[发明专利]电解用阴极及其制法

说明书

本发明主题是一种电解用的新型阴极。本发明也涉及到这种阴极的制法，尤其是涉及到一种应用于电解碱金属卤化物水溶液的阴极，其特点是具有低的操作电位值，而且其电化学工作特性很稳定。

这种阴极属于一类经活化的金属阴极，它是利用各种活化材料来覆盖阴极基材而制得，主要目的是降低它在碱性介质中的氢超电位。

欧洲专利申请0，129，374号中描述了一种带有覆盖层的阴极，该覆盖层是由至少一种铂族金属和至少一种铂族金属氧化物的混合物所组成，而且铂族金属占所述混合物的2-30%（重量）。

日本公开专利申请57-13，189号中，描述了一种带覆盖层的镍或镍合金质阴极，而覆盖层由一种铂族金属或所述金属的氧化物所组成。

英国专利1，511，719号中描述了一种阴极，它是由一种金属基材、钴覆盖层及钌第二覆盖层所组成。

美国专利4，100，049号中描述了一种由基材和覆盖层所构成的阴极，覆盖层是由一种贵金属氧化物和一种半导体金属氧化物（特别是氧化锆）的混合物所组成。

日本公开专利申请54-090，080号中描述了一种制造阴极的方法，其中包括用高氯酸处理铁质金属基材，然后用烧结方法将阴极用活性物质（包括钌、铱、铁和镍）以金属或金属化合物的形式进行覆盖。

美国专利3，216，919号中介绍了一种在基材（如由镍组成）上沉积覆盖层的技术，该覆盖层是由镍-钯合金所组成。按照该专利所述方法，先将一层粉状的合金覆涂于基材上，然后将合金粉末进行烧结。

苏联专利264，096号中，提出用电镀钌-镍合金的方法获得阴极覆盖层。

日本公开专利申请54-110，983号（相应美国专利4，465，580号）描述了一种带覆盖层的阴极，该覆盖层是由镍或镍合金的分散颗粒及一种活化物质（由铂、钌、铱、铑、钯、锇或这些金属的氧化物所组成）所组成。

日本公开专利申请53-010，036号中描述了一种具有半导体金属基材和覆盖层的阴极，而该覆盖层是由至少一种铂族金属和一种半导体金属的合金所组成，需要时还有至少一种铂族金属的表面覆盖层。

欧洲专利申请0，129，734号中介绍了一种制造阴极的方法，其中包括在一种导电基材上沉积一层涂层溶液，其中含有一种金属氧化物前体，必要时还含有清洁剂（用于溶解基材上最易溶的部分和/或已沉积的覆盖层）。该方法中还包括了用于除去涂层溶液中最易挥发组分（包括基材中的已加溶的组分）的操作方法，请参阅所述专利文件第14页。

本发明提出了一种特别适用于电解碱金属卤化物水溶液的新型阴极。所述阴极是由一种导电基材和覆盖层所构成，而覆盖层则包含了贵金属和/或贵金属衍生物，这种阴极的特征是，导电基材带有非均质的覆盖层，它是由至少a层及b层所组成，其中a层与基材相接触，并且由至少包括一种选自下列各组分的覆盖层所组成。

贵金属，

贵金属氧化物，

贵金属氧化物的混合物，及至少一种选自镍、钴、铁、钛、铪、铌、钽及锆的氧化物。而b层则与电解质和a层接触，并且是由一种高遮盖能力（covering    power）的金属所组成。

在本发明中，所述“贵金属”是指钌、铑、钯、锇、铱和铂。

遮盖能力是指b层投影面和基材投影面之间的比率（R）值。

高遮盖能力是指比率（R）值大于95%。

作为上述定义中相应的各种金属，可特别列举镍、钴、铁及其合金，或者是含磷、硼或硫的原子比率低于15%的上述金属的合金。

必须明确的是，按照本发明的阴极应包括与基材相接触的a层，以及与电解质和a层相接触的b层，这表明它们可以只包括单独的a层及b层，或者是由基材起，a层连接着b层，而终结于b层。

按照本发明的各种阴极之中，可以特别列举的阴极是：其中a层是由至少一种选自下列的组分所组成，所述组分包括：铂、钌、铑金属，钌、铱、铑、铂的氧化物，上述各氧化物和钛或镍的氧化物的混合物;并且其中b层是由镍或钴所组成。

按照本发明的各阴极中，组成与基材相接触的a层的一种或多种化合物，最好其沉积量为0.2至5毫克/厘米²。同时，组成与电解质相接触的b层的一种或多种化合物其沉积量为1至15毫克/厘米²。组成任选的中间层a和覆盖层b的化合物的用量无严格限制，但可在符合所规定的前提的条件下，根据上文所述的有关数据进行选择。

基材组成材料可以是各种导电性材料，宜于应用的材料包括：镍、不锈钢、低碳钢等，但不受所列举材料的限制。