电解用电极的制造方法_4

文档序号:9221228阅读:来源:国知局
有机溶液。进而,作为该无机溶液或有机溶液,优选的是,在上述列举的电极催化成分的起 始原料中进一步加入将钛、钽、银、错、铪等阀金属的无机或有机化合物溶解于无机溶剂或 有机溶剂而成的溶液。
[0063] 另外,作为不溶性金属阴极中的电极催化成分的起始原料,与上述列举的起始原 料一起可以适宜使用镧、铈、钇等稀土元素的化合物及草酸的水合物等。
[0064] 作为用作电极催化成分的起始原料的具体例,可以举出以下列举的化合物。
[0065] 铂:氯铂酸或铂硝酸化合物
[0066] 铱:氯化铱
[0067] 钌:氯化钌
[0068] 钯:氯化钯
[0069] 钛:氯化钛
[0070] 钽:五氯化钽
[0071] 铈:氯化铈
[0072] 举出前述涂布液的一个例子时,可以使用将四氯化铱、五氯化钽溶解在35%盐酸 中而成的无机溶液。作为其他涂布液的例子,可以举出将氯化钌、氯化铱、氯化钛溶液溶解 在盐酸和IPA(异丙醇)中而成的无机?有机混合溶液,将二亚硝基二氨铂、硝酸铈溶解在 硝酸中而成的无机溶液等。
[0073] 举出本发明中的涂布工序的工序条件的一个例子时,如果为制造食盐电解用阳极 的情况,则可以在下述条件下涂布:每1次的涂布量为〇. 36g~0. 66g、涂布次数为6~12、 整体的涂布量为2. 16g~5. 28g。
[0074] [2-3干燥工序]
[0075] 在前述的涂布工序中形成的涂布层之后被干燥?焙烧,形成电极催化层。对干燥 工序没有特别限定,例如经过与涂敷室(coating booth)相邻的连续炉的干燥区被整平后, 在干燥时间5~10分钟、设定温度30°C~80°C的温度下被干燥。需要说明的是,该干燥工 序在涂布液的涂布后作为焙烧的前阶段进行,与本发明中进行的涂布涂布液之前对基材进 行预加热的预热明确区别。
[0076] [2-4焙烧工序]
[0077] 前述干燥工序后的涂布层最终被焙烧,变成含有电极催化成分(催化层形成物 质)而成的电极催化层。对焙烧工序没有特别限定,例如,使用与进行干燥工序的干燥区相 邻的连续炉的焙烧区进行。对焙烧条件也没有特别限定,因电极催化成分而异,在大气气氛 下、焙烧时间10~15分钟、焙烧温度约350~600°C下进行焙烧。
[0078] 通过在如上所述的条件下进行焙烧,从而前述涂布液中的起始原料被热解,如果 为阳极的情况,则形成例如含有包含选自铂、铱、钌、钯、锇及它们的氧化物中的至少一种金 属和/或合金的电极催化成分而成的电极催化层、或者含有包含在这些铂族金属和/或其 氧化物中加入了钛、钽、铌、锆、铪等阀金属的氧化物的复合氧化物或固溶体的电极催化成 分而成的电极催化层。另外,如果为阴极的情况,则形成含有前述铂族金属和/或其氧化物 与铈、镧等稀土元素的氧化物的混合氧化物而成的电极催化层。
[0079] (3.后工序)
[0080] 本发明的电解用电极的制造方法中,如图1所示,在如上所述的电极催化层形成 工序之后,根据需要进行性能调整工序、中和处理工序、形状加工等后处理,制造电解用电 极。这些后处理工序在本发明中与现有的方法同样地进行即可,与现有的方法没有任何不 同。
[0081] 如上所述,根据本发明的制造方法,实施包括将多孔网、冲裁多孔板、金属丝网或 与它们类似形状的、具有多个孔的导电性基材加热至室温以上的预热工序的电极催化层形 成工序,改变该工序中进行的预热中的导电性电极基材的加热温度、和/或改变预热的次 数,由此如上述那样地能够使具有多个孔的导电性基材的表面侧的电极催化层的电极催化 成分的附着量多于背面侧的电极催化层的电极催化成分的附着量,同时能够改变表面侧与 背面侧的电极催化成分的相对量比为期望的状态。
[0082] 实施例
[0083] 接着,说明本发明的实施例,但本发明并不限定于这些实施例。
[0084] <实施例1、比较例>
[0085] 1)不溶性金属阳极的由多孔网形成的导电性电极基材的前处理条件
[0086] 使用由厚度为I. 0mm、比表面积为2. 35m2 (每Im2投影面积的实际表面积)、1边的 大小为300mm的方形的多孔网形成的钛制多孔网作为导电性电极基材,在580~600°C的实 际温度范围内保持1小时以上并退火。然后,用氧化铝研磨剂(尺寸:#60)对该导电性电 极基材的表面实施干式喷砂处理进行粗糙化,接着,在20%盐酸水溶液中(共沸点)浸渍约 12分钟进行蚀刻处理,同时进行导电性电极基材的洗涤处理。
[0087] 对于该前处理完成的导电性电极基材,在面内焊接安装18个点的温度测定用的 热电偶,使得在预热时能够记录?确认各点的温度。
[0088] 2)电极催化层的形成条件
[0089] [2-1导电性电极基材的预热条件]
[0090] 将50kW级高频率电源、以及有效加热长度为500mm的加热线圈设置在距离利用涂 装用自动装置的涂布位置550_、涂装传送带的前面,以传送带移动速度为I. 8m/分钟进行 设定,使得在导电性电极基材加热后约18秒后被涂布。
[0091] 对于作为加热对象的导电性电极基材的加热条件,调整?设定前述高频率电源的 输出,使其为以下5个水平:(1)不加热(28°C、比较例),以及在(2)35°C设定条件、(3)50°C 设定条件、(4)70°C设定条件、(5)100°C设定条件进行预热的情况。
[0092] [2-2涂布工序的条件]
[0093] 接着,准备氯化钌、氯化铱、氯化钛溶液作为电极催化成分的起始原料,将使它们 在盐酸和IPA的混合液中溶液化而成的无机?有机混合溶液作为涂布液。然后,在涂敷 室内,分别通过喷雾将该涂布液涂布在调整为前述的各温度的导电性电极基材的表面。关 于涂布工序中的1次的涂布量,换算为电极催化层中的铱及钌的金属量,以大致为0. 4~ 〇. 7g/m2的方式设定涂布的涂布液的量。
[0094] [2-3干燥工序的条件]
[0095] 接着,使用与涂敷室相邻的连续炉的干燥区,在干燥时间约10分钟、设定温度 60°C下,一边使基材移动一边干燥表面的涂布液。
[0096] [2-4焙烧工序的条件]
[0097] 干燥后,在空气循环式的气体燃烧加热器式焙烧炉中(约470°C、约10分钟)进行 热解被覆,形成具有包含氧化铱和氧化钌的电极催化成分的电极催化层。
[0098] 重复6次上述的涂布~焙烧操作,制作不溶性金属阳极。此时,在导电性电极基材 涂布涂布液之前,每次,对于(1)除了不加热(28°C、比较例)以外的基材,分别在(2)35°C 设定条件、(3) 50°C设定条件、(4) 70°C设定条件、(5) KKTC设定条件下预热,之后在基材涂 布涂布液。
[0099] 3)电极催化层形成工序之后,作为后处理工序,进行下述的性能调整处理,制造实 施例1及比较例的各不溶性金属阳极。关于性能调整处理,在大气中、约500°C实施约1小 时的热处理,从而进行单极电解电位SEP及电解时氯气中氧浓度之类的性能调整。
[0100] 关于实施上述的实施例1及比较例而得到的各不溶性金属阳极,将研宄的结果示 于图2及图3。即,图2及图3表示在导电性电极基材的表面侧涂布涂布液时的、各测定点 的即将进行涂布工序之前的导电性电极基材温度、和各点导电性电极基材的表面侧与背面 侧的电极催化成分的附着量之比的关系。
[0101] 图2表示关于电极催化层中的钌成分的、即将进行涂布工序之前的导电性电极基 材温度与钌的表面侧附着量/背面侧附着量比的关系,图3表示关于电极催化层中的铱成 分的、即将进行涂布工序之前的导电性电极基材温度与铱的表面侧附着量/背面侧附着量 比的关系。
[0102] 需要说明的是,电极催化成分的附着量通过以下记载的方法进行测定。
[0103] 测定装置:Rigaku Corporation 制造的型号 ZSXmini
[0104] 装置名称:荧光X射线分析装置
[0105] 电压-电流:40kV-l. 20mA
[0106] 掩模直径:Φ 30_
[0107] 由图2表明,通过基于预热工序的基材的预加热,即将进行涂布工序之前的导电 性电极基材温度与钌的表面侧附着量/背面侧附着量比的关系显示出良好的相关性,统计 处理的结果,作为其近似式,算出了下述式(1)的线性函数。
[0108] y = 0. 070χ-0. 909
[0109] (1)
[0110] R2= 0.901
[0111] 另外,由图3表明,通过基于预热工序的基材的预加热,即将进行涂布工序之前的 导电性电极基材温度与铱的表面侧附着量/背面侧附着量比的关系显示出良好的相关性, 统计处理的结果,作为其近似式,算出了下述式(2)的线性函数。
[0112] y = 0. 080X-1. 237
[0113] (2)
[0114]
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