[發明專利]釋氫陰極

無效

• 申請號: 90108623.1
• 申請日: 1990-10-26
• 公開（公告）號: CN1051204A
• 公開（公告）日: 1991-05-08
• 發明（設計）人: 讓-克里斯托夫·米萊
• 申請（專利權）人: 阿托化學公司
• 主分類號: C25B11/04
• 分類號: C25B11/04;C25B1/04
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 于燕生,盧新華

本發明涉及一種釋氫陰極、它的制造方法及它在電解工藝中的應用。

本發明所提供的這種陰極包含一個導電基體（在下文中將其簡稱為基體），在此基體上涂覆有一層其本身是導電的，由鈷和鉻兩種金屬的氧化物共同組成的涂層（在下文中將其簡稱為涂層）。按照本發明，以簡單而價廉的方法制成的這種涂層能牢固地粘結在基體上并且具有低的釋氫超電壓，而且該陰極在電解時具有良好的操作穩定性。

歐洲專利申請公開EP-A-0，126，189指出，由于能源價格的不斷上漲，從工業利益考慮，希望獲得一種可將超額能耗減少到最低程度的陰極，而這種超額能耗與釋氫的超電壓直接有關。

該文件也指出，這個問題已在許多出版物中提出過。

本發明的主題是一種釋氫陰極，在該陰極上的涂層含有一種鉻化合物和一種選自鎳和鈷中至少一種金屬的氧化物。按照從下列三種方法中選擇的一種方法將所述涂層涂布在所述基體上，所述的三種方法是：將粉末狀前體混合物于熔融狀態下噴射;將溶解狀態的前體混合物在一種氧化性的氣氛中燒結;先進行電鍍或化學鍍，然后再在氧化性氣氛中進行氧化煅燒。在將鉻與另一種金屬配合使用時，對這兩種金屬的配比所作的選擇應使得鉻與所述另一種金屬產生特定比例的結合，并且，這種特定比例的結合形式與存在另一種金屬時的結合形式沒有什么不同。

本發明的釋氫陰極的特征在于，鈷在涂層中的存在形式，既有氧化物Co₃O₄，又有一種不同于Co₃O₄的，按X-射線衍射圖可認為是Co₂CrO₄的化合物，這種化合物包含了存在于涂層中的鉻，涂層中的鉻含量以鉻原子數目對鉻與鈷原子數目的總和之比值來表示，在所述涂層中的鉻含量低于可引起Co₃O₄在涂層中消失時所相應的鉻含量。

這樣限定的陰極的制造方法的特征在于，陰極上的涂層是對處于陰極基體上由硝酸鈷和硝酸鉻所組成的混合物進行熱分解而制得的，所說熱分解在惰性氣氛（例如氮或氬）中進行，熱分解溫度在250℃至700℃之間，在多數情況下高于約300℃，而較佳的溫度在約350℃至500℃之間，所述處于基體上的混合物的制備方法是首先選擇一種能同時溶解硝酸鈷和硝酸鉻的溶劑，將這兩種硝酸鹽溶解，將所獲溶液涂覆到所述基體上，然后將所述溶劑除去。

本發明的陰極可用于在含水介質中的電解（電解所用條件除另有說明外皆是眾所周知的），例如用于堿金屬氯化物水溶液的電解以制備所述金屬的氯酸鹽，例如由氯化鈉制備氯酸鈉，或者用于堿金屬氯酸鹽水溶液的電解以制備所述金屬的高氯酸鹽，例如由氯酸鈉制備高氯酸鈉。本發明的陰極在由所述氯化物、氯酸鹽或高氯酸鹽所組成的電解液中進行電解時，可以使用酸性的、中性的或者堿性的介質，但介質的較佳pH值在大約5至12之間。

除另有說明或其他顯而易見的情況以外，上述的本發明的三個目的和/或在下文中所述的內容可以概括如下：

-鉻原子數目對鈷和鉻原子數目總和的比值以百分數表示，下文把該比值稱為鉻含量，

-該化合物可認為是Co₂CrO₄，這句話的含義是指在用X-射線衍射法或用電子顯微鏡法對基體上的涂層進行鑒定時，發現該化合物不同于Co₃O₄，

-Co₃O₄已經消失，這句話的含義是指在用X-射線衍射法對基體上的涂層進行鑒定時不能再檢出Co₃O₄，

-所用的硝酸鉻和硝酸鈷通常是水合結晶鹽的形式，例如Co（NO₃）₂·6H₂O和Cr（NO₃）₃·9H₂O的形式，首先用它們制成同時含有這兩種鹽的溶液，然后將此溶液涂覆到基體上。這兩種硝酸鹽用量的相對比例應保證所獲的溶液能使最后涂層中的鉻濃度符合于所要求的數值，

-為了制成同時含有這兩種硝酸鹽的溶液，對所選擇的溶劑的性質要求并不嚴格，其條件是，該溶劑對這兩種硝酸鹽只起一種溶劑的作用，該溶劑對這兩種硝酸鹽都必須是中性的，而且，在將所獲溶液涂覆到基體上以后，溶液中的溶劑可以通過蒸發等方法除去而不會導致硝酸鹽的熱分解（部分的結晶水揮發除外），也就是說不會導致硝酸鹽的分解;所說的溶劑可以是，例如水或醇類，如乙醇，或者是一種醇-水溶液，例如95°的乙醇，