[发明专利]寿命长稳定性高的释氢电极

说明书

本发明涉及一种寿命长稳定性高的释氢电极。更具体地说，本发明涉及一种具有内含选自镍和钴中至少一种金属的氧化物的涂层的非常耐用而稳定的电极，其特征在于，该涂层另外还含有一定比例的钛组分并且显示出其中所含的镍和/或钴呈一定的氢氧化物生成比。这种钛组分以与氧化镍和/或氧化钴成固溶体形式存在于涂层中。这种电极特别适用于碱金属氯化物或水的电解，在进行这类电解时，在碱性溶液中的电极上有氢气产生。这种电极不但能在很长时间内显出低的氢超电压和高稳定性，而且其制造成本低。

为了降低能耗，已经在电解工业中对释氢电极进行了很多研究。特别是已经作了广泛而深入的努力以研制一种显示低的氢超电压的活性电极，其目的是为了使氢超电压引起的过多的能源消耗减至最低程度。

已有人提出了各种不同的建议以制备一种能在相当长时间内显示低的氢超电压的活性释氢电极。迄今为止所建议的各种电极可分为两类，即一类是在电极基体上涂覆了一层含有一种金属、一种金属混合物或一种合金作为活性成分的涂层，另一类是在电极基体上涂覆了一层含有一种金属氧化物、一种金属氧化物的混合物或一种复合氧化物作为活性成分的涂层。

具有一层含有一种金属、一种金属混合物或一种合金作为活性成分的涂层的第一类电极有一固有的缺点，即在连续电解操作中随着时间的推移，所说涂层的活性易于丧失并且电极的氢超电压有害地升高。

另一方面，关于具有一层含有一种金属氧化物、一种金属氧化物的混合物或一种复合氧化物作为活性成分的第二类电极，其一个例子已公开在日本专利申请公开说明书NO.57-161078中。该说明书所公开的电极的制备方法是先将一种表面覆盖了0.0025至0.1μm厚氧化镍层的镍粉进行热压来制备电极基体，然后在此基体上形成一种氧化镍或氧化钛的混合物的涂层，以防止电极过早地氧化。然而，日本专利申请公开说明书NO.57-161078中所公开的电极具有一个缺点，即不但通过涂覆一种涂层来降低氢超电压的目标没有充分达到，而且在连续电解的操作中，在涂层中的氧化物在很短时间内就被还原成镍和钛。如对具有一层含有一种金属、一种金属混合物或一种合金作为活性成分的涂层的第一类电极所描述的，已被还原的电极有一缺点，即在连续电解操作中，随着时间的推移，所说涂层的活性易于丧失并且电极的氢超电压有害地升高。

US4，496，453公开了第二类电极的另一例子，该电极具有一种以氧化镍和/或氧化钴为活性成分的涂层。就降低氢超电压以及保持电极活性而言，这种电极与上述第一类电极相比有了明显的改善。然而这种改善还是不够的。当该电极作为释氢电极用于碱金属氯化物或水的电解时，电极的活性可以维持相对较长的时间。但是随着时间的推移，作为活性物质的金属氧化物被还原成金属，因此引起氢超电压的升高。

为了克服US4，496，453所公开的电极的缺点，日本专利申请公开说明书NO.60-26682中提出了一种释氢电极，该电极含有一个电极基体和一层以熔融喷涂法涂覆在基体上的由镍和钴中至少一种金属的氧化物的涂层，该涂层含有0.5-20%原子百分比的钛。该电极的一个优点在于，作为活性物质的金属氧化物还原成金属的过程大大地受到了抑制，因此使该电极的活性维持相对较长的时间。但是，当使用日本专利公开说明书NO.60-26682的电极进行长时间电解时，随着时间的推移，涂层的机械强度很可能要降低。因此，把电极的活性维持到所希望那么长时间并不总是可能的。

本发明人进行了广泛而深入的研究以研制这样一种释氢电极，该电极不存在上述的日本专利申请公开说明书NO.60-26682所公开的电极的涂层的机械强度降低的问题。结果，本发明人发明导致涂层机械强度降低的原因如下。当电解操作临时停止时，不可避免地在一瞬间有逆向电流通过电解槽。由于这种逆向电流，使得涂层中的镍和/或钴转变为其氢氧化物。这种转变引起电极活性的降低并使涂层受到腐蚀及溶解，导致涂层机械强度的降低。当电解液中碱浓度较高或电解温度较高时，涂层的腐蚀和溶解特别易于发生。

另外，经进一步研究，本发明人发现，使用一种新型涂层，即使在苛刻的电解条件下比如高温和高碱浓度下也能克服电极涂层机械强度降低的缺点，这种新型涂层含有选自镍和钴中至少一种金属的氧化物，该涂层另外还含有一定量的以固溶体形式存在的钛，并且还显示出不大于15%的特定氢氧化物生成比。基于这种意外的发现，使本发明得以完成。

因此，本发明的一个目的是提供一种十分耐用而稳定的释氢电极，该电极有氢超电压低的优点而且可以在工业规模的碱金属氯化物和水的电解中使用很长时间也不会引起涂层机械强度的降低。