[发明专利]改进镍电极性能的方法

说明书

本发明涉及通过在电解时在低电流密度下将水溶性铂化合物添加到阴极电解液中改进经涂覆的镍电极在碱金属氯化物电解中的性能的方法。

本发明涉及改进在氯化钠电解中使用的镍电极、特别是贵金属涂覆的镍电极的性能的方法。

本发明以在碱金属氯化物电解中的作为析氢电极的镍电极的已知用途和本身已知的通过用贵金属或贵金属氧化物涂覆镍电极的改进方法为出发点。

用于氯化钠电解的在碱性溶液中在其上产生氢的阴极通常由铁或镍构成。如果使用镍电极，则其可以完全由镍构成，或者仅使用镍表面，其中由其它金属构成的基底是表面镀镍的。

如公开文献EP 298 055 A1中所述，镍电极可以涂覆有元素周期表的VIII副族的金属，特别是铂族金属(包括Pt、Ru、Rh、Os、Ir、Pd)或这种金属的氧化物或其混合物。

如此制备的电极例如可以在氯化钠电解中用作析氢的阴极。在此，已知许多涂层变体，因为在此可以以各种方式使金属氧化物涂层改性，从而在镍电极的表面上产生不同的组成。根据US-A-5 035 789，例如使用在镍基底上的基于氧化钌的涂层作为阴极。

在镍基电极运行中观察到，电极的品质随时间的流逝而下降，呈现为氯化钠电解时的槽电压升高的形式，因此可能需要新的电极涂层。这在技术上是复杂的，因为必须关闭电解装置并且必须将电极从电解槽中拆除。

因此，本发明的目的是找到一种不需要拆除电解槽的提高性能或恢复性能的更简单的形式。

根据专利文献US-A-4 555 317的教导，将铁化合物或细分散的（feinteilig）铁添加到阴极电解液中，以降低氯化钠电解时的槽电压。在贵金属涂覆的镍电极的情况下，用铁覆盖阴极会对电解产生干扰作用并提高槽电压。

根据另一已知的公开文献EP 1 487 747 A1，向氯化钠电解添加0.1至10重量%的含铂化合物。在此，将该含铂化合物的溶液添加到形成阴极电解液的水中，其中每升水添加0.1至2升的包含铂化合物的溶液的水溶液。EP 1 487 747 A1除了一般性地提及在电解期间使用该铂化合物之外，没有公开任何有关为工业实施所需的该方法中使用的条件电极、电极面积、电流密度等信息。

根据公开文献JP 1011988 A，在氯化钠电解的运行期间，将氢氧化钠水溶液的铂金属的可溶性化合物添加到阴极电解液中，以恢复基于具有低氢过电压的阮内镍结构的失活阴极的活性。例如，在90℃和2.35 kA/m²的电流密度下，在具有32重量%的氢氧化钠水溶液、200g/l氯化钠的盐浓度的氯化钠电解槽中运行。在此，将阴极无电流镀镍，以进行预处理，随后在镍浴中镀镍。作为活性化合物，例如将铂氯酸盐添加到阴极电解液中，这导致槽电压降低100 mV。

根据US-A-4 105 516，在碱金属氯化物的电解期间，将金属化合物添加到阴极电解液中，这意在降低氢过电压并因此降低槽电压。US-A-4 105 516中所述的实施例再次描述了通过添加铁化合物所产生的计量加入和效果，该铁化合物被添加到氯化钠隔膜实验室电解槽的阴极电解液中。该电解槽具有阳极，该阳极由涂覆有氧化钌和氧化钛的钛金属板网组成。在此，阴极由金属板网形式的铁构成。该实施例示出了在铁阴极处使用钴或铁溶液。上面已经指出了铁化合物在经涂覆的镍电极的处理中的缺点。

根据另一已知专利文献US-A-4 555 317已知，氯化钠电解可用镍涂覆的铜阴极开始。在此，施加由镍和钴树枝状晶体组成的活性涂层，其中事先还电解沉积多孔铂层作为用于锚定树枝状晶体的中间层。在槽的电解条件下的初始计量加入用六氯铂酸在3 kA/m²的高电流密度下以多个步骤进行。

根据US-A-4 160 704，可以将具有低氢超电压的金属离子添加至氯化钠电解的膜电解槽的阴极电解液中，以涂覆阴极。在此，所述添加在电解期间进行。然而，仅示例性地提及了添加氧化铂以改进铁或铜阴极。