具有双层涂层的电极、其使用和制备方法技术

提供了用于制造和使用双层涂覆的电极的系统和方法。双层涂覆的电极可以包括基底、第一涂层和第二涂层。第一涂层可以包含氧化铱和氧化锡的混合物，并且第二涂层可以包含氧化铱和氧化钽的混合物。电极可以被用于例如电解池中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有双层涂层的电极、其使用和制备方法相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2014年10月21日提交的名称为“TwoLayerElectrodewithImprovedDurability”的美国临时专利申请序号62/066,431的优先权，其全部公开内容为了所有目的通过引用以其整体据此并入。公开内容的领域各方面总体上涉及电极涂层，并且更特定地涉及双层电极涂层(twolayeredelectrodecoating)、其制备方法和用途。概述在某些实施方案中，提供电极。该电极包括导电基底；第一涂层，其覆盖导电基底的表面的至少一部分，包含氧化铱和氧化锡的混合物；以及第二涂层，其覆盖第一涂层的至少一部分，包含氧化铱和氧化钽的混合物。在某些方面中，导电基底包括阀金属(valvemetal)。在某些方面中，阀金属选自由以下组成的组：钛、锆、铌和钽。在某些方面中，阀金属是钛。在某些方面中，第一涂层包含约30wt.％至约85wt.％氧化铱。在某些方面中，第一涂层包含约45wt.％至约65wt.％氧化铱。在某些方面中，第二涂层包含约40wt.％至约75wt.％氧化铱。在某些方面中，第二涂层包含约40wt.％至约75wt.％氧化铱。在某些方面中，第二涂层包含约65wt.％氧化铱。在某些方面中，在第一涂层中的氧化铱与在第二涂层中的氧化铱的摩尔比选自由以下组成的组：1:2、1:1和2:1。在某些方面中，在第一涂层中的氧化铱与在第二涂层中的氧化铱的摩尔比是1:1。在某些方面中，电极提供比包含由第二涂层的组合物组成的单层涂层的电极长约175％的归一化寿命(normalizedlife)。在某些方面中，电极提供比包含由第一涂层的组合物组成的单层涂层的电极长约110％的归一化寿命。在某些方面中，电极是阳极。在某些实施方案中，提供制备电极的方法。该方法包括将包含氧化铱和氧化锡的第一涂层应用于导电基底的表面的至少一部分，以及将包含氧化铱和氧化钽的第二涂层应用于第一涂层的至少一部分。在某些方面中，该方法还包括在应用第一涂层之前，制备导电基底以除去污染物并显露(develop)该表面。在某些方面中，该方法还包括在应用第一涂层之后，将第一涂层干燥。在某些方面中，该方法还包括在应用第二涂层之后，将第二涂层干燥。在某些方面中，在第一涂层中的氧化铱与在第二涂层中的氧化铱的摩尔比是约1:2至2:1。在某些实施方案中，提供制造电化学装置的方法。该方法包括制备包括以下的电极：导电基底；第一涂层，其覆盖导电基底的表面的至少一部分，包含氧化铱和氧化锡的混合物；以及第二涂层，其覆盖第一涂层的至少一部分，包含氧化铱和氧化钽的混合物，以及将该电极安装在电解池中。在某些实施方案中，提供包括电解池的系统。该系统包括导电基底；第一涂层，其覆盖导电基底的表面的至少一部分，包含氧化铱和氧化锡的混合物；以及第二涂层，其覆盖第一涂层的至少一部分，包含氧化铱和氧化钽的混合物；以及电源，其用于向电极提供电流。在某些方面中，电极被浸入电解质中。附图简述下文参考附图讨论了至少一个实施方案的多个方面，这些附图不意图按比例绘制。该附图被包括在内，以便提供对于各种方面和实施方案的说明以及进一步的理解，并且该附图被并入本说明书中且构成本说明书的一部份，但是并不意图作为本公开内容的限制的定义。在附图、详述或任一项权利要求中的技术特征后跟参考标号的情况下，包括这些参考标号的唯一目的是提高附图和说明书的可理解性。在附图中，在各图中图示的每个相同的或近似相同的部件用相同的数字来表示。为了清楚起见，并非在每张附图中把每个部件都标注出来。在附图中：图1A是根据本公开内容的一个实施方案的电极的侧视图；图1B是根据本公开内容的一个实施方案的电极的透视图；图2是根据本公开内容的一个实施方案的电化学装置的示意图；以及图3是在电极涂层的测试时间段期间的电池电压相对天数的曲线图。详述电极是电流进入或离开电解池或其它介质的固体电导体。电极可以被用于需要电导体的任何电化学工艺。例如，电极可以被用于电镀锌、电镀、电镀锡(electro-tinning)、电铸、电解提取(例如金属例如铜、镍和锌的电解提取)以及其它电化学工艺。电极可以被用于任何卤素形成工艺(halogen-evolvingprocess)，例如次氯酸盐、氯酸盐和氯碱(chloralkali)产生，或用于氯有机合成。电极还可以被用于电解氯化系统和工艺。电解氯化系统和工艺可以通过电解盐水溶液产生次氯酸钠。例如，可购自EvoquaWaterTechnologies(Warrendale，PA)的B系列现场电解氯化系统(on-siteelectrolyticchlorinationsystem)通过电解盐水溶液根据需要并且现场产生次氯酸钠。电极可以被用于电解池。电解池是电化学电池，其可以被用于克服正自由能(positivefreeenergy)(其指示非自发反应)，并在期望方向上推动化学反应。电解池将电能转化成化学能，或通过化学反应产生化学产物。在电解池中的电极可以被称为阳极或阴极，取决于通过电解池的电流的方向。阳极是电子离开电解池并且在电解池内发生离子的氧化的电极，而阴极是电子进入电解池的电极并且在电解池内发生离子的还原的电极。在这些条件下，通过电解池的电流方向是从阳极到阴极。每个电极可以成为阳极或阴极，取决于工艺和电流通过电解池的方向。电解池及其电极的设计可能取决于一种或更多种因素。一种或更多种因素可以包括例如构造和操作成本；期望的产物；电性质、化学性质和传递性质(transportproperty)；电极材料、形状和表面性质；系统的pH(例如，电解质pH)和系统的温度(例如，电解质温度)；竞争性不合意的反应以及不合意的副产物。取决于电化学工艺，该工艺的一种或更多种性质，例如在电解池中的电流密度、系统的pH(例如，电解质pH)或系统的温度(例如，电解质温度)中的一种或更多种，可能影响系统和工艺的效力，例如电极的使用寿命。例如，暴露于高电流密度、低pH或高温中的一种或更多种可能降低电极的使用寿命。在某些实施方案中，暴露于高电流密度、低pH或高温中的一种或更多种可能引起电极的钝化。钝化是由不溶解的膜的形成引起的溶解反应的抑制。溶解反应是溶剂的原始状态变成溶质的过程。阳极和/或阴极钝化可能导致损失的生产能力、增加的功率成本(powercost)以及降低的阳极和/或阴极品质中的一种或更多种。当钛被用作基底时，阳极钝化是在涂层和基底中的绝缘二氧化钛层的生长，这增加在阳极中的电势，并引起阳极的失活。在某些实施方案中，暴露于高电流密度、低pH或高温中的一种或更多种可能引起电极的损耗(wearoftheelectrode)。电极的损耗或“电极损耗(electrodewear)”是材料从电极中的去除。在某些实施方案中，暴露于高电流密度、低pH或高温中的一种或更多种可能引起电极的钝化和损耗两者。如上文所述的，电解池可以包含电解质。电解质是当溶解在极性溶剂例如水中时产生导电溶液的物质。溶液是电中性的。溶解的电解质分成均匀分散遍及溶质的阳离子和阴离子。当向电解质溶液应用电势或电压时，阳离子被吸引到具有许多电子的电极，而阴离子被吸引到具有电子缺乏的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极，包括：导电基底；第一涂层，其覆盖所述导电基底的表面的至少一部分，包含氧化铱和氧化锡的混合物；以及第二涂层，其覆盖所述第一涂层的至少一部分，包含氧化铱和氧化钽的混合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.21 US 62/066,4311.一种电极，包括：导电基底；第一涂层，其覆盖所述导电基底的表面的至少一部分，包含氧化铱和氧化锡的混合物；以及第二涂层，其覆盖所述第一涂层的至少一部分，包含氧化铱和氧化钽的混合物。2.如权利要求1所述的电极，其中所述导电基底包括阀金属。3.如权利要求2所述的电极，其中所述阀金属选自由以下组成的组：钛、锆、铌和钽。4.如权利要求3所述的电极，其中所述阀金属是钛。5.如权利要求1所述的电极，其中所述第一涂层包含约30wt.％至约85wt.％氧化铱。6.如权利要求5所述的电极，其中所述第一涂层包含约45wt.％至约65wt.％氧化铱。7.如权利要求1所述的电极，其中所述第二涂层包含约40wt.％至约75wt.％氧化铱。8.如权利要求7所述的电极，其中所述第二涂层包含约65wt.％氧化铱。9.如权利要求5所述的电极，其中所述第二涂层包含约40wt.％至约75wt.％氧化铱。10.如权利要求1所述的电极，其中在所述第一涂层中的氧化铱与在所述第二涂层中的氧化铱的摩尔比选自由以下组成的组：1:2、1:1和2:1。11.如权利要求10所述的电极，其中在所述第一涂层中的氧化铱与在所述第二涂层中的氧化铱的摩尔比是1:1。12.如权利要求11所述的电极，其中所述电极提供比包含由所述第二涂层的组合物组成的单层涂层的电极长约175％的归一化寿命。13.如权利要求11所...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·A·伊万特，胡里奥·W·常恩吉，
申请(专利权)人：伊沃夸水处理技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US