газодиффузионный электрод химического источника тока

Классы МПК:H01M4/96 угольные электроды
H01M4/24 электроды для щелочных аккумуляторов
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Воржев Владимир Фёдорович (RU),
Стекольникова Наталья Михайловна (RU),
Стекольников Юрий Александрович (RU),
Мамонтова Юлия Евгеньевна (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2009-10-20
публикация патента:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении воздушных электродов для первичных химических источников тока (ХИТ) со щелочным электролитом. Согласно изобретению воздушный электрод состоит из запорного слоя из гидрофобизированной ацетиленовой сажи (ГФС) со стороны воздуховода, а активный слой - из смеси ГФС и мелкодисперсного каталитически активного угля СИТ, в состав которого включены продукты пиролиза фталоцианина и ацетата кобальта (1:1) на углеродном носителе не менее 10% от общего состава массы, как электрокатализаторы электровосстановления кислорода. Техническим результатом является улучшение электротехнических характеристик ХИТ. 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2402115

газодиффузионный электрод химического источника тока, патент № 2402115 газодиффузионный электрод химического источника тока, патент № 2402115

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении воздушных электродов для первичных источников тока (ХИТ).

Согласно изобретению активная масса воздушного электрода (катода) химического источника тока со щелочным электролитом содержит электрокатализатор электровосстановления кислорода на основе продуктов пиролиза ацетата кобальта и фталоцианина на углеродном носителе (уголь СИТ) не менее 10% от общего состава массы при соотношении фталоцианин:ацетат кобальта 1:1.

Известен миниатюрный химический источник тока, содержащий корпус с отверстием, в котором находится положительный воздушный электрод, состоящий из гидрофильного и гидрофобного слоя, активного слоя, металлического токоотвода. Положительный электрод отделен от отрицательного из частиц цинка сепаратором и набухающим слоем [1].

Известен воздушный электрод с щелочным электролитом наиболее близкий к предполагаемому по технической сущности и достигаемому результату, содержащий гидрофобизированную сажу, мелкодисперсный каталитически активный уголь СИТ. Воздушный электрод представляет собой двухслойную пористую пластину, в которой со стороны воздуховодного отверстия расположена гидрофобизированная ацетиленовая сажа (ГФС), затем активный слой из смеси сажи ГФС и угля марки СИТ в отношении 25:75 об.% [2]. Однако в таком источнике тока напряжение разомкнутой цепи составляет 1,44-1,45В, напряжение под нагрузкой 1,26÷1,33В.

Цель изобретения - улучшение энергетических характеристик воздушного электрода на основе изменения технологии изготовления, повышение напряжения разомкнутой цепи и напряжения под нагрузкой.

Цель достигается за счет использования в известном воздушном электроде электрокатализатора восстановления кислорода на основе продуктов пиролиза фталоцианина и ацетата кобальта на углеродном носителе. Из композиции ацетата кобальта, фталоцианина (Н2Рс) и активированного угля получен электрокатализатор восстановления кислорода, по своей активности не уступающий катализаторам, изготовленным из углеродного материала, обработанного азотсодержащими органическими комплексами железа, кобальта или марганца. Синтез электрокатализатора заключается в термообработке шихты, а различные мольные соотношения Рс2-:Со2+, входящие в шихту, позволяют заключить, что наиболее активные катализаторы получаются при соотношении Рс2-:Со2+=1:1 (фиг.1) и при содержании Со2+ в катализаторе не менее 8% (фиг.2). При содержании Со2+ в шихте до 5% в соотношении Рс 2-:Со2+=1:1 активность катализатора падает, что обусловлено низкой вероятностью образования активных центров в катализаторе. При увеличении содержания композиции Рс2- :Со2+=1:1 от 5 до 8% происходит скачкообразное увеличение активности катализатора (фиг.1). Дальнейшее увеличение содержания Рс2- и Со2+ в шихте увеличивает токоотдачу, которая прямо пропорциональна мольному содержанию Со2+ и Рс2- в катализаторе, что приводит к уменьшению перенапряжения реакции восстановления кислорода. Данный электрокатализатор не уступает по своей активности известным пиролизованным макроциклическим азотным - комплексам d-металлов. Пиролиз смеси шихты вышеуказанного состава вели при 750°С в атмосфере аргона при атмосферном давлении в течение нескольких секунд. Использование такого продукта пиролиза позволяет увеличить токовую нагрузку на химический источник, а также использовать угли в составе катода, менее каталитически активные, чем уголь СИТ (например, КАД, АГ-3, Дарко) за счет высокой электрокаталитической активности катализатора.

Источники информации

1. А.С. № 691115 (СССР), НO1М 12/06, 1979.

2. Пат. № 2366039 (Россия), НO1М 4/96, 2009.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Активная масса воздушного электрода (катода) первичного химического источника с щелочным электролитом, отличающаяся тем, что, с целью повышения энергетических характеристик, номинального напряжения разомкнутой цепи и напряжения под нагрузкой, содержит электрокатализатор электровосстановления кислорода на основе продуктов пиролиза ацетата кобальта и фталоцианина на углеродном носителе (уголь СИТ) не менее 10% от общего состава массы при соотношении фталоцианин: ацетат кобальта 1:1.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2402115

patent-2402115.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

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)
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 газодиффузионного электрода химического источника тока -  патент 2344516 (20.01.2009)
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)

Класс H01M4/24 электроды для щелочных аккумуляторов



Наверх