DE3000294A1 - Cermet-faser-verbundwerkstoffelektrode - Google Patents

Description

• B e s c h r e i b u n g :
• Die Erfindung bezieht sich auf eine rerenerierbare, formstabile Elektrode fiir Hochtemperaturanwendungen, insbesondere für elektrochemische SchmelzfluBe ektrolysen.
• Nach der Patentanmeldung P 29 29 346.7-24 bestehen die Faserverbundwerkstoff-Elektroden aus beschichteten Fasern und elektrisch leitender, chemisch resistenter Hochtemperaturkeramik. Es kommen hier die verschiedensten Fasermaterialien mit oxidischen, carbidischen, nitridischen, boridischen und metallischen Deckschichten in Gestalt von Röhren, Stäben oder Matten zur Anwendung.
• Neben hoher chemischer Resistenz zeigen diese Kombinationen Hochtemperaturfestigkeit, zute elektrische Leitfähigkeit und elektrochemische Aktivität. Solche Elektroden werden zur schmelzflußelektrolytischen Gewinnung von Aluminium, Magnesium, Natrium, Lithium etc. eingesetzt, um die bislang verwendeten Elektroden aus Kohlenstoff, die vornehmlich aus petrochemischen Rohstoffen erzeugt werden, zu substituieren.
• Weitere Versuche mit Faserverbundwerkstoff-Elektroden in der Schmelzflußelektroyse haben gezeigt, daß sich eine Mischung von 40 % Yttriumoxid, 50 % Nickel und 10 % Silber zusammen mit beschichteten Zirkondioxidfasern als Elektrodenwerkstoff besonders vorteilhaft erweist. Es handelt sich hierbei um typische Cermet-Faserverbundwerkstoffe, die als elektrochemisch aktive Hochtemperaturwerkstoff-Elektroden besonders vorteilhaft sind.
• Die Zirkondioxidfasern haben folgende typische Eigenschaftswerte: Schmelz- und Erweichungstemperatur: ca. 2700°C Dichte: 4,84 g/cm3 Elastizitätsmodul: 350.000 N/mm2 Aus den Zirkondioxidfasern und der Substanzkombination (Y2O3)0,4(Ni)0,5(Ag)0,1 werden durch Kaltpressung (Strang-, Block- oder Iso-Pressung) Rohre, Stäbchen oder Platten erzeugt und anschließend heißgesintert. Ebenso können diese körper in einem Verfahrensschritt durch Heißisopressung gewonnen werden Die Abmessungen solcher Stäbchen betragen 10 mm.
• Tests wurden durchgeführt in folgenden Schmelz-Elektrolysen: A) 32 % AlCl3. 35 % NaCl. 33 BaCO3 (Badtemperatur: 690°C bis 7200C) B) 42 96 MgCl2, 33 96 KCl, 25 96 NaCl (Badtemperatur: 650°C bis 700°C) Die Versuche dauerten 100 Tage. Die Stromdichte betrug 0,75 A/cm².
• Es konnte kein meßbarer Verschleiß festgestellt werden.
• Eine zweite Kombination mit unerwartet guten anwendungstechnischen Ergebnissen ist die Kombination von vernickelten Kohlenstoff-Fasern mit einer elektrochemisch aktiven, chemisch resistenten und elektrisch gut leitenden Mischung aus Yttriumoxid, Nickel und Palladium.
• Die erfindungsgemäße Mischung besteht beispielsweise aus 70 0% Yttriumoxid, 45 % Nickel und 5 96 Palladium, also aus einem Übergangsmetalloxid und zwei chemisch resistenten, elektrochemisch aktiven Metallen. Es handelt sich auch bei dieser Kombination um einen typischen Cermet-faser-Verbundwerkstoff.
• Die daraus hergestellten Elektroden wurden in Elektrolyten folgender Zusammensetzung getestet: C) 89 % Na3AlF6, 5 % AlF3, 6 % Al2 O3.
• D) 88 % Na3AlF6, % % AlF3, 6 % Al2O3, 1 % LiCl.
• Die Versuche dauerten 120 Tage. Die Stromdichte betrug 0,75 A/cm2.
• Es konnte hier ebenfalls kein meßbarer Verschleiß festgestellt werden.

Claims (4)

1. Cermet-Faser-Verbundwerkstoffelektrode Zusatz zur Fatentanmeldung P 29 29 546.7-24 Patentansprüche: 1) Regenerierbare formstabile Elektrode fiir Hochtemperaturanwendungen, insbesondere für elektrochemische Schmelzflußelektrolyse nach Patentanmeldunz P 29 29 346.7-24. d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kombination von Röhren, Stäben oder Matten aus Cermets und beschichteten, hochtemperaturfesten Fasern besteht.
2. 2) Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Cermet aus zwei Metallen und einem Übergangsmetalloxid besteht.
3. 3) Elektrode nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Cermet aus Yttriumoxid, Nickel und Silber besteht.
4. 4) Elektrode nach Anspruch 1 und 2, dadurch zekennzeichnet, daß das Cermet aus Yttriumoxid, Nickel und Palladium besteht.