[发明专利]电极

说明书

本申请是2008年11月14日提交的、发明名称为“电极”的中国发明专利申请200880116165.8的分案申请。

本发明涉及一种电极，一种制备该电极的方法及其用途。本发明还包括一种生产碱金属氯酸盐的方法和一种用于该生产的电解池。

发明背景

已知用于电解方法中的包含带有一种或几种金属氧化物层或涂层的电极基材的电极。常见基材尤其包括钛、钽、镍和钢。今天，钛通常用作电极但是当钛负极化时，形成的氢化钛最后严重损害电极的稳定性。在电解池中停止之中或之后钢可能腐蚀。钢阴极还可以传导原子氢，因此通过在双极电解池中钢阴极和钛基阳极之间的连接可能需要背板以防止氢化钛的形成。US 7,001,494公开了用于氯碱电解池中的其它电极材料。

已知碱金属氯酸盐特别是氯酸钠的电解生产。碱金属氯酸盐是重要的化学品，特别是在纸浆和纸张工业中作为生产广泛用于漂白的二氧化氯的原料。通常，通过在非分隔电解池中电解碱金属氯化物而生产。在该电解池中发生的全部化学反应为

MCl+3H₂O→MClO₃+3H₂

其中M为碱金属。氯酸盐工艺的实例尤其描述于US 5,419,818和EP 1 242654中。

本发明的一个目的包括提供一种在电解池中具有改进性能的电极。另一个目的是提供一种耐受在碱性环境中氢气放出条件和还原条件及在氧化环境中至少较短曝光时间的电极。本发明另一个目的是提供一种电解池和一种生产碱金属氯酸盐的方法。特别需要提供这样一种电解池：其中形成氧气并因此降低爆炸的危险同时便利了操作条件。本发明还有一个目的是提供一种其中安装有双极电极或双极和单极杂化电极的电解池。

本发明的另一个目的是提供一种电解池，其中电极的极性可以反向，以使得电极可以在给定的时间期间内依次作为阳极和阴极工作。

本发明的另一个目的是提供一种当在电解池中操作时，特别当降低电解池电压时改进阴极电流效率的电极。本发明的另一个目的是提供一种电极其厚度降低导致材料节省和优化能够增加设置在相同电解池空间中的电极数目，因此可以未扩大现有设备而增加产量。本发明的另一个目的是提供可以降低贵金属在电极基材上的金属负载而基本维持市售电极性能的电极。本发明的另一个目的是提供一种不受腐蚀的电极，因此可能在阳极上沉积的淤渣不会形成。

实现本发明上述目的的技术方案可概括如下：

1.电极，其包含:

a)包含M_(n+1)AX_n的电极基材，其中M为元素周期表第IIIB、IVB、VB、VIB或VIII族的金属或其组合，A为元素周期表第IIIA、IVA、VA或VIA族的元素或其组合，X为碳、氮或其组合，其中n为1、2或3；和

b)在所述电极基材上沉积的电催化涂层，其选自如下的至少一种：

b.1)包含B_yC_(1-y)O_z1S_z2的金属氧化物和/或金属硫化物，其中B为钌、铂、铑、钯、铱和钴中的至少一种，C为至少一种阀金属，y为0.4-0.9，0≤z1，z2≤2且z1+z2=2；

b.2)包含B_fC_gD_hE_i的金属氧化物，其中B为钌、铂、铑、钯和钴中的至少一种，C为至少一种阀金属，D为铱，E为Mo和/或W，其中

f为0-0.25或0.35-1，g为0-1，h为0-1，i为0-1，其中f+g+h+i=1；

b.3)至少一种贵金属；

b.4)任意包含铁-钼、铁-钨、铁-镍、钌-钼、钌-钨或其混合物的合金或混合物；

b.5)至少一种纳米晶体材料。

2.根据第1项的电极，其中所述纳米晶体材料选自MoS₂、WS₂及其组合。

3.根据第1或2项的电极，其中所述贵金属为铂、钌、铱、铼、钯或其组合。

4.根据第1-3项中任一项的电极，其中M为钪、钛、钒、铬、锆、铌、钼、铪、钽或其组合。

5.根据第1-4项中任一项的电极，其中A为铝、镓、铟、铊、硅、锗、锡、铅、硫或其组合。

6.根据第1-5项中任一项的电极，其中所述电极为阴极。

7.根据第1-6项中任一项的电极，其中所述电极为双极电极。