[发明专利]具耐久性和稳定性的释氢电极

说明书

本发明涉及具耐久性和稳定性的释氢电极。更具体讲，本发明涉及具有覆层的高耐久性和稳定性电极，所述覆层包括选自镍和钴的至少一种金属，还含有特定比率的钛和锆组分。该电极可用于氯化钠或水的电解，在该电解过程中，在碱性溶液中的电极上释出氢气。该电极不仅具有氢超电压低并且长时间内具高度稳定性的优点，并且可以以低成本供应。

在电解工业中为了节省能源费用，对释氢电极进行了广泛研究。特别是对于研制具有低的氢超电压的活性电极付出了巨大努力，目的是降低由于氢超电压引致的能源消耗。为了提供具有在长时间内氢超电压低的活性释氢电极，已提出各种建议。例如，有一种释氢电极包括一个导电性基体，并带有外覆层，覆层包含一种钛组分和选自镍和钴的至少一种金属的氧化物，该钛组分在该覆层中的含量按原子比计为含钛0.5-20%（见JPA-LO60-26682/1985）。该电极的特征是在覆层中加入了钛组分，以防止金属氧化物被还原成为金属。USP4605484（其中一位发明人也是本发明的发明人）披露了一种释氢电极，它包括一个导电性基体，其上有一覆层，其中包含一种铬组分和选自镍和钴的至少一种金属的氧化物，该铬组分的含量按原子百分率计为含0.5-20%的铬。上述两种电极都是使用钛或铬来防止这些金属氧化物还原成为金属，从而使氢超电压的下降以及长时间保持电极活性都得到显著改进。然而，其改进尚嫌不足。当在一种电极中为了防止金属氧化物还原而加入钛或铬，在用作碱性水溶液电解的释氢电极时，该电极的活性可以保持较长时间。但是，这些钛或者铬渐渐溶解于该碱性溶液中，使该覆层中的钛或铬的含量下降，因此使金属氧化物被还原成为金属，从而随着时间延长而使氢超电压增大。此外，当增多该电极中的钛或铬含量以克服钛或铬被溶解的问题时，又发生氢超电压下降不足的现象。

USP4839015披露的释氢电极包含一个导电性基体并于其外有一覆层，该层含有铬组分、钛组分和选自镍和钴的至少一种金属的氧化物。该铬组分和钛组分的含量按原子百分比计为含铬0.5-40%，含钛0.1-10%。该电极是准备克服上述各电极的缺点。该电极的优点是大大地抑制了金属氧化物还原为金属的反应，于是电极的活性可以保持长久。

然而。当使用US4839015的电极进行长时间电解时，该覆层的机械强度时常随着时间延长而变弱。所以，并不总是可以长时间保持电极的活性。相信是由于下述原因使覆层的机械强度下降。当电解操作暂时中止时，不可避免地有一个片刻时间的反向电流流过该电解槽。由于这个反向电流，使得覆层中的镍转化成为氢氧化镍。这一转化使得电极的活性下降，使该覆层发生腐蚀和溶解，导致覆层的机械强度变弱。该覆层的腐蚀和溶解在电解质的碱浓度高时，或在较高温度电解时，更容易发生。

本发明者进行了广泛和深入的研究，研制成功不致发生上述覆层机械强度下降的释氢电极。本发明者意外地发现，借助于应用一种新的覆层，甚致在苛刻的电解条件下，如高温度和高的碱浓度，亦可避免上述机械强度下降的缺点，所述新型覆层包含选自镍和钴的至少一种金属的氧化物，另外还含有特定量的钛和锆。基于此意外发现而完成了本发明。

本发明的目的是提供一种具耐久性的释氢电极，并可以长时间应用于工业规模的电解过程而不致发生覆层机械强度下降，所述强度下降是由于当电解操作暂时中止时所产生的反向电流所致，并且当在较高温度并应用高浓度的碱进行电解时，所述强度下降更为严重。

电以下说明、附图及权利要求书可以明了本发明的其他目的、特征和优点。

附图所示为电极覆层的X-射线衍射图谱，该覆层包含氧化镍、钛组分和锆组分，其中钛组分和锆组分的含量按原子百分率计为钛1.2%和锆1.1%。

按本发明所提供的释氢电极。包含一个导电性基体，并于其上有一覆层，覆层包含钛组分、锆组分以及选自镍和锆的至少一种金属，其中钛组分和锆组分的含量按原子百分率计为钛0.1-3.5%，锆0.1-3%。钛的原子百分率由下列公式所定义：

A T iA T× 100 (%) (1) ]]>

其中A_Ti代表在该覆层中的钛原子数目，A_T代表该覆层中钛、锆和所述至少一种金属的总原子数目;

锆的原子百分率由下列公式所定义：