[发明专利]用于电解析出气体的电极

说明书

本发明涉及一种用于在电解过程中析出气体的电极，包含阀金属基材和包含两个层的催化涂层。第一层包含阀金属、钌和铱的氧化物，第二层包含从铂族元素中选择的一种或多种金属。

技术领域

本发明涉及一种用于在电解过程中析出气体的电极，其包含阀金属基材和包含两个层的催化涂层。第一层包含阀金属、钌和铱的氧化物，且第二层包含从铂族元素中选择的一种或多种金属。

背景技术

本发明的领域涉及用于盐水电解过程中的电极的催化涂层的制备。该涂层施加于通常为钛或其他阀金属的金属基材上。

多年来，从能源角度和从资源利用的成本/效益来看，盐水电解技术经历了朝向有效实施的创新。在这个越来越具有挑战性的背景下，阳极的优化起着关键的作用。特别是，为了在氯的产生中减少阳极的过电压，并降低所产生的气态氯中的氧浓度，从而制造具有高纯度的气态氯，已经做出了许多努力。

另一个困难在于获得能够长期保持较高性能的电极。

诸如EP0153586中所述，一般来说，用于生产氯和苛性钠的盐水，例如碱性氯化物盐水，诸如氯化钠的电解过程是利用钛或其他阀金属制成的阳极进行的，该阳极利用可选地与二氧化锡(SnO₂)和另一贵金属混合的二氧化钌(RuO₂)的表层活化。因此，可降低析氯阳极反应的过电压，从而降低总能耗。

然而，刚刚描述的配方与其他含有锡的配方也存在降低同时发生的产氧反应的过电压的问题，导致产生被过量氧污染的氯气。

诸如WO2016083319中所述，通过将基于RuO₂和SnO₂的配方与减量的IrO₂组合施加于金属基材，获得了性能上的另一部分改进。类似的配方允许获得优化的电解槽电位值和适量的氧。

现有技术如WO2012081635中所述的配方的其他涂层包含两个催化涂层，第一个含有钛和贵金属氧化物，第二个含有铂和钯合金，也允许获得优化的电解槽电位值和氯气中减量的氧；然而，它们并没有赋予电极优化的电阻，该电阻能够在足够的时间内保持较高水平的关于催化活性和选择性的性能。

US 2013/0186750 A1描述了一种适用于氯析出的电极，其具有两种不同组成的交替层，即一种类型的层包含铱、钌和阀金属，另一种类型的层包含铱、钌和锡的氧化物。

US 2013/0334037 A1描述了一种用于电解的电极，该电极包括导电基材、形成在导电基材上的含有至少一种选自氧化钌、氧化铱和氧化钛的氧化物的第一层和形成在第一层上的含有铂与钯的合金的第二层。

US 4,626,334描述了一种阳极，该阳极包含具有用于盐水电解的(Ru-Sn)O₂固溶体涂层的导电基材。

JP S62243790描述了一种电极，该电极具有包含铂与氧化铱的混合物的第一涂层和包含氧化钌与氧化锡的混合物的第二涂层。

因此，很明显需要为用于在盐水电解过程中的电解槽中析出气态产物的电极确定新的催化涂层，其特征在于，相对于现有技术的配方更高水平的催化活性和能够在通常操作条件下长期维持更高水平性能的高电阻。

发明内容

在所附权利要求书中描述了本发明的各个方面。

本发明涉及一种用于在电解槽中析出气态产物，例如用于在碱性盐水电解槽中析出氯的电极，其包含施加在金属基材上的催化涂层。在本上下文中，术语催化涂层表示具有不同催化成分的两个不同的催化层，其中在基材上形成的第一催化层至少包含铱、钌、锡和铂或其它们的氧化物或各自组合的混合物，在第一催化层上形成的第二催化层包含铂和锡或它们的氧化物或其各自组合。第二催化层的锡以从与所述第一催化层的界面向第二催化层的上表面(即与第一催化层的界面相对的表面)降低的浓度存在，并且所述第一催化层的铂以从与所述第二催化层的界面向基材降低的浓度存在。