ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Катодные материалы с высоким перенапряжением выделения водорода из "Электродные материалы в прикладной электрохимии" Перенапряжение выделения водорода исследовалось многими авторами [14—16]. В зависимости от материала катода, состояния его поверхности, плотпости тока, температуры, состава электролита, длительности ведения процесса и некоторых других факторов, определяющих величину перенапряжения водорода, может являться либо стадия разряда ионов, либо другая стадия электродного процесса, лимитирующая его. [c.239] Коэффициент а в зтом выражении зависит прежде всего от материала катода и состояния его поверхности и может существенно меняться от состава электролита и присутствующих в нем примесей. Для многих катодных материалов величина коэффициента Ь колеблется от 0,1 до 0,12, хотя возможны и другие значения. [c.239] Верхний предел перенапряжения водорода с ростом плотпости тока близок к 1,3 В. С увеличением температуры перенапряжение снижается (для многих материалов температурный коэффициент находится в интервале 2—4 мВ/град). [c.239] Обычно постоянное значепие перенапряжения устанавливается не сраз5% а только после некоторого времени непрерывной поляризации (до 4—5 суток). [c.240] В ряде работ возрастание перенапряжения выделения водорода в щелочных растворах на катодах из А1, Сс1 и некоторых других металлов объясняется внедрением в металл катода щелочных металлов и образованием интерметаллических соединений [7, 17—21]. [c.240] Эти цифры надо рассматривать как приблизительную, среднюю для группы оценку. [c.240] Отмечена некоторая зависимость перенапрян ения водорода от радиуса атома металла [22]. Наиболее низкое перенапряжение наблюдается на металлах с атомным радиусом около 1,4-10 1 м (1,4 А), близким к радиусу молекулы воды. При возрастании и уменьшении радиуса люлекулы металла катода перенапряжение возрастает [23, 24]. Зависимость величины перенапряжения выделения водорода от атомного радиуса. металла приведена на рис. VIII-1. Ниже даны примерные значения перенапряжения (в мВ) выделения водорода на различных металлах при низкой плотности тока. [c.240] Ниже даны значения перенапряжения (в Д1В) выделения водорода из 16 %-ного раствора щелочи при 80 °С на дштериалах, обычно ирименяедгых для изготовления катодов, а также на платине. [c.241] Сталь с 5%-ной присадкой N1 Железо, покрытое сернистым N1 Платинированная платина. . [c.241] Предложено много способов снижения величины перенапряжения выделения водорода в результате подбора материала катода или покрытия стального катода слоем материала с более низким пере-.напряжением [25—31]. Однако, опробуя эти предложения в произ-водствениых условиях, часто не удается добиться снижения катодного потенциала и напряжения на стальных катодах электролизера, полученных в лабораторных условиях. [c.241] Исследования 32—34] показали, что на потенциал катода, устанавливающийся при длительной работе хлорного электролизера, оказывают влияние даже небольшие количества иона СЮ , присутствующие в католите. В присутствии ионов СЮ катодный потенциал не возрастает во времени, как это обычно наблюдается при проведении опытов в отсутствии ионов СЮ . При температуре близкой к обычной рабочей температуре промышленного электролиза (в присутствии СЮ в католите) устанавливается потенциал катода значительно более низкий, чем потенциал стального катода в отсутствии ионов СЮ . Это дюжно объяснить тем, что в присутствии гипохлорита возлюжно протекание локальных процессов растворения стального катода с последующим осаждением железа, что приводит к развитию поверхности катода и снижению величины перенанрян е-ния выделения водорода. [c.241] Поверхность катода можно активировать, покрывая ее слоем никеля из электролитов, содержащих роданиды, нитраты и некоторые другие примеси. Такие катоды с меньшим перенапряжением водорода по сравнению с катодами, имеющими обычное гальваническое никелевое покрытие, длительное время использовали при электролизе воды [39, 40]. Предложено также осаждать иа поверхности катода слой никеля или кобальта совместно с алюминием, цинком или другими легко вьщелачиваемыми металлами [41]. После выщелачивания этих добавок получают катод с активной поверхностью. [c.242] Перенапряжение выделения водорода на никелевых гладких и шероховатых электродах изучено [42] в широком интервале концентраций гидроокисей Li, Na, К, Rb и s. Для гладкого ннкеля коэффициент Ь в уравнении Тафеля соответствует 60 мВ, а для шероховатого меняется в ряду от LiOH к sOH от 60 до 90 мВ С ростом концентрации щелочи перенапряжение несколько возрастает, например, в растворах КОН па 60 мВ при увеличении концентрации от 4 до 13 М. Близкие к этим значения перенапряжения водорода на никеле получены другими авторами в растворах КОН [43—46] и в растворах NaOH [47—49]. [c.242] По значениям перенапряжения водорода титан, цирконий, ниобий и тантал занимают промежуточное положение между металлами платиновой группы (с малым перенапряжением) и такими металлами, как свинец и ртуть (с высоким перенапряжением). По активности катодов при электровосстановлении некоторых органических кислот титан, ниобий и тантал ближе к металлам платиновой группы, в то время, как цирконий отличается более высоким перенапряжением и большей активностью в процессах электровосстановления органических кислот [50]. [c.242] Хотя титан относится к числу металлов, способных поглощать водород, величина перенапряжения водорода ira нем сравнительно высока. Коэффициент а в уравнении Тафеля по различным измерениям [51—53] при i = 10 кА/м2 колеблется от 0,82 до 1,30 В. [c.243] Образование гидридного слоя па поверхности титана приводит к заметному снижению перенапряжения водорода (см. рис. VII1-3). [c.243] Устойчивое значение перенапряжения водорода па титане устанавливается медленно в процессе поляризации при постоянной плотности тока или при переходе от одной плотности тока к другой [54]. [c.243] Вернуться к основной статье