Электролит для электролиза воды

Электролит для электролиза воды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электрохимическим производствам и позволяет снизить энерг озатраты. Предложен ajio- ктролит для электролиза воды на основе водного раствора гидрокарбоната калия, в состав которого вводят карбонат тетраме1иламмония в количестве 0,15-0,20 г-зкв/л. 4 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО))ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

<511 4 ?? 25 ?? ) i >

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2) ) 4) 60) ) 3/31-26 (22) 08.12.86 (46) 15.10.88. Вюл. )) 38 (71) Курганский машиностроительный институт (72) А.Г. Рябухин, В.И. Прохорова, Г.В. Иванцова Б.Г,Гришаенков и Н.Г. Зорина (53) 621.357.)(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1041605, кл. С 25 В !1/10., 1980.

Авторское свидетельство СССР

1158619, кл. С 25 R 11/10, 1983.

„„80„, 1430410 А1 (54) ЭЛЕКТРОЛИТ Д:1Я ЭЛЕКТРОЛИЗА

ВОДЫ (57) Изобретение относится к электрохимическж производствам и позволяет снизить энергозатраты. Предложен элсктролит для электролиза воды на 1снове водного раствора гидрокарбоната калия, в состав которого вводят карбонат тетраме-иламмония в количестве 0,15 — 0,20 г-экв/л. 4 табл.!

4304!G сти к электролизу водных растнс>ров с целью получения водорода и кислород<>

Цель изобретения — создаHIëå эспе— ктролита на основе гидрокарбоната калия для электрохимиче ского разл:оженил Воды на порис.тых титановьгх электродах, которь)й улучшал бы энерг етику процесса, не вызывая разрушения актинного покрытия на т>лтане „

Исследования проводили н эпектрохимической ячейке ЛГЗ-2 с помощью потенциостата П-5828 в 1)нтернале потенциалов 0,76-8,0 Б при C;(opocTH раз вертки 2 B/ìèí. Запись,отенциодинаg <-, — при одина:;o>cм времени работы

50 эквивалентно о..;нс>сительной скорости!!зобретение ОтнОсит(.я к " Ier(TOÎхимическим производства < „, )3 частноMич е ск их криEых и роиз н ОдилH I iа дв ух— координатном самописце >Э дим-620.01

С целью получения в осп;:оизн адимых данных > а поверхности TНТ.IH<:. электро:(имически с>)ормироналсгг диоксид титана при циклиронании н течение

30 . лин, 1. редла га емый электрол;гт и п ротО иrl исl)ьlть)вciли при эllск тр«х>(миче скОм р "<зл >женин Воды Н1 пористън. ти

", ;) ii«i Ir<;i .">ЫТЬГ(CÌer)r<ÜÍ

)I1 .ми оксидами ГТСсП100.0, и ..111!)Ос<,О перо;>скитной структуры .;:..: Вабари .—

IInr; I).<1,—.íîñòè -. îêà 500 7<, м в тс>чe-ние >О сут непрерьпзной pr >0< b.. На р; Л«тающих ячейках периодически снимагги водгт —;I ..IïåðHûå хар;>ктеристики> позво rrr!<>)1)He судить об энepгетике пpobre cc -), .1дя До стгсл<ения ук а за:-. :Иой цели н известный электролит с содержанием гидрокарбоната калия 3, О -3, г-экв на л водного раствора, согл lclro изобреTeíÐþ, ДОНОдни ель)10 ВВОДят

О, 15 — О, 20 r — эк)1 карбонат.:.;e Tpс<метидаммония < Т!"!АК), (Для опредеде:)ия коли- естbe)r)ro-о со«тношения il" <.Ê и KllСО были прове9« дены эсдек-.por(rzrr(че".b He ис сле,,<>вания на образ цах из монопи-, ),01 о т:.л а на

2 марки ВТ ; — ООС, площадью,. мм" в эле-. ктро"".итах р".ç:ëè÷íîãî coc T;:Ir;r: l — водный раствор K:1СО„с сО< ержанием

3, 3 г-экв/и (прототип ) 2-Кl .СО. -3 "-экн/

/л+О, 1 г-экв/л 1MAK; 3-КНСОз 3 г- >кв /

/и+ О, 15 г-экн/л ТМАК; 4КНСО з-3 г экв /л <- ??, 20 ?? ??????>

5-КНСΠ— 3 г-экв/и + 0,30 г-экн/

/л ТОЛК, 5-Т1!ЛК- 1 г-эк в /л

Кри;ери<м выбора соотношения ком-понен гов В изобретении бь):1а макси— м ":>.! < на я апек рохимич еск<. я;1 к . ин Hoc ть титана н r:< следуемых "астнорах.

B табл. :)риведены поляризационHbIc характери<гтики выделения кислоэ рода на эдектрохимически окисленном титане в электролитах разного сос< тана, по T-eíöH;rëbr .)риведены о-.носительно водородного электрода ) . ! 0 Тс<ким образом, максимальный ток выделения кис ropoga на окисленной поверхности монолиTHoãî титанового элек града наблюдается в ълек тролите, содержащем 3,0-3,1 г-экв КНСО.,+0,150,20 г-экв ТОЛК на л водного раствора. В этом случае плотность тока выделения кислорода в - 1,7 раза больше, чем в .-.рототипе.

Для сравнения предлагаемого эпек—

20 тролита с прототипом приведены для каждого состава эдек тропита воль тамперные и поляризационные характеристики элек т волив ных ячеек í выше казанными электродами по истечению

2<:

50 сут непрерывной работы, В табл. 2 )риведены вольтамперные характеристики ячеек с пористыми титановыми э )ектродами, покрытыми

:ВСсг1> 100 H 11 1 CO В Оаздичных

<- д < электролитах.

Как следует из данных табл. 2, при менение н качестве элекTpcëèòà гидрокарбоната калия с добавкой О,!5—

0,20 г-экв/л тетраметиламмония улучд5 шлет энергетику процесса на 8 †!47,.

В табл.3 приведены поляризационные характерис-.èêè выделения кислорода на 1)ористых титановых электродах н гидрокарбонатных растворах.

40 Для оценки влияния пред:1агаемого электролита и )грототигта на коррозионную стойкость ис ытуемых э .ек тродов проведены сl)ецияльные Hñследонания

Использовали весовой метод оценки коррозио-:íîé с.-ойкос-.и,закпючающийСн В ОПРЕДЕЛЕНИИ OTHOCHTÅËbHOÃО ИЗ— менения неса электродов за время раб«ты. Относительное измене:-:ие веса коррозии.

Данные весового метода, усредненные по 1О электродам, приведены н табл. 4 (результаты коррозионных исЭ > пыта ний анодов в элек тролита х раз ного сост; ва по истечению 50 сут) .

Таким обр<1зом, эпектрохг.<мглчгские и ксррозионные исследования подтверж14304! О

Т а б л и ц а

К"Соз К"Соэ КНС з

3 . 3

Состав кнсо электролита 3,0 н

r-экв/л

HCQ КНСО ,О н. 3,0 н

ТМАК TMAK ,15 н. 0.2 н

КНСО

3,0 н.

TMAK

O,l н.,1 ы. ),О и,О н. 3,1 н

ТМАК ТМАК ТМАК

0,3 н. 0,12 н. 0,20 ы., Плотность тока, А/м 1,01 1,23 1,710 1,63 1,43 1,40 1,61 1,34

Т а б л и ц а 2

Клеммное напряжение, В, для анбдов, в электролитах сост; ва

Габаритная плотность тока, А/м

KHCOç

3 н.

TMAK

0,15 н. кнсо

3 н.

TMAK

0,1 н.

КНСО, 3 н.

ТМАК

0,30 н.

КНСО

3 н.

ТМАК

0,20 и.

КНСО

3 н.

БгСаМ Со О в

2,36

Аноды, покрытые

2,47

2,45

2,55

2,69

2,78

2,70

2,66

2,79

180

2,94

2,96

2,94

3,00

2,89

270

3,11

3,20

3,12

3,08

3,14

3,29

360

3,28

3,36

3,24

3,31

3,45

450

3,51

3,40

3,39

3,41

540

3,55

Аноды, покрытые ЬиЫСо,О

2,35 2,28 2,00

2,10

2,07

2,32

2,28

2,28

2,51

2,57

180

2,55

2,47

2,46

2,71

2,79

270

2,64

2,62

3,81

2,55

2,88

360

2,82

2,78

3,72

3,97

3,04

450

2,92

2,88

2,82

3,05

540

3,13 дают преимущество предлагаемого электролита по отношению к прототипу: снижение энергозатрат на 8-147. и сохранение активной поверхности рабо5 тающих анодов в течение 1200 ч, что достигается за счет введения в состав электролита карбоната тетраметиламмония в количестве 0,15-0,20 г-экв/л.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Электролит для электролиза воды на основе водного раствора гидрокарбоната калия, о т л и ч л ю щ и и с я тем, что, с целью снижения энергозатрат при электролизе, он дополни— тельно содержит карбон,". †. тетраметнзаммония при следующем содержании компонентов:

Гицрокарбонат калия 3,0-3,1 г-экв/л

Карбонат тетраметиламмония 0,!5 — 0,20 г-экв/л

Вода До 1 л

1430410

Т а б л и ц а 3

Габаритная плотность тока, А/м

Потенциал анода, В, для электролитов состава:

Аноды,по срытые БгСЙМСо Оа

1,18

1,20

1„17

1„18

1,23

l,1 75

1,195

1,245

1,270

1,310

1,340

1,350

l,22

133

1,25

l,,22

1,24

l,2У

222

1,31

1,28

1,31

1,,26

278

l,35

1,32

1.,30

1,34

333

l,39

1,37

1,,33

i,40

l,40

390

l,40

i,44

l,,34

l,49

Анодbl, покрытые LL1N1CogOg

l,141

l, 164

1,215

1,264

1,310

1,338

1„14

1„17

1,15

l,20

1,16

l „l6!,23

133,22

222

1,27

l,29

l,33

278

1,3l

1.,34

1„29

1,33

333

l,33

1, 33

1,39

1,44

390

l,47

1,36

1,346

444

Т а блица 4

Относительное изменение веса (а8/g,) 1007 в электролитах состава электродов

Г

КНСОэ КН(,0> 3 н. УНСО 3 н. КНСО, 3 н. «НСО. 3 н.

3 н. 1 ТМАК 0,1 н, ТМАК 0,15 н ТМАК 0,2 н. ТМАК 0,3 н.

Титан пористый +0,68 0,64

0,62

0,63

Титан, покрытый

SrCcLNi ".o< Cz

0,031

0„3l

0,29

-0,53 0,33

Титан, покрытый

LuNiCO2О6

0,22

0,28

0,38

-0,50 0,30 г

КНСО 3 н, КНСО 3 н. КНСОэ 3 н. КНСОэ 3 н. (КНСОэ 3 н.

ТМАК 0,1 н. ТМАК 0,15 н. ТМАК 0,2 н. ТМАК 0,3 н.