JPS6338593A - 炭素電極 - Google Patents

炭素電極

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JPS6338593A
JPS6338593A JP62192511A JP19251187A JPS6338593A JP S6338593 A JPS6338593 A JP S6338593A JP 62192511 A JP62192511 A JP 62192511A JP 19251187 A JP19251187 A JP 19251187A JP S6338593 A JPS6338593 A JP S6338593A
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JP
Japan
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carbon electrode
carbon
transition metal
binder
particles
Prior art date
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Pending
Application number
JP62192511A
Other languages
English (en)
Inventor
オリヴァー　レイモンド　ブラウン
マーティン　ジョン　ウィルモット
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sellafield Ltd
Original Assignee
British Nuclear Fuels PLC
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Publication date
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    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/24—Halogens or compounds thereof
    • C25B1/245—Fluorine; Compounds thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/042—Electrodes formed of a single material
    • C25B11/043—Carbon, e.g. diamond or graphene

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  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

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】 本発明は、多孔質炭素アノードを用いて混合溶融塩電解
質の電解によりフッ素を製造する行程に使用される炭素
電極に関するものである。
本発明によると第一に、電極の少なくとも一部に原子的
に分散した１種又はそれ以上の遷移金属を有する炭素電
極が提供される。・ 遷移金属の添加を、電解質にさらされる部分又は電解質
にさらされることとなる部分（電解の過程における電極
物質の損失の結果として）に限定することは本発明の範
囲に含まれるが、実際、遷移金属を炭素電極全体に分散
させることもできる。
本発明は第二に、炭素粒子を固めた塊及び炭質バインダ
ーの残留物を含む炭素電極であって該電極の少なくとも
一部の上記炭素粒子及び／又はバインダー残留物がその
中で事実上原子的に分散した１種又はそれ以上の遷移金
属を有する炭素電極を提供する。
本発明はさらに、炭素粒子を固めた爽及び炭質バインダ
ーの残留物を含む炭素電極であって、該電極の少なくと
も一部の上記粒子がその中で分散した１又はそれ以上の
遷移金属を含む炭素電極を提供する。
遷移金属を先駆物質中に混入し、続いて炭化し、さらに
微細に分割して炭素粒子を製造することにより、該炭素
粒子中に遷移金属を分散させることができるが、この場
合、該遷移金属を先駆物質と結合させるこが好ましく、
同時に先駆物質は遷移金属の原子的分散を容易にするた
め液相とする。
例えば、遷移金属は、熱的に分解可能な金属の有機錯体
、例えばアセチルアセトナート等の有機配位子と結合し
た遷移金属の形で提供することができ、しかも液相先駆
物質と混合するためにフルフリルアルコール等の適当な
液媒体中に溶解させることができる。次に上記先駆物質
を炭化させることができ、該有機配位子は、炭素電極の
製造で先駆物質の炭化に通常使用される範囲内の温度で
分解するものである。炭化の後、先駆物質を粉状にして
炭素電極製造用の通常の大きさの粒子を製造することが
でき、さらに該粒子をピッチクール（ｐｉｔｃｈ　ｔａ
ｒ）等の適当なバインダーと結合させ、固め、熱処理し
て、該粒子及び該ピッチクールの残留物を含む多孔質炭
素電極を製造することができる。上記先駆物質は、例え
ば、石油又はコールタールの誘導体でも良く、又炭素電
極の製造に使用するため慣例的に石油コークス生産に用
いられる石油誘導体でも良い。
遷移金属元素は、好ましくはニッケル、バナジウム及び
コバルトから選ばれ、例えばニッケル及びバナジウムの
双方を先駆物質及び／又はバインダーに添加して組合わ
せで使用することができる。
現在では、遷移金属を原子の大きさで分散させるのが望
ましいと考えられているが、より粗大な分散を用いる場
合も本発明の範囲内にあり、好ましくは、上記分散は、
１０−９ｍオーダーの厚さを有する電極又は電極の一部
の任意の薄片が、少なくとも１個の遷移金属を完全に包
含するのに十分な厚さとなるのが良い。実際、例えば先
駆物質の製造の間に、遷移金属原子／粒子の凝集が起こ
り得ることが認められているが、好ましくは、遷移金属
の大部分が、すでに述べた程度に分散しているのが良い
。別の言い方をすると、遷移金属添加物の主たる部分は
、直径、Ｉ　Ｘ　１０−９ｍ以下の核として存在してい
るのが好ましい。
各遷移金属は、−５役に１．０原子％未満の量、好まし
くは約０．１原子％以下の量存在するのが良い。
特に遷移金属がニッケル、バナジウム、及びコバルトか
ら選ばれる場合、本発明をフッ素製造用電解槽に使用す
る炭素アノードに特に適用することができる。フッ素電
解槽を運転することにより、アノード表面に一般に厚さ
１０−９ｍのオーダーの一フッ化炭ｆｉ（ＣＦ）ｘ　　
の極薄膜が生成し、この膜が一効率良く電解を行うのに
必要なアノード動作電圧（ａｎｏｄｅ　ｏｐｅｒａｔｉ
ｎｇ　ｖｏｌｔａｇｅ）を著しく大きくする。これら遷
移金属の微細な分散物を導入することにより、遷移金属
イオン部位（フッ化物膜中に存在する遷移金属核の酸化
により生成する）が（ＣＦ）Ｘ　　膜厚の中にできるこ
とが保証され、そのため電解質とアノードの間の電子の
移動が容易となるっ運転の間、アノードは、浸蝕される
傾向を示し、該（ＣＦ）ｘ　　膜は、アノード表面の浸
蝕の結果連続して生じ、従って新しい遷移金属イオン部
位を包含する。遷移金属イオン部位による電子移動の増
加可能性により、ＨＦ２一種からの電子移動の確率を減
少させると信じている＜ＣＦ）Ｘ膜生成による効果が中
和されると考えられる。このように、ニッケル、コバル
ト及び／又はバナジウムの遷移金属添加物が存在するこ
とにより、アノード過電圧が減少する。
本発明の種々の他の面及び特徴についても、特許請求の
範囲より明らかであろう。

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）少なくとも一部が、事実上原子的に分散した１種
    又はそれ以上の遷移金属を含む炭素電極。
  2. （２）炭素粒子を固めた塊及び炭質バインダーの残留物
    を含む炭素電極であって、該電極の少なくとも一部の上
    記炭素粒子、及び／又はバインダー残留物が、その中で
    、事実上原子的に分散した１種又はそれ以上の遷移金属
    を含む炭素電極。
  3. （３）炭素粒子を固めた塊及び炭質バインダーの残留物
    を含む電極であって、該電極の少なくとも一部の上記粒
    子が該粒子内に分散した１種又はそれ以上の遷移金属を
    含む炭素電極。
  4. （４）電極の少なくとも一部のバインダー残留物が、該
    残留物内に分散した１又はそれ以上の遷移金属を含む特
    許請求の範囲第３項記載の炭素電極。
  5. （５）遷移金属が、粒子及び／又はバインダーの炭質物
    質中に導入された熱的に分解した遷移金属の有機錯体か
    ら誘導される特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか
    １項に記載の炭素電極。
  6. （６）遷移金属が、ニッケル、バナジウム及びコバルト
    より選ばれる特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれか
    １項に記載の炭素電極。
  7. （７）遷移金属が、ニッケル及びバナジウムを含む特許
    請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項に記載の炭素
    電極。
  8. （８）遷移金属添加物の主たる部分が直径１×１０＾−
    ＾９ｍ以下の核として存在する特許請求の範囲第３項〜
    第７項のいずれか１項に記載の炭素電極。
  9. （９）多孔質構造を有する特許請求の範囲第１項〜第８
    項のいずれか１項に記載の炭素電極。
  10. （１０）各遷移金属が１．０原子％未満の量好ましくは
    約０．１原子％以下存在する特許請求の範囲第１項〜第
    ９項のいずれか１項に記載の炭素電極。
  11. （１１）炭質の液媒体中に分散された熱的に分解可能な
    遷移金属の有機錯体の形で、好ましくはニッケル、バナ
    ジウム及びコバルトから選ばれる少なくとも１種の遷移
    金属を含む炭素電極製造用組成物。
  12. （１２）炭質の液体がコールタール又は石油の誘導体で
    ある特許請求の範囲第１１項記載の組成物。
  13. （１３）炭素粒子塊を炭質バインダーで固め、固めた塊
    を熱処理して炭素電極を製造する方法において、好まし
    くはニッケル、コバルト及びバナジウムから選ばれる１
    種又はそれ以上の遷移金属を、上記バインダー及び／又
    は上記粒子の炭質物質の中で事実上原子的に分散させる
    ことを特徴とする炭素電極の製造法。
  14. （１４）炭素粒子塊を炭質バインダーで固め、固めた塊
    を熱処理して炭素電極を製造する方法において好ましく
    は、ニッケル、コバルト、及びバナジウムより選ばれる
    １種又はそれ以上の遷移金属を上記粒子の炭質材料中で
    微細に分散させることを特徴とする炭素電極の製造法。
  15. （１５）１種又はそれ以上の遷移金属をバインダーの炭
    質物質内においても微細に分散する特許請求の範囲第１
    ４項記載の炭素電極の製造方法。
  16. （１６）各遷移金属を液相の先駆物質中に混入し、続い
    て炭化し、さらに微細に分割して炭素粒子を製造する特
    許請求の範囲第１３、１４、又は１５項記載の炭素電極
    の製造方法。
  17. （１７）炭素粒子塊を炭質バインダーで固め、固めた塊
    を熱処理することにより炭素電極を製造する方法におい
    て、炭素粒子のバインダー及び／又は先駆物質を構成す
    る炭質物質に、好ましくはニッケル、コバルト及びバナ
    ジウムから選択される１種又はそれ以上の遷移金属を該
    遷移金属の熱的に分解可能な有機錯体として前記炭質物
    質中に分散させることにより混入し、その際上記炭素粒
    子の先駆物質は液相状態にあり、従って、それに続く熱
    処理により錯体が分解し該炭素粒子及び／又はバインダ
    ーの炭素残留物中に遷移金属が微細に分散することを特
    徴とする炭素電極の製造方法。
  18. （１８）遷移金属の有機錯体が可溶である液体の存在下
    、遷移金属の有機錯体を液状炭質物質と結合させる工程
    を含む特許請求の範囲第１７項記載の炭素電極の製造方
    法。
  19. （１９）先駆物質が石油又はコールタールの誘導体であ
    る特許請求の範囲第１６項、１７項又は１８項記載の炭
    素電極の製造方法。
  20. （２０）特許請求の範囲第１３項〜第１９項記載のいず
    れか１つの方法により製造された炭素電極。
  21. （２１）特許請求の範囲第１項〜第１０項及び第２０項
    のいずれか１項に記載の１又はそれ以上の炭素電極をア
    ノードとして使用することを特徴とするフッ素の電解的
    製造方法。
  22. （２２）フッ化カリウム及びフッ化水素の混合溶融塩系
    を電解質として、特許請求の範囲第１〜１０項及び第２
    ０項のいずれか１項に記載の少なくとも１つの炭素電極
    をアノードとして含むフッ素製造用の電解槽。
JP62192511A 1986-08-01 1987-07-31 炭素電極 Pending JPS6338593A (ja)

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CA (1) CA1315240C (ja)
DE (1) DE3766564D1 (ja)
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