способ получения газодиффузионного электрода химического источника тока

Классы МПК:H01M4/88 способы изготовления
H01M4/96 угольные электроды
Патентообладатель(и):Демидов Юрий Михайлович (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2007-03-05
публикация патента:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении газодиффузионных электродов химических источников тока системы «металл-воздух». Заявленный способ позволяет снизить поляризационное сопротивление электрода путем двукратной экстракции из него загрязняющих веществ - сначала неполярным органическим растворителем, а затем - полярным органическим растворителем. 1 табл.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении химических источников тока.

Известен способ получения газодиффузионного электрода химического источника тока, включающий нанесение на токоотводящую основу гидрофобного и гидрофильного слоев, содержащих углеродные порошкообразные материалы, полимерное связующее и минеральное масло, и последующее экстрагирование из отформованного электрода масла четыреххлористым углеродом (пат. РФ №2040832, кл. Н01М 4/86).

Недостатком известного способа является то, что полученные этим способом газодиффузионные электроды имеют высокое поляризационное сопротивление.

Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем.

Заявляемое изобретение направлено на повышение разрядных характеристик химических источников тока системы «металл-воздух» путем снижения поляризационного сопротивления газодиффузионного электрода.

При осуществлении заявляемого изобретения достигается значительное повышение среднего разрядного напряжения путем практически полного удаления с активной поверхности газодиффузионного электрода смолистых веществ, представляющих собой органические вещества с повышенной молекулярной массой, что повышает площадь активной поверхности электрода.

Указанный технический результат при осуществлении заявляемого изобретения достигается тем, что в известном способе получения газодиффузионного электрода, включающем нанесение на токоотводящую основу гидрофильного и гидрофобного слоев, содержащих порошкообразные углеродные материалы, полимерное связующее и минеральное масло, и последующую экстракцию масла, экстрагирование осуществляется сначала неполярным органическим растворителем, а затем - полярным органическим растворителем.

В качестве неполярного органического растворителя могут применяться индивидуальные углеводороды, например гексан, или смеси углеводородов, например фракция бензина, а также четыреххлористый углерод. В качестве полярного органического растворителя могут применяться вещества с гидроксильными или карбонильными группами, например метанол, этанол, ацетон.

Возможность осуществления заявляемого способа показана на следующих примерах.

Готовят гидрофильный слой. Для этого смешивают 95 г активированного угля и 5 г полиэтилена с молекулярной массой более 106. Затем к смеси добавляют 120 мл индустриального масла и смешение продолжают сначала при комнатной температуре, а затем при 160°С. После этого из полученной смеси при 160°С прессуют лист толщиной 0,4 мм.

Готовят гидрофобный слой. Для этого смешивают 80 г технического углерода и 20 г полиэтилена с указанной молекулярной массой. Затем к смеси добавляют 250 мл индустриального масла и смешение продолжают сначала при комнатной температуре, а затем при 160°С. Из полученной смеси при 160°С прессуют листы толщиной 0,8 мм.

Формуют электрод в целом. Для этого укладывают последовательно активный слой, лист гидрофобного слоя, сетку, плетеную из нержавеющей стальной проволоки диаметром 0,2 мм, и лист гидрофобного слоя. Прессуют пакет в ограничительной рамке толщиной 1 мм при 160°С, удельном давлении ˜5,0 МПа и выдержке 1 мин.

Из отпрессованного пакета вырезают круглые образцы с диаметром 60 мм и проводят их экстрагирование в соответствии с известным и заявляемым способами.

По известному способу образцы электрода экстрагируют в аппарате Сокслета с помощью четыреххлористого углерода в течение 5 мин при трехкратной смене растворителя. После этого образцы электрода сушат сначала при комнатных условиях в вытяжном шкафу в течение 1 часа, а затем - сушильном шкафу при температуре 60°С в течение 30 мин.

По заявляемому способу образцы электрода экстрагируют в аппарате Сокслета сначала с помощью гексана в течение 5 мин при трехкратной смене растворителя. После этого образцы электрода сушат сначала при комнатных условиях в вытяжном шкафу в течение 1 часа, а затем - сушильном шкафу при температуре 60°С в течение 30 мин. Затем образцы подвергают повторной экстракции в аппарате Сокслета с использованием ацетона в качестве экстрагента и сушат. Методики экстракции и сушки такие же, как описаны выше.

Вольт-амперные характеристики образцов электродов определяли в составе элемента системы «Воздух - Al». В качестве электролита применяли 3М раствор NaCl. В качестве анода использовали алюминиевый сплав со стабильными электрохимическими характеристиками. Ячейка цилиндрической формы с рабочей площадью 20 см2.

Расстояние между электродами - 6 мм. Объем электролита - 12 мл. В качестве электрода сравнения применялась цинковая палочка. Схема измерения вольт-амперных характеристик стандартная. Результаты испытаний приведены в таблице.

Ток, мА Разность потенциалов между образцом газодиффузионного электрода и электродом сравнения, мВ
образец получен заявляемым способомобразец получен известным способом
0 11721160
100860738
200817 675
300784 623
400 747565
500 712498
600670448
700639 385
800605 329
900 561283
1000 537220

Как видно из данных, приведенных в таблице, образец газодиффузионного электрода, полученный заявляемым способом, в равных условиях испытания имеет значительно выше среднего разрядное напряжение по сравнению с образцом, полученным известным способом, а следовательно, и более низким поляризационным сопротивлением.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ получения газодиффузионного электрода, включающий нанесение на токоотводящую основу гидрофильного и гидрофобного слоев, содержащих порошкообразные углеродные материалы, полимерное связующее и минеральное масло, и последующую экстракцию масла, отличающийся тем, что экстрагирование масла осуществляется сначала неполярным органическим растворителем, а затем - полярным органическим растворителем.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2344516

patent-2344516.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс H01M4/88 способы изготовления

Патенты РФ в классе H01M4/88:
электродная камера для химического источника тока, система обновления для нее и эмульсия, используемая для этого -  патент 2523004 (20.07.2014)
способ изготовления металл-оксидного каталитического электрода для низкотемпературных топливных элементов -  патент 2522979 (20.07.2014)
каталитический электрод для спиртовых топливных элементов -  патент 2507640 (20.02.2014)
носитель электрокатализатора для низкотемпературных спиртовых топливных элементов -  патент 2504051 (10.01.2014)
способ изготовления электрохимического преобразователя энергии и электрохимический преобразователь энергии -  патент 2502158 (20.12.2013)
способ плазмохимической обработки углеродного носителя электрохимического катализатора -  патент 2497601 (10.11.2013)
керамическая анодная структура ( ее варианты ) и ее применение -  патент 2479893 (20.04.2013)
цельнокерамический твердооксидный элемент -  патент 2479075 (10.04.2013)
способ формирования каталитического слоя твердополимерного топливного элемента -  патент 2456717 (20.07.2012)
способ изготовления основы электрода щелочного топливного элемента матричного типа -  патент 2446514 (27.03.2012)

Класс H01M4/96 угольные электроды

Патенты РФ в классе H01M4/96:
материал для углеродного электрода -  патент 2482575 (20.05.2013)
способ получения катодного материала для химических источников тока -  патент 2482571 (20.05.2013)
электропроводный узел и топливный элемент с полимерным электролитом с его использованием -  патент 2472257 (10.01.2013)
воздушный электрод химического источника тока с электрокатализатором восстановления кислорода -  патент 2419920 (27.05.2011)
газодиффузионный электрод химического источника тока -  патент 2402115 (20.10.2010)
воздушный электрод химического источника тока и способ его изготовления -  патент 2366039 (27.08.2009)
поляризованный электрод и электрический двухслойный конденсатор -  патент 2364974 (20.08.2009)
способ получения анодного материала -  патент 2340042 (27.11.2008)
способ изготовления каталитически активного слоя газодиффузионного электрода -  патент 2332752 (27.08.2008)
биполярные пластмассовые пластины, армированные углеродным волокном, с непрерывными токопроводящими каналами -  патент 2316851 (10.02.2008)


Наверх