在食盐电解工业中,通常主流是所谓离子交换膜法食盐电解,即,阳极使用氯产生电极,阴极使用氢产生电极,用氟系阳离子交换膜将阳极与阴极之间划分。另一方面,通过将阴极置换为氧还原电极,相对于现有的氢产生型离子交换膜法食盐电解,能够将理论上的电解电压降低1v以上,作为节能化的手段受到关注。但是,实际上由于产生氧还原反应的高过电压,因此电压削减效果停留在0.7v左右。进一步,结合不副产能够作为能量源再利用的氢的问题,利用氧还原电极的食盐电解尚未达到大规模的实用化。为了降低食盐电解用氧还原电极的过电压,迄今为止广泛研究了使用银作为催化剂的物质。例如,公开了包含含有银、铂、钯中的至少一种贵金属类和碳粉末而成的亲水性催化剂的食盐电解用氧还原电极(专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利第5178959号公报
背景技术:
技术实现思路
1、发明要解决的技术问题
2、近来,面向碳中和的推进,期待以更低电压工作的食盐电解工艺。专利文献1中,应用于食盐电解的工作电流密度(4.0~8.0ka/m2)时,产生高过电压,妨碍食盐电解工艺的节能化。
3、本发明是鉴于上述课题而完成的,其课题在于提供一种食盐电解用氧还原电极,其与以往公知的食盐电解用氧还原电极相比显示低过电压,发挥有助于食盐电解工艺的节能化的效果。
4、用于解决技术问题的技术方案
5、本发明人等为了解决上述课题进行了潜心研究。其结果发现,通过使用在电极表面以特定的质量比含有铂和碳的食盐电解用氧还原电极,能够解决上述课题。即,本发明如权利要求书的记载,此外,本发明的主旨如下所述。
6、[1]一种食盐电解用氧还原电极,其具有多孔性导电性基材和在该多孔性导电性基材上的催化剂层,该催化剂层含有铂和导电性碳,将该铂和该导电性碳的总质量设为100wt%时,该铂质量为21wt%以上,并且该催化剂层表面的铂(pt)与碳(c)的质量比pt/c为0.18以上且1.0以下。
7、[2]根据所述[1]所述的食盐电解用氧还原电极,其中,电极的每几何面积的所述铂的负载量为0.1mg/cm2以上且10mg/cm2以下。
8、[3]根据所述[1]或[2]所述的食盐电解用氧还原电极,其中,所述铂的微晶直径为2nm以上且20nm以下。
9、[4]根据所述[1]~[3]中任一项所述的食盐电解用氧还原电极,其中,使用循环伏安法测定的电极的每几何面积的氢脱附电量为10mc/cm2以上且200mc/cm2以下。
10、[5]根据所述[1]~[4]中任一项所述的食盐电解用氧还原电极,其中,所述催化剂层含有氟树脂,该氟树脂与所述导电性碳的质量比为1:0.1~10。
11、[6]根据所述[1]~[5]中任一项所述的食盐电解用氧还原电极,其中,所述多孔性导电性基材为碳纤维。
12、[7] 所述[1]~[6]中任一项所述的食盐电解用氧还原电极的制造方法,其包括以下工序:
13、涂布工序,其中,在所述多孔性导电性基材上涂布催化剂油墨,该催化剂油墨至少含有所述铂和所述导电性碳,在将该铂和该导电性碳的总质量设为100wt%时,该铂质量为21wt%以上;
14、干燥工序,其在60℃以上且120℃以下进行;以及
15、烧成工序,其在250℃以上且400℃以下的不活泼气体气氛下进行。
16、发明效果
17、根据本发明,能够提供一种食盐电解用氧还原电极,其与以往公知的食盐电解用氧还原电极相比显示低过电压,有助于食盐电解工艺的节能化。
1.一种食盐电解用氧还原电极,其特征在于,具有多孔性导电性基材和在该多孔性导电性基材上的催化剂层,所述催化剂层含有铂和导电性碳,将该铂和该导电性碳的总质量设为100wt%时,该铂质量为21wt%以上,并且该催化剂层表面的铂(pt)与碳(c)的质量比pt/c为0.18以上且1.0以下。
2.根据权利要求1所述的食盐电解用氧还原电极,其中,电极的每几何面积的所述铂的负载量为0.1mg/cm2以上且10mg/cm2以下。
3.根据权利要求1或2所述的食盐电解用氧还原电极,其中,所述铂的微晶直径为2nm以上且20nm以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的食盐电解用氧还原电极,其中,使用循环伏安法测定的电极的每几何面积的氢脱附电量为10mc/cm2以上且200mc/cm2以下。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的食盐电解用氧还原电极,其中,所述催化剂层含有氟树脂,该氟树脂与所述导电性碳的质量比为1:0.1~10。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的食盐电解用氧还原电极,其中,所述多孔性导电性基材为碳纤维。
7.权利要求1~6中任一项所述的食盐电解用氧还原电极的制造方法,其特征在于,包括以下工序: