JPS6125790B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6125790B2 JPS6125790B2 JP57175375A JP17537582A JPS6125790B2 JP S6125790 B2 JPS6125790 B2 JP S6125790B2 JP 57175375 A JP57175375 A JP 57175375A JP 17537582 A JP17537582 A JP 17537582A JP S6125790 B2 JPS6125790 B2 JP S6125790B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bath
- nickel
- anode
- plating
- particles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 98
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 95
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 88
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 46
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 46
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 45
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 45
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- 239000007868 Raney catalyst Substances 0.000 claims description 22
- 229910000564 Raney nickel Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 22
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 14
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 13
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 13
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 13
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 12
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 12
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 10
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 9
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- -1 platinum metals Chemical class 0.000 claims description 7
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 239000000788 chromium alloy Substances 0.000 claims description 5
- XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N Cyanide Chemical group N#[C-] XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 claims 2
- NBIMZCNVHDAOFB-UHFFFAOYSA-J C(C)(=O)[O-].[Ni+2].[Ni](Cl)Cl.C(C)(=O)[O-] Chemical compound C(C)(=O)[O-].[Ni+2].[Ni](Cl)Cl.C(C)(=O)[O-] NBIMZCNVHDAOFB-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims 1
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims 1
- LFAGQMCIGQNPJG-UHFFFAOYSA-N silver cyanide Chemical compound [Ag+].N#[C-] LFAGQMCIGQNPJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229940098221 silver cyanide Drugs 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 53
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 19
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 9
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 8
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 4
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001361 White metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000010969 white metal Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 2
- 239000002659 electrodeposit Substances 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- SONJTKJMTWTJCT-UHFFFAOYSA-K rhodium(iii) chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Rh+3] SONJTKJMTWTJCT-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 description 2
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001256 stainless steel alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910017060 Fe Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002544 Fe-Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018054 Ni-Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018481 Ni—Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001260 Pt alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N Raney nickel Chemical compound [Al].[Ni] NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001297 Zn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- YPPQDPIIWDQYRY-UHFFFAOYSA-N [Ru].[Rh] Chemical compound [Ru].[Rh] YPPQDPIIWDQYRY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 229910002065 alloy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- RJTANRZEWTUVMA-UHFFFAOYSA-N boron;n-methylmethanamine Chemical compound [B].CNC RJTANRZEWTUVMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N chromium iron Chemical compound [Cr].[Fe] UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000012792 core layer Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- SXRIPRHXGZHSNU-UHFFFAOYSA-N iridium rhodium Chemical compound [Rh].[Ir] SXRIPRHXGZHSNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CJTCBBYSPFAVFL-UHFFFAOYSA-N iridium ruthenium Chemical compound [Ru].[Ir] CJTCBBYSPFAVFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N nickel zinc Chemical compound [Ni].[Zn] QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- HWLDNSXPUQTBOD-UHFFFAOYSA-N platinum-iridium alloy Chemical compound [Ir].[Pt] HWLDNSXPUQTBOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- DANYXEHCMQHDNX-UHFFFAOYSA-K trichloroiridium Chemical compound Cl[Ir](Cl)Cl DANYXEHCMQHDNX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は低酸素過電圧陽極、特には、アルカリ
水溶液の水電解に好適な低酸素過電圧陽極に関す
るものである。
水溶液の水電解に好適な低酸素過電圧陽極に関す
るものである。
例えば、アルカリ水溶液を水電解して水素と酸
素を製造する等の水性液を電解して電解生成物を
得る場合、種々の耐食電極が使用されている。こ
のような電極は、アルカリ水溶液を水電解する際
に生起する過電圧をできるだけ低くすることによ
り、電力費を軽減でき、それだけ安価に電解生成
物を得ることができる。
素を製造する等の水性液を電解して電解生成物を
得る場合、種々の耐食電極が使用されている。こ
のような電極は、アルカリ水溶液を水電解する際
に生起する過電圧をできるだけ低くすることによ
り、電力費を軽減でき、それだけ安価に電解生成
物を得ることができる。
そのため陽極について、陽極の酸素過電圧を下
げる目的で、その材質、処理方法について種々研
究がなされており一部は既に実用化されている。
げる目的で、その材質、処理方法について種々研
究がなされており一部は既に実用化されている。
陽極の酸素過電圧を低下せしめるために各種の
方法が提案され、その1つに、ロジウム、イリジ
ウム等の白金属貴金属単独または合金を用いる方
法がある。また、比較的安価な材料であるニツケ
ルを利用する方法としてニツケル―アルミニウ
ム、ニツケル―亜鉛などの合金を電気メツキ法、
分散メツキ共電着法、熔融被覆法などの方法によ
り電極芯体または基板上に合金属層を形成させ、
ついでアルミニウム、亜塩などのアルカリ易溶性
金属を除去してなる、ニツケルを主体とする電極
を作成するものがある。またはたとえばカルボニ
ルニツケルなどのような粉末状ニツケルを焼結す
ることにより電極を作製する方法も数多く提案さ
れている。
方法が提案され、その1つに、ロジウム、イリジ
ウム等の白金属貴金属単独または合金を用いる方
法がある。また、比較的安価な材料であるニツケ
ルを利用する方法としてニツケル―アルミニウ
ム、ニツケル―亜鉛などの合金を電気メツキ法、
分散メツキ共電着法、熔融被覆法などの方法によ
り電極芯体または基板上に合金属層を形成させ、
ついでアルミニウム、亜塩などのアルカリ易溶性
金属を除去してなる、ニツケルを主体とする電極
を作成するものがある。またはたとえばカルボニ
ルニツケルなどのような粉末状ニツケルを焼結す
ることにより電極を作製する方法も数多く提案さ
れている。
本発明はロジウム、イリジウム等の白金属貴金
属のもつ電極活性を充分に発揮せしめ、かつ長期
にわたつて使用が可能であるような高い機械的強
度を有する陽極ならびに陽極の製法に関するもの
である。
属のもつ電極活性を充分に発揮せしめ、かつ長期
にわたつて使用が可能であるような高い機械的強
度を有する陽極ならびに陽極の製法に関するもの
である。
貴金属の電極としての使用方法としては電極基
板上に貴金属の塩や錯体の各種溶液を塗布、乾
燥、焼成する方法や貴金属粉末を適当な結合剤と
練りあわせたのち電極基板上に塗布、高温焼結な
ど行つて基板との固着、粒子同志の結着をはかる
もの、通常の電気メツキによるものがある。しか
しながら、これらの方法では、基板―粒子、粒子
―粒子間の結合力は小さく、到底実用に耐えるも
のではない。実用可能なまでに強度を高めた場合
には、過電圧低減効果が著しく減ずるものであ
る。また一方、食塩電解用陰極を用途とする例
に、いわゆる分散メツキ法を利用して貴金属粒
子、貴金属酸化物粒子を分散粒子とし、ワツト浴
などをメツキ液として貴金属粒子を電極基板に固
着せしめる方法がある(特開昭54―110983)。し
かしながら、本法では電極活性粒子がニツケルメ
ツキ層中に埋没して電解液との接触がきわめて不
充分であることが判明した。さらに、これを避け
るためには多量の貴金属粒子を必要とすることが
明らかとなつた。しかしながら、高価な貴金属類
を多量、例えば2〜4g/dm2付着せしめること
は、資源的にもコスト的にも実用的でないことが
明らかである。
板上に貴金属の塩や錯体の各種溶液を塗布、乾
燥、焼成する方法や貴金属粉末を適当な結合剤と
練りあわせたのち電極基板上に塗布、高温焼結な
ど行つて基板との固着、粒子同志の結着をはかる
もの、通常の電気メツキによるものがある。しか
しながら、これらの方法では、基板―粒子、粒子
―粒子間の結合力は小さく、到底実用に耐えるも
のではない。実用可能なまでに強度を高めた場合
には、過電圧低減効果が著しく減ずるものであ
る。また一方、食塩電解用陰極を用途とする例
に、いわゆる分散メツキ法を利用して貴金属粒
子、貴金属酸化物粒子を分散粒子とし、ワツト浴
などをメツキ液として貴金属粒子を電極基板に固
着せしめる方法がある(特開昭54―110983)。し
かしながら、本法では電極活性粒子がニツケルメ
ツキ層中に埋没して電解液との接触がきわめて不
充分であることが判明した。さらに、これを避け
るためには多量の貴金属粒子を必要とすることが
明らかとなつた。しかしながら、高価な貴金属類
を多量、例えば2〜4g/dm2付着せしめること
は、資源的にもコスト的にも実用的でないことが
明らかである。
本発明者らは、これらの欠点を除去した電極の
製法につき鋭意検討した結果、電極活性層の機械
的強度ならびに貴金属粉体の有効利用の2点を一
挙に解決できる方法を確立することができた。即
ち、本発明は、(i)ロジウム、イリジウム等の白金
属貴金属から選ばれる金属またはこれらの合金も
しくはこれらの酸化物からなる粒子、(ii)展開され
たラネーニツケル、ラネーコバルト、ラネー銀か
ら選ばれる導電性粒子あるいは鉄/ニツケル合金
から鉄を除去したもの、あるいは亜塩/ニツケル
合金から亜塩を除去したもの、もしくは、鉄/ニ
ツケル/クロム合金から鉄及びクロムの少なくと
も1種を除去したものである導電性粒子及び(iii)メ
ツキ浴から電析されたメツキ金属からなるメツキ
層が電極芯体上に設けられてなる低酸素過電圧陽
極ならびに、(i)ロジウム、イリジウム等の白金属
貴金属から選ばれる金属、上記金属の合金、又は
これら金属ないし合金の酸化物からなる粒子と(ii)
展開されたラネーニツケル、ラネーコバルト、ラ
ネー銀から選ばれる導電性粒子あるいは鉄/ニツ
ケル合金から鉄を除去したもの、あるいは亜塩/
ニツケル合金から亜塩を除去したもの、もしく
は、鉄/ニツケル/クロム合金から鉄及びクロム
の少なくとも1種を除去したものである導電性粒
子が均一に分布したメツキ浴中に電極芯体を浸漬
せしめ、これらを共電着せしめることにより、(i)
の粒子、(ii)の導電性粒子及び(iii)メツキ浴から電析
されたメツキ金属からなるメツキ層を電極芯体上
に形成せしめることを特徴とする低酸素過電圧陽
極の製法を要旨とするものである。
製法につき鋭意検討した結果、電極活性層の機械
的強度ならびに貴金属粉体の有効利用の2点を一
挙に解決できる方法を確立することができた。即
ち、本発明は、(i)ロジウム、イリジウム等の白金
属貴金属から選ばれる金属またはこれらの合金も
しくはこれらの酸化物からなる粒子、(ii)展開され
たラネーニツケル、ラネーコバルト、ラネー銀か
ら選ばれる導電性粒子あるいは鉄/ニツケル合金
から鉄を除去したもの、あるいは亜塩/ニツケル
合金から亜塩を除去したもの、もしくは、鉄/ニ
ツケル/クロム合金から鉄及びクロムの少なくと
も1種を除去したものである導電性粒子及び(iii)メ
ツキ浴から電析されたメツキ金属からなるメツキ
層が電極芯体上に設けられてなる低酸素過電圧陽
極ならびに、(i)ロジウム、イリジウム等の白金属
貴金属から選ばれる金属、上記金属の合金、又は
これら金属ないし合金の酸化物からなる粒子と(ii)
展開されたラネーニツケル、ラネーコバルト、ラ
ネー銀から選ばれる導電性粒子あるいは鉄/ニツ
ケル合金から鉄を除去したもの、あるいは亜塩/
ニツケル合金から亜塩を除去したもの、もしく
は、鉄/ニツケル/クロム合金から鉄及びクロム
の少なくとも1種を除去したものである導電性粒
子が均一に分布したメツキ浴中に電極芯体を浸漬
せしめ、これらを共電着せしめることにより、(i)
の粒子、(ii)の導電性粒子及び(iii)メツキ浴から電析
されたメツキ金属からなるメツキ層を電極芯体上
に形成せしめることを特徴とする低酸素過電圧陽
極の製法を要旨とするものである。
かくして、本発明による電極においては、メツ
キ層に付着、含有せしめられた導電性粒子間にで
きる間隙及び/又は導電性粒子内の多孔部分によ
りメツキ層内部に存在する主として導電性粒子と
結合した白金属貴金属の合金もしくはこれらの酸
化物粒子もしくはメツキ金属と結合した白金属貴
金属の合金もしくはこれらの酸化物の粒子は電解
液と充分に接触し、電解反応に大なる寄与をなし
得、結果として酸素過電圧を大きく低下せしめた
陽極を提供するものとなる。
キ層に付着、含有せしめられた導電性粒子間にで
きる間隙及び/又は導電性粒子内の多孔部分によ
りメツキ層内部に存在する主として導電性粒子と
結合した白金属貴金属の合金もしくはこれらの酸
化物粒子もしくはメツキ金属と結合した白金属貴
金属の合金もしくはこれらの酸化物の粒子は電解
液と充分に接触し、電解反応に大なる寄与をなし
得、結果として酸素過電圧を大きく低下せしめた
陽極を提供するものとなる。
上述の説明からも明らかな如く、本発明におい
ては、メツキ層内部にまで、液体を導入せしめ、
また、メツキ層内部で発生した気体をメツキ層外
へまで運びうる外部とつながつた空孔部が、メツ
キ層に存在することが重要であつて、この空孔部
は導電性粒子間にできる空孔部分が主なものであ
つて、この粒子が多孔性である場合にはこの多孔
部分も上記目的に寄与する。この空孔部は苛性ア
ルカリ水溶液の充分なる流通と、メツキ層内部で
発生する酸素のメツキ層外への移動を充分に行な
わせうるものであれば特には限定を要しないが、
これらの粒子同志は、メツキ層内部方向に向つて
接続されている場合に望ましい開孔部が形成され
る。
ては、メツキ層内部にまで、液体を導入せしめ、
また、メツキ層内部で発生した気体をメツキ層外
へまで運びうる外部とつながつた空孔部が、メツ
キ層に存在することが重要であつて、この空孔部
は導電性粒子間にできる空孔部分が主なものであ
つて、この粒子が多孔性である場合にはこの多孔
部分も上記目的に寄与する。この空孔部は苛性ア
ルカリ水溶液の充分なる流通と、メツキ層内部で
発生する酸素のメツキ層外への移動を充分に行な
わせうるものであれば特には限定を要しないが、
これらの粒子同志は、メツキ層内部方向に向つて
接続されている場合に望ましい開孔部が形成され
る。
また、導電性粒子は、メツキ操作時にメツキ金
属と共に電極芯体上に共電着されうるものであれ
ば、材質的には特に限定されることは要しない
が、多孔層形成のためにはメツキ金属にくらべて
より電着しやすい特性を有するものがよい。この
観点からして導電性粒子がもつとも好ましい。導
電性粒子はしばしば容易に共電着するため、機械
的強度の低いデンドライト状多孔性電着層を形成
することがある。これはしかし電着条件、即ち、
粒子径、粒子濃度、メツキ液組成、pH、電流密
度、極間距離、メツキ浴の撹拌方法、条件等を制
御することにより好適な多孔性電着層の形成が可
能であるので好適に使用し得るのである。
属と共に電極芯体上に共電着されうるものであれ
ば、材質的には特に限定されることは要しない
が、多孔層形成のためにはメツキ金属にくらべて
より電着しやすい特性を有するものがよい。この
観点からして導電性粒子がもつとも好ましい。導
電性粒子はしばしば容易に共電着するため、機械
的強度の低いデンドライト状多孔性電着層を形成
することがある。これはしかし電着条件、即ち、
粒子径、粒子濃度、メツキ液組成、pH、電流密
度、極間距離、メツキ浴の撹拌方法、条件等を制
御することにより好適な多孔性電着層の形成が可
能であるので好適に使用し得るのである。
この導電性粒子の抵抗は1.0Ω・cm以下である
ことが好ましい。
ことが好ましい。
導電性粒子はメツキ金属および貴金属微粒子と
共析可能なもので、耐アルカリ性を有しておれば
その種類を問わない。セラミツクスやプラスチツ
クの表面を導電化したもの、金属や炭素またはそ
の化合物でもよい。半導体でもよい。これらのう
ちでも、もつとも好ましいのは、それ自体が電極
活性、即ち、低酸素過電圧特性を有するものであ
る。また、本粒子自体が多孔性であることが液透
過、ガス透過にとつて好都合であるが表面層のみ
多数の凹凸があるものや微多孔性に加工されてい
るものでも差支えない。
共析可能なもので、耐アルカリ性を有しておれば
その種類を問わない。セラミツクスやプラスチツ
クの表面を導電化したもの、金属や炭素またはそ
の化合物でもよい。半導体でもよい。これらのう
ちでも、もつとも好ましいのは、それ自体が電極
活性、即ち、低酸素過電圧特性を有するものであ
る。また、本粒子自体が多孔性であることが液透
過、ガス透過にとつて好都合であるが表面層のみ
多数の凹凸があるものや微多孔性に加工されてい
るものでも差支えない。
このような例として典型的なものは、展開ラネ
ー合金、就中展開ラネーニツケル、展開ラネーコ
バルト、展開ラネー銀等であり、また、鉄/ニツ
ケル合金から鉄を選択的に除去したもの、あるい
は、亜鉛/ニツケル合金から亜鉛を選択的に除去
したもの、あるいは、鉄/ニツケル/クロム合金
から鉄及びクロムの少くとも1種を除去したもの
である。
ー合金、就中展開ラネーニツケル、展開ラネーコ
バルト、展開ラネー銀等であり、また、鉄/ニツ
ケル合金から鉄を選択的に除去したもの、あるい
は、亜鉛/ニツケル合金から亜鉛を選択的に除去
したもの、あるいは、鉄/ニツケル/クロム合金
から鉄及びクロムの少くとも1種を除去したもの
である。
これらの電極活性を有する導電性粒子を用いる
時は、メツキ層内部に存在する白金属貴金属又は
白金属貴金属の酸化物の電極活性と相まつて、相
互に極めて効率よく作用して、全体としての陽極
の酸素過電圧を大巾に低下しうる。
時は、メツキ層内部に存在する白金属貴金属又は
白金属貴金属の酸化物の電極活性と相まつて、相
互に極めて効率よく作用して、全体としての陽極
の酸素過電圧を大巾に低下しうる。
また、これらの導電性粒子は耐アルカリ性も充
分であり、従つて、アルカリ水溶液水電解の陽極
材質として好適である。
分であり、従つて、アルカリ水溶液水電解の陽極
材質として好適である。
更に、これら導電性粒子はメツキ操作時には必
ずしも多孔性でなくともよいし、メツキ操作で電
極芯体上に共電着された後、酸あるいはアルカリ
性液による処理で抽出されうる金属を含む混合体
あるいは合金であつてもよい。
ずしも多孔性でなくともよいし、メツキ操作で電
極芯体上に共電着された後、酸あるいはアルカリ
性液による処理で抽出されうる金属を含む混合体
あるいは合金であつてもよい。
このような混合体あるいは合金としてはアルカ
リ性液で抽出される金属を含むものがよい。この
理由は、共電着メツキ処理後、新たに抽出操作を
行わなくとも、アルカリ水溶液水電解の陽極とし
て用いる際、陽極液(アルカリ性)により自動的
に抽出されるからである。
リ性液で抽出される金属を含むものがよい。この
理由は、共電着メツキ処理後、新たに抽出操作を
行わなくとも、アルカリ水溶液水電解の陽極とし
て用いる際、陽極液(アルカリ性)により自動的
に抽出されるからである。
このような混合体または合金としては、ニツケ
ル、コバルト、銀から選ばれる第1の金属とアル
ミニウム、亜鉛、マグネシウムから選ばれる第2
の金属との混合体ないしは合金が典型的なもので
ある。
ル、コバルト、銀から選ばれる第1の金属とアル
ミニウム、亜鉛、マグネシウムから選ばれる第2
の金属との混合体ないしは合金が典型的なもので
ある。
また、Fe、NiおよびCrから選ばれた2〜3成
分合金、例えば、ステンレス合金の粉末を用いる
ことも差支えない。これらは電着後電解開始前に
高温のアルカリ水溶液によつて合金成分のうち特
定成分を選択抽出によつて低過電圧特性を付与し
得るからである。ただし、これらを採用する場合
には、つぎに述べる電極芯体ないしは少なくとも
芯体表面層は上記合金粉末よりも高耐食性、即
ち、高温、高濃度アルカリに侵食されないことが
好ましい。一例として、SUS―304やSUS―316L
合金粉末を使用する際には、SUS―310SとかNi
を芯体または表面層材質として用いるとよい。
分合金、例えば、ステンレス合金の粉末を用いる
ことも差支えない。これらは電着後電解開始前に
高温のアルカリ水溶液によつて合金成分のうち特
定成分を選択抽出によつて低過電圧特性を付与し
得るからである。ただし、これらを採用する場合
には、つぎに述べる電極芯体ないしは少なくとも
芯体表面層は上記合金粉末よりも高耐食性、即
ち、高温、高濃度アルカリに侵食されないことが
好ましい。一例として、SUS―304やSUS―316L
合金粉末を使用する際には、SUS―310SとかNi
を芯体または表面層材質として用いるとよい。
また、上記ステンレス合金をあらかじめアリカ
リエツチングや電解処理して活性化を行つた粉末
を使用しても差支えない。
リエツチングや電解処理して活性化を行つた粉末
を使用しても差支えない。
本発明の電極芯体はその材質として任意の適当
な導電性金属、例えば、Ti、Zr、Fe、Ni、V、
Mo、Cu、Ag、Mn、白金属金属、黒鉛、Crから
選ばれた金属又はこれらの金属から選ばれた合金
が採用し得る。この内、Fe合金(Fe―Ni合金、
Fe―Cr合金、Fe―Ni―Cr合金など)Ni、Ni合金
(Ni―Cu合金、Ni―Cr合金など)などを採用する
ことが好ましい。
な導電性金属、例えば、Ti、Zr、Fe、Ni、V、
Mo、Cu、Ag、Mn、白金属金属、黒鉛、Crから
選ばれた金属又はこれらの金属から選ばれた合金
が採用し得る。この内、Fe合金(Fe―Ni合金、
Fe―Cr合金、Fe―Ni―Cr合金など)Ni、Ni合金
(Ni―Cu合金、Ni―Cr合金など)などを採用する
ことが好ましい。
特に好ましい電極芯体の材質はNi、Fe―Ni合
金、Fe―Ni―Cr合金である。
金、Fe―Ni―Cr合金である。
電極芯体の構造は、使用する電極の構造に合わ
せて任意適宜な形状寸法にすることができる。そ
の形状は例えば板状、多孔状、網状(例えばエク
スバンドメタルなど)、すだれ状等が採用でき、
これらを平板状、曲板状、筒状にしてもよい。ま
た、芯体と表面層とが異るものであつても全く差
支えない。例えば、鉄表面にニツケルを被覆した
ものなどである。
せて任意適宜な形状寸法にすることができる。そ
の形状は例えば板状、多孔状、網状(例えばエク
スバンドメタルなど)、すだれ状等が採用でき、
これらを平板状、曲板状、筒状にしてもよい。ま
た、芯体と表面層とが異るものであつても全く差
支えない。例えば、鉄表面にニツケルを被覆した
ものなどである。
また基板の耐食保護や分散メツキ層と基板との
密着性を高めるため基板と分散メツキ層との間に
多孔性でない中間メツキ層を設けることもでき
る。中間メツキ層の材質としては耐食性の高いニ
ツケル、コバルト、乃至はこれらの合金が好適で
ある。
密着性を高めるため基板と分散メツキ層との間に
多孔性でない中間メツキ層を設けることもでき
る。中間メツキ層の材質としては耐食性の高いニ
ツケル、コバルト、乃至はこれらの合金が好適で
ある。
また、メツキ浴としては、メツキ金属として望
ましいものに応じて公知のメツキ浴が選ばれる。
この場合、原則として導電性粒子の材質と同じも
のを浴組成に含むものがよい。例えば導電性粒子
の材質がニツケルであればニツケル浴がよく、導
電性粒子の材質がコバルトであればコバルト浴、
銀であれば銀浴がよい。導電性粒子がステンレス
の場合は、ニツケル浴、コバルト浴、クロム浴な
ど、特にはニツケル浴が好適である。また、導電
性粒子がセラミクス質のものであれば、そのセラ
ミクスと熱膨脹係数が近く、そのセラミクスと親
和性のあるものがよい。
ましいものに応じて公知のメツキ浴が選ばれる。
この場合、原則として導電性粒子の材質と同じも
のを浴組成に含むものがよい。例えば導電性粒子
の材質がニツケルであればニツケル浴がよく、導
電性粒子の材質がコバルトであればコバルト浴、
銀であれば銀浴がよい。導電性粒子がステンレス
の場合は、ニツケル浴、コバルト浴、クロム浴な
ど、特にはニツケル浴が好適である。また、導電
性粒子がセラミクス質のものであれば、そのセラ
ミクスと熱膨脹係数が近く、そのセラミクスと親
和性のあるものがよい。
いずれにしても、浴組成中の塩素イオン濃度な
いしシアンイオン濃度が30gC1-/浴ないし9
gC1-/浴以上であり、また、浴のpHが前者
においては1〜3、後者においては8〜13の範囲
の浴を選ぶことが好ましい。これは、浴組成中の
塩素イオン濃度が30gC1-/浴以上でpHが1
〜3あれば、導電性粒子の表面の不純物を除去
し、表面を浄化することにより、メツキ金属によ
り該粒子が強固に電極芯体上に固着されることに
よる。
いしシアンイオン濃度が30gC1-/浴ないし9
gC1-/浴以上であり、また、浴のpHが前者
においては1〜3、後者においては8〜13の範囲
の浴を選ぶことが好ましい。これは、浴組成中の
塩素イオン濃度が30gC1-/浴以上でpHが1
〜3あれば、導電性粒子の表面の不純物を除去
し、表面を浄化することにより、メツキ金属によ
り該粒子が強固に電極芯体上に固着されることに
よる。
また、銀浴の場合、シアンイオン濃度及びpH
が上記範囲にあれば、銀粒子表面の清浄化が行わ
れることによる。
が上記範囲にあれば、銀粒子表面の清浄化が行わ
れることによる。
次に、共電着操作について具体的に説明する。
メツキ装置としては、例えば、特開昭55―
104491号公報に開示されるような振動板とバブリ
ング装置をメツキ槽内部に備えたもの、あるい
は、外部タンクとの間に流通手段を設けメツキ浴
を循環せしめうるものがよい。
104491号公報に開示されるような振動板とバブリ
ング装置をメツキ槽内部に備えたもの、あるい
は、外部タンクとの間に流通手段を設けメツキ浴
を循環せしめうるものがよい。
上記したようなメツキ装置に、所望のメツキ浴
を入れ、さらに白金属貴金属、その合金またはそ
の酸化物からなる粒子と導電性粒子を入れ充分に
撹拌してこれらを均一に分散させた後、メツキ浴
組成の金属と同種金属を陽極とし、電極芯体を陰
極として陽陰極間に電流を通じメツキ作業を行
う。メツキ作業の際、振動板とバブリング装置に
より、またはメツキ浴の循環流によりメツキ槽中
の浴を充分に撹拌することが好ましい。このメツ
キ作業における操作条件としては、温度20〜80
℃、電流密度0.05〜5A/dm2、メツキ浴のpH1〜
3、メツキ浴が銀浴の場合は8〜13を採用するの
がよい。
を入れ、さらに白金属貴金属、その合金またはそ
の酸化物からなる粒子と導電性粒子を入れ充分に
撹拌してこれらを均一に分散させた後、メツキ浴
組成の金属と同種金属を陽極とし、電極芯体を陰
極として陽陰極間に電流を通じメツキ作業を行
う。メツキ作業の際、振動板とバブリング装置に
より、またはメツキ浴の循環流によりメツキ槽中
の浴を充分に撹拌することが好ましい。このメツ
キ作業における操作条件としては、温度20〜80
℃、電流密度0.05〜5A/dm2、メツキ浴のpH1〜
3、メツキ浴が銀浴の場合は8〜13を採用するの
がよい。
次に、メツキ浴に分散せしめる白金属貴金属、
その合金またはその酸化物からなる粒子と導電性
粒子について説明する。
その合金またはその酸化物からなる粒子と導電性
粒子について説明する。
白金属貴金属としては、白金、ルテニウム、ロ
ジウム、パラジウム、イリジウム、レニウム等が
用いられる。これらの単独でもよく、他に例えば
イリジウム―ルテニウム、白金―イリジウム、ロ
ジウム―イリジウム、ロジウム―ルテニウム等の
組合せも使用し得る。
ジウム、パラジウム、イリジウム、レニウム等が
用いられる。これらの単独でもよく、他に例えば
イリジウム―ルテニウム、白金―イリジウム、ロ
ジウム―イリジウム、ロジウム―ルテニウム等の
組合せも使用し得る。
ここで用いる白金属金属粒子の製法は特に限定
しないが、当然ながら水電解における酸素発生に
対する活性が大なるものがよく、またメツキ液中
に浮遊が容易なる粒子径を有するものが好まし
い。貴金属粒子の製法はたとえばロジウムについ
ていえば塩化ロジウムをアルカリ性下に水素化ホ
ウ素ナトリウムで還元して得られるロジウム黒が
特によく、イリジウムについては塩化イリジウム
をジメチルアミンボランで還元して得られるイリ
ジウム黒が特によい。他にホルマリンやヒドラジ
ンで還元して得られる貴金属微粒子、塩化物を気
相中で熱分解や水素還元して得られる金属粉も勿
論使用し得る。これらをメツキ浴に配合する割合
としては、同時に配合される導電性粒子の量とも
関係するが、白金属貴金属元素に換算して0.1〜
10g/浴が好ましい。
しないが、当然ながら水電解における酸素発生に
対する活性が大なるものがよく、またメツキ液中
に浮遊が容易なる粒子径を有するものが好まし
い。貴金属粒子の製法はたとえばロジウムについ
ていえば塩化ロジウムをアルカリ性下に水素化ホ
ウ素ナトリウムで還元して得られるロジウム黒が
特によく、イリジウムについては塩化イリジウム
をジメチルアミンボランで還元して得られるイリ
ジウム黒が特によい。他にホルマリンやヒドラジ
ンで還元して得られる貴金属微粒子、塩化物を気
相中で熱分解や水素還元して得られる金属粉も勿
論使用し得る。これらをメツキ浴に配合する割合
としては、同時に配合される導電性粒子の量とも
関係するが、白金属貴金属元素に換算して0.1〜
10g/浴が好ましい。
また、導電性粒子のメツキ浴に対する配合割合
は、0.5〜6c.c./浴がよい。ラネーニツケル合
金粒子(粒子密度4.2g/cm2)についていえば、
これは2.1〜25g/程度に相当する。該粒子の
配合割合が上記範囲を好ましいとする理由は配合
割合が0.5c.c./浴以下では粒子がメツキ層の中
で分離して存在し、メツキ層内に埋没している粒
子の内の多くのものに電解液が流通しなくなる可
能性が大きいからであり、また、6c.c./浴より
大きい場合にはメツキ層金属の割合が減少し、粒
子が剥落しやすくなることによる。
は、0.5〜6c.c./浴がよい。ラネーニツケル合
金粒子(粒子密度4.2g/cm2)についていえば、
これは2.1〜25g/程度に相当する。該粒子の
配合割合が上記範囲を好ましいとする理由は配合
割合が0.5c.c./浴以下では粒子がメツキ層の中
で分離して存在し、メツキ層内に埋没している粒
子の内の多くのものに電解液が流通しなくなる可
能性が大きいからであり、また、6c.c./浴より
大きい場合にはメツキ層金属の割合が減少し、粒
子が剥落しやすくなることによる。
かくして得られる電極体は、例えば第1図に示
す如きものである。
す如きものである。
第1図は、本発明陽極の1例についての部分断
面図である。1は電極芯体、2はメツキ金属、3
は導電性粒子、4は白金属貴金属、または、その
合金もしくはそれらの酸化物からなる粒子であ
る。5は粒子間にできる空孔部で外部につながつ
ている。6はメツキ層である。
面図である。1は電極芯体、2はメツキ金属、3
は導電性粒子、4は白金属貴金属、または、その
合金もしくはそれらの酸化物からなる粒子であ
る。5は粒子間にできる空孔部で外部につながつ
ている。6はメツキ層である。
第1図に示す如き陽極においては、導電性粒子
の周囲の間隙を通して、導電性粒子の表面に電着
している貴金属粒子に対してはもとより、メツキ
層内部にある程度埋没されているような白金属貴
金属またはその合金もしくはそれらの酸化物から
なる粒子にも電解液が到達し、これらの触媒活性
粒子も有効に電極反応を行うことができる。
の周囲の間隙を通して、導電性粒子の表面に電着
している貴金属粒子に対してはもとより、メツキ
層内部にある程度埋没されているような白金属貴
金属またはその合金もしくはそれらの酸化物から
なる粒子にも電解液が到達し、これらの触媒活性
粒子も有効に電極反応を行うことができる。
電極芯体とメツキ層との間に適宜、中間層を設
けてもよいことはいうまでもない。
けてもよいことはいうまでもない。
第1図に示されるような陰極の電極芯体上のメ
ツキ層6(メツキ金属2と導電性粒子及び白金属
貴金属またはその合金もしくはそれらの酸化物か
らなる粒子4とで構成される)の厚みは20〜1000
μがよい。また、導電性粒子の大きさは上記被覆
厚みと同等ないしそれ以下であつて、平均1〜
200μの大きさのものがよい。
ツキ層6(メツキ金属2と導電性粒子及び白金属
貴金属またはその合金もしくはそれらの酸化物か
らなる粒子4とで構成される)の厚みは20〜1000
μがよい。また、導電性粒子の大きさは上記被覆
厚みと同等ないしそれ以下であつて、平均1〜
200μの大きさのものがよい。
メツキ層6の多孔度は導電性粒子内部空孔体積
を除外した体積パーセントで10〜70%がよい。10
%より低いときは液、ガスの透過が充分でなく、
70%より高いときは電着層の強度が低下するため
である。これはまた、粒子のサイズとも関係して
いる。粒子が比較的小さいとき、即ち、粒径が1
〜100μのときは、30〜70%がよく、粒径が100〜
200μと大きいときには10〜40%がよい。粒子が
小で多孔度が小であると通路が小さく、かつ通路
の数が小さくなるため液、ガスの透過が困難にな
る。また、粒子が大で多孔度が大であると液、ガ
スの透過はきわめて容易になるが、メツキ層自体
の機械的強度の減少をきたすためである。
を除外した体積パーセントで10〜70%がよい。10
%より低いときは液、ガスの透過が充分でなく、
70%より高いときは電着層の強度が低下するため
である。これはまた、粒子のサイズとも関係して
いる。粒子が比較的小さいとき、即ち、粒径が1
〜100μのときは、30〜70%がよく、粒径が100〜
200μと大きいときには10〜40%がよい。粒子が
小で多孔度が小であると通路が小さく、かつ通路
の数が小さくなるため液、ガスの透過が困難にな
る。また、粒子が大で多孔度が大であると液、ガ
スの透過はきわめて容易になるが、メツキ層自体
の機械的強度の減少をきたすためである。
また、メツキ層の空孔径は、本電極使用時の電
解条件(電解温度、電流密度、電解液の種類)に
よつても異るが、好ましくは0.01〜300μ、更に
好ましくは0.02〜150μ程度がよい。空孔径が
0.01μ以下では気体及び液体流通性が不充分とな
り、また、300μ以上では粒子付着強度が低下す
ることになる。
解条件(電解温度、電流密度、電解液の種類)に
よつても異るが、好ましくは0.01〜300μ、更に
好ましくは0.02〜150μ程度がよい。空孔径が
0.01μ以下では気体及び液体流通性が不充分とな
り、また、300μ以上では粒子付着強度が低下す
ることになる。
かくして得られる陽極の表面の電気二重層容量
は1000μF/cm2以上、好ましくは2000μF/cm2以
上、特に好ましくは5000μF/cm2以上がよい。な
お、電気二重層容量の測定法は特開昭54―112785
号明細書に開示される方法による。
は1000μF/cm2以上、好ましくは2000μF/cm2以
上、特に好ましくは5000μF/cm2以上がよい。な
お、電気二重層容量の測定法は特開昭54―112785
号明細書に開示される方法による。
メツキ作業時の導電性粒子として無孔性のもの
を用いる場合、前述の如く、多孔性にかえて使用
することが好ましい。しかしすでに述べたように
本電極はアルカリ水電解用陽極として用いられる
ので必ずしも前以つて多孔性にしなくとも電解時
のアルカリ性条件下で抽出されうる成分を含む混
合物ないし合金を出発物質として用いればよい。
を用いる場合、前述の如く、多孔性にかえて使用
することが好ましい。しかしすでに述べたように
本電極はアルカリ水電解用陽極として用いられる
ので必ずしも前以つて多孔性にしなくとも電解時
のアルカリ性条件下で抽出されうる成分を含む混
合物ないし合金を出発物質として用いればよい。
無孔性の粒子を多孔性にする方法としては、化
学的方法の他に電気化学的方法を用いてもよく、
前者の場合は、抽出される成分が酸溶解性かアル
カリ溶解性であるかによつて抽出液を選択すれば
よいが、一般にはアルミニウム、亜鉛、シリコ
ン、マグネシウム等のアルカリ溶解性の金属成分
を含む混合物ないし合金を用いることが好まし
く、従つて、抽出液としては苛性ソーダ水溶液が
一般的である。抽出条件としては、特に限定は要
せず、抽出される金属が、アルミニウム、亜鉛、
シリコン、マグネシウム等の場合には公知の条
件、例えば苛性ソーダ濃度5〜40%、温度20〜
150℃程度がよい。抽出される金属が鉄またはク
ロムの場合には苛性ソーダ水溶液濃度は40〜80
%、温度は100〜200℃、時間は30〜80hrが好まし
い。また、この抽出処理は電解槽に組込む前に別
の槽で処理を行うことが好ましい。
学的方法の他に電気化学的方法を用いてもよく、
前者の場合は、抽出される成分が酸溶解性かアル
カリ溶解性であるかによつて抽出液を選択すれば
よいが、一般にはアルミニウム、亜鉛、シリコ
ン、マグネシウム等のアルカリ溶解性の金属成分
を含む混合物ないし合金を用いることが好まし
く、従つて、抽出液としては苛性ソーダ水溶液が
一般的である。抽出条件としては、特に限定は要
せず、抽出される金属が、アルミニウム、亜鉛、
シリコン、マグネシウム等の場合には公知の条
件、例えば苛性ソーダ濃度5〜40%、温度20〜
150℃程度がよい。抽出される金属が鉄またはク
ロムの場合には苛性ソーダ水溶液濃度は40〜80
%、温度は100〜200℃、時間は30〜80hrが好まし
い。また、この抽出処理は電解槽に組込む前に別
の槽で処理を行うことが好ましい。
また、後者の場合には通常酸またはアルカリあ
るいは塩水溶液中で陽分極したり、周期的な電位
変化を与えたりすることにより達成できる。これ
らについての具体的な例は特開昭54―112785号明
細書に開示されている。
るいは塩水溶液中で陽分極したり、周期的な電位
変化を与えたりすることにより達成できる。これ
らについての具体的な例は特開昭54―112785号明
細書に開示されている。
実施例 1
全塩化ニツケル浴(NiCl2・6H2O 300g/、
H3BO3 38g/、およびAlCl3・6H2O 80g/
)中に川研フアインケミカル社製の未展開ラネ
ーニツケル合金粉末(Ni50%、Al50%、200メツ
シユパス)を約2.4c.c./(10g/)の濃度に
分散した。一方ロジウム黒をつぎのようにして製
造した。0.25M塩化ロジウム水溶液に水酸化カリ
ウムを加えアルカリ性(pH=14)にした後、こ
の溶液を激しく撹拌しながら水素化ホウ素ナトリ
ウムを大過剰に加えた。生成したロジウム黒を
過し、純水で充分に洗浄し、一昼夜以上にわたり
風乾した。このロジウム黒粉末(1〜10μ)を1
g/の濃度に分散した。よく撹拌しながら陽極
としてNi板を、陰極としてニツケル製エキスバ
ンドメタルを用いて分散メツキを行つた。電流密
度を3A/dm2、pH=2.545℃で30分メツキを行つ
た。ニツケル製エキスバンドメタル上に黒灰色の
メツキ層が得られた。
H3BO3 38g/、およびAlCl3・6H2O 80g/
)中に川研フアインケミカル社製の未展開ラネ
ーニツケル合金粉末(Ni50%、Al50%、200メツ
シユパス)を約2.4c.c./(10g/)の濃度に
分散した。一方ロジウム黒をつぎのようにして製
造した。0.25M塩化ロジウム水溶液に水酸化カリ
ウムを加えアルカリ性(pH=14)にした後、こ
の溶液を激しく撹拌しながら水素化ホウ素ナトリ
ウムを大過剰に加えた。生成したロジウム黒を
過し、純水で充分に洗浄し、一昼夜以上にわたり
風乾した。このロジウム黒粉末(1〜10μ)を1
g/の濃度に分散した。よく撹拌しながら陽極
としてNi板を、陰極としてニツケル製エキスバ
ンドメタルを用いて分散メツキを行つた。電流密
度を3A/dm2、pH=2.545℃で30分メツキを行つ
た。ニツケル製エキスバンドメタル上に黒灰色の
メツキ層が得られた。
分析の結果、1dm2あたりNi 1.59g、ラネーニ
ツケル合金1.45g、ロジウム0.20gが含まれてい
ることが判つた。ラネーニツケル合金ニツケルの
体積比は66:34であつた。これを、25%NaOH水
溶液中、80℃、1hrの条件下でラネーニツケル合
金中のAlを溶出させた。メツキ層の空孔率は44
体積%であつた。また、メツキ層の空孔径は平均
45μであつた。これの酸素過電圧を15%KOH、
110℃、電密70A/dm2で測定した結果、約
280mVであつた。
ツケル合金1.45g、ロジウム0.20gが含まれてい
ることが判つた。ラネーニツケル合金ニツケルの
体積比は66:34であつた。これを、25%NaOH水
溶液中、80℃、1hrの条件下でラネーニツケル合
金中のAlを溶出させた。メツキ層の空孔率は44
体積%であつた。また、メツキ層の空孔径は平均
45μであつた。これの酸素過電圧を15%KOH、
110℃、電密70A/dm2で測定した結果、約
280mVであつた。
実施例 2
実施例1と同様にしてロジウム黒粉末を2g/
の濃度で分散させたメツキ液によつて分散メツ
キ電極を作成した。メツキ層中の成分組成は
Ni1.59g、ラネーニツケル合金1.45g、ロジウム
0.45gであつた。ラネーニツケル合金とニツケル
の体積比は66:34であつた。ラネーニツケル合金
中のAl溶出後の酸素過電圧は約270mVであつ
た。また、メツキ層の空孔率と平均空孔径は各々
44体積%及び45μであつた。
の濃度で分散させたメツキ液によつて分散メツ
キ電極を作成した。メツキ層中の成分組成は
Ni1.59g、ラネーニツケル合金1.45g、ロジウム
0.45gであつた。ラネーニツケル合金とニツケル
の体積比は66:34であつた。ラネーニツケル合金
中のAl溶出後の酸素過電圧は約270mVであつ
た。また、メツキ層の空孔率と平均空孔径は各々
44体積%及び45μであつた。
実施例 3
実施例1と同様にして、ただし、ラネーニツケ
ル合金粒子の分散濃度を約1.2c.c./(5g/
)と変えて分散メツキを行つた。メツキ層中の
成分組成はNi1.59g、ラネーニツケル合金1.15
g、ロジウム0.24gであつた。ラネーニツケル合
金とニツケルの体積比は60:40であつた。酸素過
電圧は約280mVであつた。また、メツキ層の空
孔率と平均空孔径は各々54体積%及び50μであつ
た。
ル合金粒子の分散濃度を約1.2c.c./(5g/
)と変えて分散メツキを行つた。メツキ層中の
成分組成はNi1.59g、ラネーニツケル合金1.15
g、ロジウム0.24gであつた。ラネーニツケル合
金とニツケルの体積比は60:40であつた。酸素過
電圧は約280mVであつた。また、メツキ層の空
孔率と平均空孔径は各々54体積%及び50μであつ
た。
実施例 4
実施例1と同様にして、ただし、ラネーニツケ
ル合金粒子の分散濃度を約3.6c.c./(15g/
)と変えて分散メツキを行つた。
ル合金粒子の分散濃度を約3.6c.c./(15g/
)と変えて分散メツキを行つた。
メツキ層中の成分組成はNi1.59g、ラネーニツ
ケル合金1.58g、ロジウム0.28gであつた。ラネ
ーニツケル合金とニツケルの体積比は68:32であ
つた。酸素過電圧は約280mVであつた。また、
メツキ層の多孔率と平均空孔径は各々62体積%及
び平均60μであつた。
ケル合金1.58g、ロジウム0.28gであつた。ラネ
ーニツケル合金とニツケルの体積比は68:32であ
つた。酸素過電圧は約280mVであつた。また、
メツキ層の多孔率と平均空孔径は各々62体積%及
び平均60μであつた。
実施例 5
実施例1と同様にして、分散メツキ電極を作製
した。ただし、ラネーニツケル合金粒子のかわり
に200メツシユ以下のラネーコバルト合金粒子粉
末を用いた。
した。ただし、ラネーニツケル合金粒子のかわり
に200メツシユ以下のラネーコバルト合金粒子粉
末を用いた。
また、貴金属粉末としてイリジウム黒(0.5〜
5μ)を用いた。NiCl2・6H2OにかえてCoCl2・
6H2Oを用い、ニツケル陽極のかわりにコバルト
板陽極を用いた。
5μ)を用いた。NiCl2・6H2OにかえてCoCl2・
6H2Oを用い、ニツケル陽極のかわりにコバルト
板陽極を用いた。
メツキ層の分析結果、Co 1.60g、ラネーコバ
ルト合金1.46g、イリジウム0.23gが含まれてい
ることが分つた。酸素過電圧を測定した結果約
280mVであつた。メツキ層のラネーコバルト合
金とコバルトの体積比は66:34であり、メツキ層
の空孔率と平均空孔径は各々45体積%及び47μで
あつた。
ルト合金1.46g、イリジウム0.23gが含まれてい
ることが分つた。酸素過電圧を測定した結果約
280mVであつた。メツキ層のラネーコバルト合
金とコバルトの体積比は66:34であり、メツキ層
の空孔率と平均空孔径は各々45体積%及び47μで
あつた。
実施例 6
実施例1と同様にして分散メツキ電極を作製し
た。ただし、ロジウム黒にかえてイリジウム黒の
微粉末(0.5〜5μ)を用いた。酸素過電圧は約
320mVであつた。メツキ層中のラネーニツケル
とニツケルの体積比、メツキ層の空孔率及び平均
空孔径は実施例1と同じであつた。
た。ただし、ロジウム黒にかえてイリジウム黒の
微粉末(0.5〜5μ)を用いた。酸素過電圧は約
320mVであつた。メツキ層中のラネーニツケル
とニツケルの体積比、メツキ層の空孔率及び平均
空孔径は実施例1と同じであつた。
比較例 1
ラネーニツケル合金粉末を用いないこと以外は
実施例1と同様にして分散メツキを行つた。メツ
キ層中のロジウムは0.20gであつた。酸素過電圧
を測定したところ約420mVであつた。メツキ層
の断面を電顕で調べたところ大部分はニツケル中
に埋没していることが分つた。また、メツキ層の
空孔率と平均空孔径は各々6体積%及び3μであ
つた。
実施例1と同様にして分散メツキを行つた。メツ
キ層中のロジウムは0.20gであつた。酸素過電圧
を測定したところ約420mVであつた。メツキ層
の断面を電顕で調べたところ大部分はニツケル中
に埋没していることが分つた。また、メツキ層の
空孔率と平均空孔径は各々6体積%及び3μであ
つた。
第1図は本発明陰極の1例についての部分断面
図である。 1…電極芯体、2…メツキ金属、3…導電性粒
子、4…白金属貴金属粒子、5…空孔部、6…メ
ツキ層。
図である。 1…電極芯体、2…メツキ金属、3…導電性粒
子、4…白金属貴金属粒子、5…空孔部、6…メ
ツキ層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1(i)ロジウム、イリジウム等の白金属貴金属から
選ばれる金属またはこれらの合金もしくはこれら
の酸化物からなる粒子、 (ii)展開されたラネーニツケル、ラネーコバル
ト、ラネー銀から選ばれる導電性粒子あるいは
鉄/ニツケル合金から鉄を除去したもの、あるい
は亜塩/ニツケル合金から亜塩を除去したもの、
もしくは、鉄/ニツケル/クロム合金から鉄及び
クロムの少なくとも1種を除去したものである導
電性粒子及び(iii)メツキ浴から電析されたメツキ金
属からなる層が電極芯体上に設けられてなる水電
解のための陽極。 2 導電性粒子が気体及び液体流通性である特許
請求の範囲第1項の水電解のための陽極。 3 メツキ金属がニツケル、コバルト及び銀から
選ばれたものである特許請求の範囲第1項の水電
解のための陽極。 4 陽極が隔膜法あるいはイオン交換膜法アル
カリ水溶液水電解のための特許請求の範囲第1項
の水電解のための陽極。 5 メツキ層の多孔率が10〜70%である特許請求
の範囲第1項の水電解のための陽極。 6 導電性粒子とメツキ金属の割合が体積比で
5:5以上である特許請求の範囲第1項の水電解
のための陽極。 7 (i)ロジウム、イリジウム等の白金属貴金属か
ら選ばれる金属、上記金属の合金、又はこれら金
属ないし合金の酸化物からなる粒子と、(ii)展開さ
れたラネーニツケル、ラネーコバルト、ラネー銀
から選ばれる導電性粒子あるいは鉄/ニツケル合
金から鉄を除去したもの、あるいは亜塩/ニツケ
ル合金から亜塩を除去したもの、もしくは、鉄/
ニツケル/クロム合金から鉄及びクロムの少なく
とも1種を除去したものである導電性粒子が均一
に分布したメツキ浴中に電極芯体を浸漬せしめ、
これを共電着せしめることにより、(i)の粒子、(ii)
の導電性粒子及び(iii)メツキ浴から電析されたメツ
キ金属からなるメツキ層を電極芯体上に形成せし
めることを特徴とする水電解のための陽極の製
法。 8 導電性粒子が気体及び液体流通性である特許
請求の範囲第7項の水電解のための陽極。 9 メツキ浴が高塩化ニツケル浴、全塩化ニツケ
ル浴、塩化ニツケル―酢酸ニツケル浴、高硫酸ニ
ツケル浴、黒色ニツケル浴等の浴中の塩素イオン
濃度が30gC1-/浴以上のもの、あるいはシア
ン化銀、等のシアン基濃度が9CN-/浴以上の
ものである特許請求の範囲第7項の水電解のため
の陽極の製法。 10 メツキ浴がpH1〜3以上である塩素イオン
を含む浴であるから、pH8〜13であるシアン基を
含む浴である特許請求の範囲第7項又は第9項の
水電解のための陽極の製法。 11 陽極が隔膜法あるいはイオン交換膜法塩
化アルカリ水溶液水電解のための陽極である特許
請求の範囲第7項の水電解のための陽極の製法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57175375A JPS5967381A (ja) | 1982-10-07 | 1982-10-07 | 水電解のための陽極及びその製法 |
| US06/539,952 US4498962A (en) | 1982-07-10 | 1983-10-07 | Anode for the electrolysis of water |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57175375A JPS5967381A (ja) | 1982-10-07 | 1982-10-07 | 水電解のための陽極及びその製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5967381A JPS5967381A (ja) | 1984-04-17 |
| JPS6125790B2 true JPS6125790B2 (ja) | 1986-06-17 |
Family
ID=15994997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57175375A Granted JPS5967381A (ja) | 1982-07-10 | 1982-10-07 | 水電解のための陽極及びその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5967381A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10344388B2 (en) | 2015-09-16 | 2019-07-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | CO2 reduction catalyst, CO2 reduction electrode, CO2 reduction reaction apparatus, and process for producing CO2 reduction catalyst |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1197007B (it) * | 1986-07-28 | 1988-11-25 | Oronzio De Nora Impianti | Catodo incollato alla superficie di una membrana a scambio ionico, per l'impiego in un elettrolizzatore per processi elettrochimici e relativo metodo di elettrolisi |
| JP2002322584A (ja) * | 2001-04-25 | 2002-11-08 | Mori Kazuo | 電気化学反応促進方法 |
| US9714472B2 (en) * | 2011-09-23 | 2017-07-25 | Covestro Deutschland Ag | Gas diffusion electrodes and process for production thereof |
| EP2843085A4 (en) * | 2013-05-15 | 2015-05-20 | Panasonic Ip Man Co Ltd | Method for generating oxygen, device for electrolyzing water, and anode |
| JP6506983B2 (ja) * | 2015-02-10 | 2019-04-24 | 旭化成株式会社 | 水素発生用陰極およびその製造方法 |
-
1982
- 1982-10-07 JP JP57175375A patent/JPS5967381A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10344388B2 (en) | 2015-09-16 | 2019-07-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | CO2 reduction catalyst, CO2 reduction electrode, CO2 reduction reaction apparatus, and process for producing CO2 reduction catalyst |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5967381A (ja) | 1984-04-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4302322A (en) | Low hydrogen overvoltage electrode | |
| US4498962A (en) | Anode for the electrolysis of water | |
| CN85108093A (zh) | 用于电化学过程的电极,制造此电极的方法及电极在电解槽中的应用 | |
| JPS62501219A (ja) | 電極の製造法と電気化学プロセスにおける電極の使用 | |
| KR890000179B1 (ko) | 고내구성 및 저수소 과전압을 갖는 음극 및 그의 제조방법 | |
| CN121802455A (zh) | 一种电解水制氢膜电极、电解槽及其制备方法 | |
| US4240895A (en) | Raney alloy coated cathode for chlor-alkali cells | |
| US4370361A (en) | Process of forming Raney alloy coated cathode for chlor-alkali cells | |
| US4518457A (en) | Raney alloy coated cathode for chlor-alkali cells | |
| JPS6125790B2 (ja) | ||
| CA1072915A (en) | Cathode surfaces having a low hydrogen overvoltage | |
| JPS62500459A (ja) | 電解電極用等の複合触媒材料ならびにその製造方法 | |
| JP2629963B2 (ja) | 高耐久性低水素過電圧陰極 | |
| JPS60159184A (ja) | 水電解用陽極 | |
| EP0129231B1 (en) | A low hydrogen overvoltage cathode and method for producing the same | |
| JPH0710355B2 (ja) | 触媒製造法 | |
| US3506561A (en) | Method for making electrodes | |
| EP0222911A1 (en) | Highly durable low-hydrogen overvoltage cathode and a method of producing the same | |
| JPS6145711B2 (ja) | ||
| JPH08148142A (ja) | 電池電極基板用金属多孔体の製造方法および該方法で製造された電池電極基板用金属多孔体 | |
| JPS58133387A (ja) | 低水素過電圧陰極及びその製法 | |
| JPS5925987A (ja) | 低過電圧陰極及びその製法 | |
| US4405434A (en) | Raney alloy coated cathode for chlor-alkali cells | |
| EP0048284A1 (en) | Improved raney alloy coated cathode for chlor-alkali cells and method for producing the same | |
| JPS6123278B2 (ja) |