[發明專利]新型的電解低溫海水防污用混合金屬氧化物電極

有效

• 申請號: 201410257504.1
• 申請日: 2014-06-11
• 公開（公告）號: CN104005047B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 辛永磊;許立坤;李相波
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: C25B11/04
• 分類號: C25B11/04;C25B1/26
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 蘇雪雪

技術領域

本發明涉及電化學技術領域，尤其涉及一種新型的電解低溫海水防污用混合金屬氧化物電極。

背景技術

電解海水防污技術是利用析氯活性陽極電解海水產生有效氯，有效氯可以擊暈或殺死海生物及海生物的孢子和幼蟲，從而達到防止海生物生長繁殖、附著的目的。電解海水防污技術具有安全可靠、管理方便、防污效果好、對環境無污染、較為經濟等優點，廣泛應用于濱海電廠的海水管路防污系統、船舶壓載水處理系統等領域。在電解海水防污系統中，陽極是核心組成部件，它的使用性能和壽命直接決定防污效果。電解海水防污用陽極應具有高反應選擇性，高電流效率，可在較高電流密度和較寬溫度范圍內高效、穩定的工作。鈦基金屬氧化物陽極是一種尺寸穩定型陽極，由鈦基體上涂覆一層貴金屬氧化物涂層構成，其本身具有耐腐蝕性好、消耗率低、電化學活性高、價格低廉等優點被廣泛應用。目前電解海水防污工程中主要采用RuO₂-IrO₂-SnO₂、Ru?O₂-Ti?O₂-IrO₂等釕系金屬氧化物陽極。

在電解海水防污系統中，海水溫度隨季節和海域的不同而變化很大，冬季渤海海水溫度最低能達到0℃，而夏季南海最高水溫可達35℃以上。在實際工程中發現，當海水溫度低于10℃時，目前常用的釕系金屬氧化物陽極電流效率急劇下降，電解槽槽壓顯著升高，同時對陽極造成不可恢復的破壞，使用壽命明顯縮短。文獻【張勝健，海水溫度對金屬氧化物陽極強化電解失效行為影響，稀有金屬材料與工程，2013，42(12)：2613-2617】分析了低溫條件下RuO₂-IrO₂-SnO₂陽極的強化電解失效行為及機理，電解海水過程中陽極析氯電位升高，析氯析氧反應選擇性降低，易發生析氧副反應，破壞了氧化物涂層的固溶體結構，因此陽極失效主要是由于Ru活性組元的選擇性溶解和涂層局部剝落導致。為了提高電解海水防污系統的廣譜性和防污效果，要求金屬氧化物陽極在低溫海水條件下應當具有良好的析氯電流效率和更長的使用壽命。

發明內容

針對上述現有金屬氧化物陽極低溫海水條件下存在析氯電流效率低、使用壽命較短的不足，本發明提供一種高性能電解低溫海水防污用混合金屬氧化物電極，該電極在低溫海水條件下具有良好的析氯電流效率，避免傳統釕系金屬氧化物陽極活性組元選擇性溶解脫落的缺陷，顯著改善電極的穩定性，使用壽命明顯延長，有利于提高低溫條件下的電解海水防污效果。

為解決上述技術問題，本發明提供一種電解低溫海水防污用混合金屬氧化物電極，其包括電極基體和多元混合貴金屬氧化物涂層。

所述電極基體采用閥金屬鈦材料制成，閥金屬鈦在電極基體中的質量百分含量大于99％。

所述導電基體的形狀可以為網狀、板狀、管狀、棒狀等結構形狀。

所述多元混合貴金屬氧化物涂層為P_tO_x-S_nO₂涂層。

所述P_tO_x-S_nO₂成分的組成摩爾比為P_t∶S_n(50～95)∶(5～50)。

進一步，該所述多元混合貴金屬氧化物涂層還可以含有鉑元素，其是通過在P_tO_x-S_nO₂成分中加入摩爾比5％～20％的C_o取代其中相應比重的S_n獲得。

進一步，所述多元混合貴金屬氧化物涂層為P_tO_x-S_nO₂-Co₃O₄涂層。

所述混合金屬氧化物電極應用于電解海水防海生物污損裝置、船舶壓載水處理裝置及次氯酸鈉電解生產裝置。

本發明還提供了上述混合金屬氧化物電極的制備方法，其采用的是涂液前驅體熱分解法制備。

所述制備方法具體為將鉑、錫和鈷的鹵化物金屬鹽溶液按上述鉑、錫和鈷的摩爾比混合在一起，獲得涂液，將該涂液采用人工涂刷、浸涂或噴涂等方法涂覆在鈦基體上，在氧化氣氛中依次經過100～150℃下烘干和450～550℃下燒結等熱處理工藝形成導電的鈦基混合金屬氧化物電催化涂層。