[發(fā)明專利]高電流密度電解活性陰極及其制備方法

在審

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• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN115725997A
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發(fā)明（設計）人: 王小磊;于昕;李爽;王林;趙環(huán)玲
• 申請（專利權）人: 藍星（北京）化工機械有限公司
• 主分類號: C25B11/053
• 分類號: C25B11/053;C25B11/093;C25B1/46
• 代理公司: 北京智澤德世專利商標代理事務所(普通合伙) 11934
• 代理人: 馬龍

一種高電流密度電解活性陰極及其制備方法，包括導電基體，導電基體的外表面包覆有金屬氧化物陰極底層活性涂層，金屬氧化物陰極底層活性涂層的外表面包覆有金屬氧化物陰極外層活性涂層，金屬氧化物陰極底層活性涂層由過渡元素第VIII族的氧化物與鑭系元素的氧化物共同構成，金屬氧化物陰極外層活性涂層由過渡元素第VIII族的氧化物構成。其目的在于提供一種可在8KA/m²的高電流密度下運行，高電流密度電解條件下析氧過電位低，使用壽命長，能耗更低、運行穩(wěn)定的離子膜電解槽陰極，以滿足氯堿生產用戶長期高電流密度開車并穩(wěn)定運行的使用需求，同時幫助用戶降低成本，提高經(jīng)濟效益的高電流密度電解活性陰極及其制備方法。

技術領域

本發(fā)明涉及電解領域，特別是涉及一種高電流密度電解活性陰極及其制備方法。

背景技術

氯堿行業(yè)是以氯氣和燒堿為主要產品的工業(yè)化生產行業(yè)，其產品在我國經(jīng)濟發(fā)展中應用廣泛，對于推進社會經(jīng)濟發(fā)展起著重要作用。近年來，隨著氯堿行業(yè)的飛速發(fā)展及氯堿產品市場的不斷擴張，氯堿電解設備離子膜電解槽及其配套電極的技術也不斷革新，尤其是隨著氯堿用戶的技術管理水平的提高，促使離子膜電解槽在高電流密度條件下常態(tài)運行成為可能。與此同時，用戶對離子膜電解槽的噸堿電耗及電極壽命也提出了更高的要求。研究出適用于高電流密度運行的離子膜電解槽電極，滿足用戶降低氯堿生產能耗、保證設備長期高電流密度下穩(wěn)定運行的需求成為焦點。

傳統(tǒng)電解活性陰極運行時的電流密度通常是2KA/m²-4KA/m²，這就需要開發(fā)出在高電流密度下運行、也就是在4KA/m²以上電流密度下運行的電解活性陰極，即需要一種能夠在高電流密度下，析氫過電位低、使用壽命長的電極，而現(xiàn)有的高電流密度電解活性陰極一般都不具備這樣的性能，現(xiàn)有最新電解活性陰極技術在6KA/m²電流密度下運行時析氫過電位75mV左右。

本專利經(jīng)過試驗研究，開發(fā)出適用于高電流密度電解的陰極，該電極在高電流密度電解條件下壽命良好、能耗降低，且成本降低經(jīng)濟效益明顯提高。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的在于提供一種可在8KA/m²的高電流密度下運行，高電流密度電解條件下析氫過電位低，使用壽命長，能耗更低、運行穩(wěn)定的離子膜電解槽陰極，以滿足氯堿生產用戶長期高電流密度開車并穩(wěn)定運行的使用需求，同時幫助用戶降低設備投入成本、提高經(jīng)濟效益的高電流密度電解活性陰極及其制備方法。

本發(fā)明的高電流密度電解活性陰極，包括導電基體，導電基體采用金屬材料制成，導電基體的外表面包覆有金屬氧化物陰極底層活性涂層，金屬氧化物陰極底層活性涂層的外表面包覆有金屬氧化物陰極外層活性涂層，所述金屬氧化物陰極底層活性涂層由過渡元素第VIII族的氧化物與鑭系元素的氧化物共同構成，所述金屬氧化物陰極外層活性涂層由過渡元素第VIII族的氧化物構成；

所述金屬氧化物陰極底層活性涂層中過渡元素第VIII族的原子數(shù)量與鑭系元素的原子數(shù)量比值為2.3-10.1，金屬氧化物陰極底層活性涂層中的過渡元素第VIII族的氧化物含量為6-16g/m²；

所述金屬氧化物陰極底層活性涂層中過渡元素第VIII族的原子數(shù)量與所述金屬氧化物陰極外層活性涂層中過渡元素第VIII族的原子數(shù)量比值為5.9-23.4。

優(yōu)選的，所述金屬氧化物陰極底層活性涂層中過渡元素第VIII族為釕、銠、鈀和/或鉑，鑭系元素為鈰和/或鐠；

所述屬氧化物陰極外層活性涂層中過渡元素第VIII族為釕、銠、鈀和/或鉑。

所述活性陰極導電性基材鎳絲金屬基材表面積為12-16cm²/g。