用于电解工艺的电极及其制造方法
发明涉及一种用于电解工艺的电极，特别涉及一种适合用于在工业电解工艺中析氢的阴极。用于同时生产氯气和碱的碱盐水电解以及电化学生产次氯酸盐和氯酸盐的工艺是具有阴极析氢的工业电解应用的最典型实例，但是该电极不限于任何特定的应用。在电解工艺工业中，竞争力与几个因素相关联，其中主要的是能量消耗的减少，这直接与过程电压相关联；这证明了致力于减少后者(阴极过电压必须被算作其中之一)的各种组成部分的许多努力是正确的。阴极过电压，可以通过没有催化活性的、具有化学上耐受的材料(例如碳钢)的电极来自然地获得，长期被认为是可接受的。然而，在特定的情况下，市场要求越来越高的苛性产物浓度，这利用了由于腐蚀问题而不可行的碳钢阴极；此外，能量成本上的增加利用了可取的催化剂以促进阴极析氢。一种可能的解决方案是使用的镍基底(比碳钢在化学上更耐受)以及钼基催化涂层。此种类型阴极的特征通常为可接受的阴极过电压，然而由于钼的使用和有限的运行寿命(很可能是由于涂层与基底的不良粘附性)而呈现出非常高的成本。通过将铈添加至催化涂层配制品(任选地作为对下面的钼基催化层具有保护性功能的多孔外层)中可以获得镍基底上催化涂层的粘附性的部分改进；然而，在工业设备出现故障的情况下不可避免地产生了偶然电流反向之后，该类型的阴极倾向于遭受严重的损坏。
在一个方面，一种用于电解工艺的电极包含一种金属基底，该金属基底例如由镍、铜、或碳钢制成，并且涂覆有一个外部催化层，该外部催化层包含4g/m2至40g/m2晶体钌氧化物，该晶体钌氧化物具有一个高度有序的金红石型结构，即，具有特征为小于2*103 K的德拜-沃勒因子的Ru-Ru和Ru-O键长。诸位发明人观察到金红石型RuO2晶体的此种高度有序能够给予出人意料的催化活性和电流反向耐受性的特征。[0009] 在一个实施例中，该外部催化层进一步包含lg/m至10g/m处于氧化物形式的稀土元素，任选地镨。对于给定的钌负载而言，这可以具有进一步增加的电流反向耐受性的优点。
在另一方面，一种用于制造如上文中描述的一种电极的方法包括:将一种不含氯离子的钌的乙酸溶液施用到一个金属基底上，该钌的乙酸溶液是从一种钌硝酸盐开始而获得的，例如亚硝酰基硝酸钌(III)，一种可商购的化合物，由化学式Ru(NO) (N03)3表示或有时为Ru(NO) (N03)x，表明钌的平均价态可以略微偏离3。在一个实施例中以60-200g/l的浓度存在于溶液中的这些种类，具有对于电极的工业生产而言数量充足是容易获得的的优点。在一个实施例中，该方法包括通过如下方式制备钌溶液:在搅拌下将一种钌硝酸盐溶解于冰乙酸中，其中任选添加硝酸，接着用介于按重量计5%与20%之间浓度的乙酸水溶液进行稀释；随后将所获得的溶液以多个涂层来施用到一个金属基底上，其中在每个涂层后在400 V至600 V下热分解不少于2分钟的时间。可以通过静电喷涂、刷涂、浸溃或其他已知技术，将该溶液施用例如到一个镍网状物上或到膨胀片材或冲孔片材上。在溶液的每个涂层沉积后，可使该基底经受一个干燥阶段，例如在80°C -10(TC持续下5分钟至15分钟，接着在400°C -600°C下热分解不少于两分钟并且通常介于5分钟与20分钟之间的时间。以上表明的浓度允许在4-10个涂层中沉积大约10-15g/m的钌。