DE1274089B - Elektroden fuer elektrolytische Wasserstofferzeuger - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4037WW PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

COIb

Deutsche Kl.: 12 i-13/06

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 74 089.5-41 (P 25800)

7. Oktober 1960

1. August 1968

Die Herabsetzung der bei der elektrolytischen Herstellung von Wasserstoff und Sauerstoff auftretenden Überspannung spielt für die Wirtschaftlichkeit einer Wasserelektrolyse eine erhebliche Rolle. Eine Senkung der Betriebsspannung einer Elektrolysezelle um 0,2 V bedeutet praktisch eine Energieersparnis in der Größenordnung von 10 %.

Es ist bekannt, die Elektrodenflächen von elektrolytischen Wasserstofferzeugern durch eine mechanische oder elektrolytische Aufrauhung bzw. durch das Auftragen von Schichten geeigneter Metalle — wie z. B. Chrom, Tantal, Platin oder Schwammeisen — so zu aktivieren, daß sich die Wasserstoffüberspannung merklich vermindert. Die meisten dieser bekannten Aktivierungsschichten haben aber erhebliche Nachteile, sei es, daß sie preislich sehr viel teurer sind oder daß solche Aktivierungsschichten ihre Wirkung nur für kurze Zeit ausüben. Verschiedene Verfahren zur Herstellung derartiger Aktivierungsschichten haben auch den Nachteil, daß sich ao ihr Aufbau den konstruktiven Eigenheiten der üblichen Elektrolysezellen nur schlecht anpassen läßt. Dies gilt z. B. für die sogenannten Doppelskelettelektroden aus Raney-Nickel. Die Verwendung von Raney-Nickel ist zur Herabsetzung der Überspannung bei Elektrolysen bekannt. Ein besonderes Kennzeichen dieser Elektroden ist das Aufglühen der Formkörper, aus denen die Elektroden bestehen, an der Luft. Diese Erscheinung ist für Raney-Nickel kennzeichnend. Die Herstellung von Elektroden mit einer aus Raney-Nickel bestehenden Aktivierungsschicht erfordert jedoch die Anwendung von hohen Drücken und hohen Temperaturen. Weiterhin haben die erwähnten Doppelskelettelektroden den Nachteil, daß sie als Sinterkörper in relativ starken Querschnitten angewendet werden müssen, was in konstruktiver Hinsicht nachteilig ist.

An sich ist die Abscheidung von Zn-Ni-Cu-Legierungen aus sogenannten galvanischen Neusilberbädern und von reinen Zn-Ni-Schichten aus saurer Lösung und aus Bädern auf der Basis von komplexbildenden Zyaniden, Pyrophosphaten oder Sulfamaten bekannt, hat jedoch in der galvanischen Technik bisher wenig Anwendung gefunden. Man hat auch bereits versucht (s. Zeitschrift für Instrumentenkunde, 67,1959, H. 6, S. 155), Wasserstoffelektroden zur pH-Messung durch galvanische Abscheidung von Zn-Ni-Legierungen und nachfolgende Behandlung mit Alkalien herzustellen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die so hergestellten Aktivschichten für den rauhen Betrieb in technischen Elektrolyseanlagen nicht geeignet sind und sehr schnell ihre die Überspannung herabsetzende Elektroden für elektrolytische
Wasserstofferzeuger

Anmelder:

Pintsch Bamag Aktiengesellschaft,

Berlin und Butzbach,

1000 Berlin, Reuchlinstr. 10-17

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Chem. Günter Barthel,

6078 Neu-Isenburg;

Dr. rer. nat. Axel Hahndorff, 1000 Berlin

Aktivität verlieren. Weiterhin weisen diese Elektroden insofern Nachteile auf, als sich die relativ nickelreiche Legierung nur sehr schlecht durch Behandlung mit alkalischen Lösungen aktivieren läßt und hierdurch Fertigungsschwierigkeiten entstehen.

Die Erfindung vermeidet die bisher aufgetretenen Nachteile der Aktivierungsschichten bei der Herstellung der Elektroden und erlaubt die Herstellung von Aktivierungsschichten von bisher unerreichter Alterungsbeständigkeit im Dauerbetrieb von Elektroden für elektrolytische Wasserstofferzeuger.

Die Erfindung bezieht sich somit auf ein Verfahren zur Herstellung von Elektroden für die Wasserelektrolyse mit einer die Überspannung herabsetzenden, Nickel enthaltenden Aktivierungsschicht, die durch galvanische Abscheidung einer Nickel-Zink-Legierung und Herauslösen des Zinks mit Alkalien hergestellt wurde. Sie besteht darin, daß die galvanische Abscheidung aus einem Bad folgender Zusammensetzung:

100 g/l Zn₂P₂O₇
480 g/l K₄P₂O₇
20 g/l NiCl₂-6 H₂O

vorgenommen wird und das Zink durch Behandlung mit Alkali oder Zyanidlösung ganz oder teilweise herausgelöst wird.

Es wurde gefunden, daß man auf diese Weise sehr aktive und im Elektrolysebetrieb sehr alterungsbeständige Elektrodenoberflächen erzeugen kann. Dies liegt daran, daß die zunächst weichen Schichten im Dauerbetrieb nachhärten, ohne ihre guten elektrischen Eigenschaften zu verlieren.

809 588/396

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß mit Hilfe der galvanischen Abscheidung unter den erfindungsgemäßen Bedingungen auch profilierte Vorelektroden, wie perforierte Bleche oder Drahtgewebe, auf einfache Weise mit einer Aktivierungsschicht versehen werden können. Hinzu kommt, daß die Elektroden nicht pyrophor sind.

Die Herauslösung des Zinks kann beispielsweise mit einer 3O°/oigen Natronlauge erfolgen. Hierbei kann je nach den gewünschten Eigenschaften der Aktivierungsschicht bei Zimmertemperatur oder auch bei erhöhten Temperaturen gearbeitet werden.

Die erfindungsgemäß hergestellten Kathodenflächen zeigen eine gegenüber dem metallischen Nickel oder dem metallischen Eisen um 0,25 bis 0,3 V verminderte Wasserstoffüberspannung. In ähnlicher Weise vermindern die erfindungsgemäß hergestellten Anodenflächen die Überspannung der anodischen Sauerstoff abscheidung um 0,2 bis 0,25 V.

Die Aktivierungsschichten können je nach den konstruktiven Erfordernissen mit verschiedenen Schichtdicken, z. B. in einer Stärke von 30 bis 50 Mikron, abgeschieden werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von Elektroden für die Wasserelektrolyse mit einer die Überspannung herabsetzenden, Nickel enthaltenden Aktivierungsschicht, die durch galvanische Abscheidung einer Nickel-Zink-Legierung und Herauslösen des Zinks mit Alkalien hergestellt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanische Abscheidung aus einem Bad folgender Zusammen-Setzung:

   100 g/l Zn₂P₂O₇
   480 g/l K₄P₂O₇
   20 g/l NiCl₂-6 H₂O

   vorgenommen wird und das Zink durch Behandlung mit Alkali oder Zyanidlösung ganz oder teilweise herausgelöst wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Auslegeschriften Nr. 1005 938,

   821;
   »Zeitschrift für Instrumentenkunde«, Bd. 67 (1959),

   S. 155.