过引 用结合进来。

1.技术领域

本发明涉及用于改善镍电极在碱金属氯化物(alkalichloride)电解 中的性能的方法。

2.背景技术

在氯化钠电解中，从碱溶液中放出氢。常规而言，该过程中的阴极 由铁、铜、钢或者镍制成。镍电极可以或者是实心镍(solidnickel)或 者是镀镍的。

如同在OffenlegungsschriftEP298055A1中所述，镍电极可以涂覆 有来自元素周期表第VIII副族中的金属，尤其是铂系金属(尤其是Pt、 Ru、Rh、Os、Ir或者Pd)，或者涂覆有所述金属的氧化物或者其混合 物。在煅烧过程之后，通常相应的贵金属氧化物随后存在于表面上。

如此制备的电极可以用于例如氯化钠电解中作为阴极用于形成氢。 已知有许多涂覆变体，这是因为金属氧化物涂层可以以非常不同的方式 进行改性从而在镍电极表面上形成不同的组合物。根据US-A-5035789， 所用的阴极是例如镍衬底上的基于氧化钌的涂层。

一旦投入使用，镍电极上的镀层发生降解并导致电池电压增加，从 而需要重新涂覆电极。这在技术上很复杂，因为电解必须停止，而且电 极必须从电解电池中取出。所以，本发明的目标是找到用于提高或者恢 复性能的更简单的方法。

ELTECH已经公开和提供了一种技术，利用该技术可以实现和未处 理的镍电极相比200-300mV的电压降。在这种技术中，组成和成分未 声明的含有贵金属的溶液被原位，即，在电解的操作过程中，施加到膜 电池中氯化钠电解的阴极侧。该溶液将在电池的操作过程中加入，以降 低电池电压。

根据US-A-4555317的专利说明书的教导，铁化合物或者细分的铁 加入到阴极电解液(catolyte)中以降低氯化钠电解过程中的电池电压。 但是，ELTECH的公开和这个教导相互矛盾，因为根据ELTECH的信息， 用铁涂覆阴极据称会干扰电解并提高电池电压。

根据进一步已知的OffenlegungsschriftEP1487747A1，在氯化钠电 解中加入0.1-10重量％的含铂化合物。含铂化合物的溶液加入到水中 形成阴极电解液，每升水中加入0.1-2升的含有铂化合物的溶液的水溶 液。

根据JP1011988A，在氯化钠电解的操作过程中，通过向阴极电解 液中加入铂族金属在氢氧化钠溶液中的可溶性化合物，使得基于Raney 镍结构的、具有低氢过电压的失活阴极的活性得以恢复。例如，具有32 重量％氢氧化钠溶液、盐浓度为200g/l氯化钠的氯化钠电解电池，在90 ℃和2.35kA/m²的电流密度下操作。阴极进行无电流镍化(nickelling) 以实现预处理，然后在镍浴中镀镍。例如，氯酸铂(platinumchlorate) 计量加入到阴极电解液中作为活性化合物，这导致电池电压下降 100mV。

根据US-A-4105516，在碱金属氯化物的电解过程中，将用于降低氢 过电压并相应地降低电池电压的金属化合物加入到阴极电解液中。在 US-A-4105516中给出的实例进而描述了计量加入(metering)和通过向 氯化钠隔膜实验室电池的阴极电解液中加入铁化合物提高的效果。电池 具有阳极，其由膨胀的钛金属组成，在阳极上涂覆有氧化钌和氧化钛。 阴极由伸展的金属形式的铁组成。实例给出了钴溶液或铁溶液在铁阴极 处的使用。上面已经提到了铁化合物在处理带涂层的镍电极中的缺点。

根据进一步已知的专利说明书US-A-4555317，已知氯化钠电解可以 从涂覆镍的铜阴极开始。采用六氯铂酸以三个步骤执行在电池电解条件 下的初始计量加入(metering)。在第一步中，每102cm²计量加入2mg 铂，也即0.02mg/cm²，在第二步中是大约0.03mg/cm²，在第三步中是大 约0.2mg/cm²。电池电压总共降低大约157mV。