[其他]延長析氫電極使用壽命的方法

在審

• 申請號: 101986000007523
• 申請日: 1986-10-10
• 公開（公告）號: CN1005920B
• 公開（公告）日: 1989-11-29
• 發明（設計）人: 柏田昭夫;野秋康秀;野秋康秀
• 申請（專利權）人: 旭化成工業株式會社
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 楊松堅;魏金璽

提供一種延長析氫電極使用壽命的方法，此電極以金屬氧化物為催化物質，并在析氫過程中向堿性電解液加入一種選自鈦、鈮、銦、鎘或銻的組分。

本發明是關于延長一種氫超電壓較低的析氫電極使用壽命的方法。特別是，本發明提出了延長一種具有活性涂層的析氫電極使用壽命的方法。這種氫電極的活性涂層包括有涂在導電基體上做為活性物質的金屬氧化物，用于堿性電解質溶液中電解制氫。

在鹽水和水的電解方面，長期以來，從降低氫超電壓和提高穩定性的觀點出發關于析氫電極已經提出了許多建議。例如，為了降低電極的氫超電壓，在增加電極表面積或往電極中加入催化劑，諸如過渡金屬、合金或過度金屬氧化物等方面做過許多努力。在此前所提出的用一種金屬或一種合金做為活性物質的電極，當它用做析氫電極連續進行電解時使用壽命將降低，經過一段時間后，電極的氫超電壓增加，電極的活性亦喪失。為了改進這一點近來提出了一些方法。

美國專利4，436，599講述了在氯堿電解槽工作期間制造活性鐵陰極的方法，它包括向陰極室加入含鐵離子的水溶液以及電解槽通過電流。

已公開的美國專利4，105，516，為降低槽壓于陰極電解液中加入一種過渡金屬化合物，例如鉻、鉬、錳、锝、鎳、鐵、鈷、釕、銠、鈀、鋨以及銥的化合物，同時通過電流。使過渡金屬沉積在陰極上，從而使陰極在電解期間保持有一個清潔的過渡金屬表面。此外，還提出了一種延長金屬陰極壽命的方法，就是在中斷電流期間為防止生成氯酸鹽在電解質溶液中加入還原劑，如亞硫酸鈉（Na₂SO₃）、尿素以及鎳（美國專利4，358，353和4，055，476）。雖然金屬陰極有所改進，然而以金屬氧化物為活性物質的陰極仍在繼續研究和發展著。例如，美國專利4，243，497、4，394，231、4，447，302和4，605，484均提出了一些氧化物陰極，其特點在于具有某種表面結構的氧化物的組成及其制備。還有美國專利4，426，269（PCT/GB79/00040）最近提出，如果電極開路浸漬于電解質溶液中，為防止其活性降低，電解質溶液中需加入鉬、釩或鎢的化合物。

盡管有這些方案，仍然需要一種具有長時期高穩定性的電極，或需要一種使實際工業用電極延長使用壽命的方法，因為含有金屬氧化物活性物質的電極在電解過程中連續使用一年或一年以上時，其活性不可避免地要顯著降低。

因此，本發明的目的在于提供一種延長以金屬氧化物為活性物質的析氫電極使用壽命的方法。

本發明的上述及其他目的、特征以及優點，從下面的具體描述并參照附圖（包括圖1和圖2），行家便可一目了然。

圖1表示例1和對比例1的氫超電壓與電解運行時間之間的關系。

圖2表示例1和對比例1的氧化度和電解運行時間之間的關系。

上述目的已為本發明所達到、簡短地說，本發明包括一種延長以金屬氧化物為活性物質的析氫電極使用壽命的方法。由于向堿性電解質溶液中加入一種特殊組分而達到上述目的。

更準確地說，本發明提供了一種延長析氫電極使用壽命的方法，該電極由一種導電基體和一種做為活性物質的金屬氧化物涂層所組成，這種電極用于堿性電解質溶液中的析氫反應。在析出氫氣的過程中向該電解質溶液加入至少一種選自鈦、鈮、銦、鎘或銻的組分。

根據本發明，氫超電壓在電解的最初階段基本上能長時間地保持不變。而電極的氧化度幾乎不下降，因此做為電極活性物質的金屬氧化物幾乎不減少，甚至在電解連續進行之后仍保持為氧化物。因此，有可能延長電極的使用壽命。雖然這種優良特性的機理還不十分清楚但可以相信，堿性電解質溶液中所加入的這種組分直接或間接地防止了作為活性物質的金屬氧化物被還原，因為這種組分在本發明所用電極的涂層中可以觀察到。這些特點在圖1和圖2中已清楚地表示出來，圖1和圖2是根據例1和對比例1的結果得到的。在例1中，堿性電解質溶液中由于加入鈦的化合物1.6×10^-2毫摩爾（mmol），在電解運行10個月之后氧化度降低很少，即只降低了約10%，而氫的超電壓幾乎沒有變化。另一方面，在對比例1中，電解過程中其氧化度顯著地降低了，在電解運行10個月之后電極的全部金屬氧化物都還原成金屬，氫的超電壓從初始值增加了約150毫伏。