JPS61190086A - 電解用陰極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、長期間に亘って比較的低い水素過電圧で使用
しうるニッケルとチタンから成る電解用陰極に関する。

（従来技術） 塩化アルカリ水溶液等を電解する際に各種陰極が用いら
れるが、この陰極は、高濃度苛性ソーダ水溶液に浸され
るため、耐久性を有するとともに、エネルギー節減のた
めに低い水素過電圧を有することが要求される。これら
の要求を満たすため、金属の混合物、合金等を陰極活性
物質として有する各種の電解用陰極が提案されている。

塩化アルカリ水溶液等の電解にあたっては、長期間終夜
運転されるのが普通であシ、陰極の活性が低下した場合
にも、運転を休止して陰極を再生したシ、交換すること
は実質的に不可能である。

従って電解槽の運転期間中、陰極活性が低下しないこと
が望まれるが、従来の陰極の多くは初期活性のみが検討
され、長期間の活性が検討されていなかった。たとえば
、特公昭５６−４４９５５号公報には、陰極活性物質が
チタンとニッケルから成シ、ニッケルの割合が１５〜４
０％又は５５〜８５％である陰極が開示されているが、
水素過電圧については２０時間経過後の値が記載されて
いるのみで、長時間経過後の水素過電圧については一切
触れられていない。本発明者らの検討によると、チタン
−ニッケルから成シチタンの割合が２０％である陰極活
性物質を有する陰極の過電圧は、電解初期においては比
較的低いが、３０日経過から上昇し始め、さらに運転を
続けるとちらに上昇して、エネルギー消費が著しくなる
◎ （発明が解決すべき問題点） 本発明者は、チタン−ニッケルから成る陰極活性物質を
有する陰極について、ニッケル含有量の耐久性に対する
影響を種々検討した結果、長期間に亘ってほぼ一定の水
素過電圧を有する本発明の陰極を見い出したものである
〇 〔発明の構成〕 本発明は、陰極基体の表面の少なくとも一部に、ニッケ
ルとチタンとを含む陰極活性物質を被覆して成る電解用
陰極において、陰極活性物質中のチタン含量をニッケル
とチタンの総量の１５重量−未満とした電解用陰項であ
る。

以下、本発明の詳細な説明する。

陰極基体は、少なくとも表面が鉄、ステンレスその他の
鉄系合金、ニッケル、ニッケル系合金、銅又は銅系合金
で形成されているものを用いる。

本発明においては、陰極基体表面に被覆する陰極活性物
質は、ニッケルとチタンを主成分とするものであればよ
く、ニッケルとチタンの他にタリウム、ニオブ、ハフニ
ウム等を含んでいてもよく、又これらの金属は酸化物の
状態で存在していてもよい。ニッケルとチタンの比は、
チタンの含量がニッケルとチタンの総量の１５重量−未
満とし、ニッケルとチタンが酸化物の状態で存在する場
合でも、酸素を除外し、両金属の重量比で算出する。

チタン含量が１５重量−未満であると、１５チを越える
場合と比較して、電解開始後３０日経過以降の水素過電
圧が０．１〜０．４ｖ減少し、低電圧での電解が可能と
なる。これは、チタンの量を１５チ以上にすると、チタ
ンによシニッケルの活性が低下するからと推測される。

陰極活性物質を、陰極基体表面に被覆する際には、溶射
法、電気めっき法、無電解めっき法等従来の方法を制限
なく使用することができるが溶射法を用いることが最も
好ましい。溶射法を用いる場合には、粉末ニッケルと粉
末チタン又は粉末酸化ニッケルと粉末酸化チタンの混合
物を同時に溶射すればよく、溶射はプラズマ溶射、火炎
溶射のいずれを用いてもよい。又、ニッケルとチタンの
他に、アルミニウム等の犠牲金属を同時に溶射し、溶射
後アルミニウムを溶出させて多孔性としてもよく、この
場合Ｋ、陰極基体が鉄系である場合には、鉄が苛性アル
カリと接触して溶出するので、陰極基体の表面にニッケ
ル溶射層等を設けて陰極基体を保護することが好ましい
。又、電気めっき法を用いる場合には、塩化ニッケル、
硝酸ニッケル等のニッケル化合物と塩化チタン等のチタ
ン化合物の混合水溶液中に陰極基材を浸して電気めっき
用の陰極とし、白金、ニッケル等を陽極として電気めっ
きを行い、陰極基材上にニッケルとチタンの被覆層を形
成する。さらに、無電解めっき法を用いる場合には、塩
化ニッケル、硝酸ニッケル等のニッケル化合物と、塩化
チタン等のチタン化合物と、次亜リン酸塩等の還元剤と
から成るめっき液中に、陰極基材を浸し、ニッケルイオ
ンとチタンイオンを還元して、ニッケルとチタンを陰極
基体上に析出させる。

このように製造された陰極を、たとえば食塩水溶液の電
解槽に装着し、電解を行うと、長期に亘って比較的低く
かつほぼ一定の水素過電圧で苛性ソーダを製造すること
ができる。

以下に１本発明に係わる陰極を使用した食塩水溶液の電
解方法の一例につき説明するが、本発明はこれに限定さ
れるものではない。

（実施例） ＳＵＳ３０４Ｌのメッシユに平均粒径８０μのニッケル
粉末とチタン粉末（重量比１９：１）の混合物を、プラ
ズマダイン社製プラズマトロン５Ｇ１００を使用して約
１２０μの厚さにプラズマ溶射した。

次にこの溶射体を陰極とし、ルテニウム酸化物被覆チタ
ンを陽極とし、パーフルオロカーボン系イオン交換膜で
あるデュポン社製ナフィオン９０２０９をイオン交換膜
とし、陽極とイオン交換膜及び陰極とイオン交換膜の間
隙をそれぞれＯ■。

２鰭として食塩水溶液の電解を行った。電解温度は９０
℃、電流密度は３０Ａ／ｄｍ’、陰極室からの抜き出し
苛性ソーダ水溶液の濃度は３２重量％とした。一定時間
経過後の水素過電圧の値を表及び添付図面（○印で示す
）に示す（照合電極Ｈｆ／ＨｒＯ）。後述する比較例と
比較すると、本発明の陰極は３０日経過時まではほぼ同
一の水素過電圧値を示すが、４０日経過後は約０．１〜
０．４ｖ水素過電圧が低くなっていることがわかる。

（比較例） ニッケル粉末とチタン粉末の重量比を４：１とした以外
は実施例と同一条件で陰極を製造し、この陰極を食塩水
溶液電解用として使用した。一定時間経過後の水素過電
圧値を表及び添付図面（×印で示す）Ｋ示す。

表 〔発明の効果〕 本発明は、ニッケルとチタンを含む陰極活性物質中のチ
タンの含有量をニッケルとチタンの総量の１５重量−未
満としている。これによシ、チタンの含有量が１５チ以
上の陰極よシも運転開始後、比較的長時間経過時におけ
る水素過電圧の上昇が押えられる。従って、電解槽を長
期間連続運転しても水素過電圧がほぼ一定であシ、水素
過電圧の上昇によるエネルギー増加がほとんどなく、長
期間に亘って経済的で安定した運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

図面は、実施例と比較例における陰極の水素過電圧の経
時変化を示すものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）陰極基体の表面の少なくとも一部に、ニッケルと
   チタンとを含む陰極活性物質を被覆して成る電解用陰極
   において、陰極活性物質中のチタンの含量をニッケルと
   チタンの総量の１５重量％未満としたことを特徴とする
   電解用陰極。