Электроды: ..способы изготовления – H01M 4/88

Изобретение относится к электродной камере химического источника тока, включающей в себя бинепрерывную микроэмульсию, при этом каталитические частицы создаются in situ в текучей среде, которая может действовать как катод, а также как анод. Электродная камера содержит разъем, чтобы подавать топливо или окислитель, например кислород, в камеру. Электродная камера является частью системы обновления с запасной емкостью для эмульсии и емкостью для хранения использованной эмульсии, трубопроводами, чтобы соединять каждую из емкостей с электродной камерой, и блоком транспортировки, например насосом, чтобы перемещать эмульсию. Подача в электродную камеру катализатора в виде текучей среды, из которой он восстанавливается в процессе непрерывной подачи бинепрерывной микроэмульсии, позволяет повысить эффективность работы электродной камеры. Кроме того, когда часть частиц катализатора или других веществ становится неактивной, текучая среда может быть обновлена. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области химических источников тока, а именно к способу изготовления и материалу каталитического электрода - элемента мембранно-электродного блока для водородных и спиртовых топливных элементов. Металл-оксидный каталитический электрод представляет собой пористый наноструктурированный слой композита толщиной 2 -15 мкм, состоящий из: катализатора - монокристаллических частиц допированного рутением и сурьмой диоксида олова, со средним диаметром около 30 нм, на которые химически нанесены частицы каталитического металла платиновой группы со средним размером 3 нм, а также 10-30% гидрофибизатора, предпочтительно политетрафторэтилена, и 10-20% ионпроводящей добавки, предпочтительно сульфированный фторполимер. Суспензию активной композитной массы готовят путем диспергирования металл-оксидного катализатора, гидрофобизирующих и ионопроводящих добавок в смеси воды, изопропилового спирта и глицерола в соотношении 0.4:0.2:0.4, соответственно, затем ее наносят любым способом на газодиффузонный слой и термообрабатывают при 120°С. Повышение мощности топливного элемента с таким электродом является техническим результатом заявленного изобретения. 2 н.п. ф-лы, 3 ил., 4 пр.

Изобретение относится к каталитическому электроду для мембранно-электродных блоков спиртовых (использующих в качестве топлива метанол или этанол) топливных элементов, где в качестве электрокаталитического материала используется электропроводный диоксид титана, легированный оксидом рутения в соотношении рутения к титану от 4 до 7 мол.%, с нанесенными на поверхности сферических частиц оксида титана, легированного рутением, наночастицами платины размером 3-5 нм. Технический результат изобретения заключается в разработке способа конструкции электрода с целью наиболее эффективного использования площади поверхности электрода и уменьшения загрузки платины или каталитического сплава. 2 ил., 2 пр.

Настоящее изобретение относится к области химических источников тока, а именно к материалу носителя для электрокатализаторов на основе диоксида титана, легированного рутением, для применения в качестве материала анода в спиртовых низкотемпературных топливных элементах с полимерной протонобменной мембраной. Описан носитель электрокатализатора для низкотемпературных спиртовых топливных элементов, содержащий диоксид титана, легированный оксидом рутения в соотношении рутения к титану от 4до 10мол.%, имеющий однофазный состав, состоящий из частиц сферической формы размером 15-25 нм. Технический эффект - повышение электронной проводимости. 3 пр., 1 ил.

Предложенное изобретение относится к способу изготовления электрохимического преобразователя энергии с твердым электролитом, который включает нанесение металлокерамического материала (2А), (2В) на обе стороны центральной керамической пластины (1), причем на обеих сторонах этой пластины в металлокерамическом материале (2А), (2В) проделывают каналы (3А), (3В), затем каналы (3А), (3В) по обе стороны пластины покрывают слоями металлокерамического материала (4А), (4В). После этого на обе стороны керамической конструкции, изготовленной таким способом, накладывают токопроводящие конструкции (5А), (5В) и затем последующие слои металлокерамического материала (6А), (6В), содержащие никель; затем на обе стороны керамической конструкции, подготовленной таким образом, наносят следующие покрытия: слои, образующие твердый электролит (7А), (7В), слои, образующие электроды (8А), (8В), и контактные слои (9А), (9В). Электрохимический преобразователь энергии имеет плоскую многослойную керамическую основу, средний слой которой образует керамическая пластина, неподвижно соединенная с пористыми металлокерамическими слоями (AN1), (AN2), в которых образованы каналы подачи топлива (3А), (3В). Заявленное устройство компактно, технологично в обслуживании и обеспечивает увеличение срока его эксплуатации. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способу плазмохимической обработки углеродного носителя электрохимического катализатора. Способ заключается в том, что обработку производят в вакуумной камере, снабженной устройством для возбуждения холодной плазмы, держателем углеродного порошка, выполненным с возможностью перемешивания порошка, а также устройством подачи кислородо-аммиачной газовой смеси, установленной с возможностью подачи газовой смеси в полость вакуумной камеры, аммиачно-кислородную газовую смесь подают в вакуумную камеру, где возбуждают холодную плазму, перемешивают порошок углеродного носителя и производят обработку поверхности углеродного носителя холодной плазмой при низком давлении, при этом для размещения порошка углеродного носителя используют установленную в держателе пористую подложку с открытой пористостью, выполненную из инертного материала, пневматически связанную с устройством подачи кислородо-аммиачной газовой смеси, помещают на подложку слои частиц углеродного носителя, через пористую подложку продувают кислородо-аммиачную газовую смесь с образованием над подложкой псевдокипящего слоя частиц углеродного носителя. Техническим результатом является повышение эффективности активации поверхности мелкодисперсных и наноразмерных углеродных носителей электрохимических катализаторов путем повышения равномерности и обеспечения высокой плотности распределения центров химической активации по рабочей поверхности частиц носителя, а также упрощение способа плазмохимической обработки углеродного носителя за счет исключения необходимости механического перемешивания частиц углеродного носителя.

Изобретение относится к области электрохимии. Получение керамической анодной структуры включает стадии: (а) получение суспензии диспергированием порошка электропроводной фазы (легированный ниобием титанат стронция, легированный ванадием титанат стронция, легированный танталом титанат стронция и их смесь) и добавление связующего вещества в дисперсию; (в) спекание суспензии со стадии (а); (с) получение раствора предшественника двуокиси церия, где раствор содержит растворитель и поверхностно-активное вещество; d) пропитка полученной спеченной структуры со стадии (b) раствором предшественника со стадии (с); (e) обжиг полученной структуры со стадии (d), и (f) проведение стадий (d)-(e), по крайней мере, один раз. Изобретение позволяет получить более устойчивую к изменениям окружающей атмосферы анодную структуру. 5 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 табл., 5 ил.

Изобретение относится к цельнокерамическому твердооксидному элементу и способу его получения. Цельнокерамический твердооксидный элемент содержит анодный слой, катодный слой и электролитный слой, заключенный между анодным слоем и катодным слоем. Электролитный слой содержит легированный диоксид циркония и имеет толщину от 40 до 300 мкм. Анодный и катодный слои оба содержат легированный оксид церия или оба содержат легированный диоксид циркония. Многослойная структура, образованная анодным слоем, электролитным слоем и катодным слоем, является симметричной структурой. Согласно настоящему изобретению также предложен способ получения указанного твердооксидного элемента. Изобретение позволяет создать ТОЭ, обладающий повышенной электродной производительностью и длительным сроком службы. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способу формирования каталитического слоя твердополимерного топливного элемента. Согласно изобретению способ формирования каталитического слоя твердополимерного топливного элемента включает обработку многостенных углеродных нанотрубок газовой плазмой в среде неорганического газа или смеси неорганических газов при частоте электрического разряда 13-40 МГц, мощности электрического разряда 0,01-0,1 Вт/см³ и давлении 0,20-1,13 Торр в течение 300-500 секунд. Обработанные в газовой плазме многостенные углеродные нанотрубки обрабатывают концентрированной азотной кислотой при температуре 100-120°С в течение 5-10 минут, охлаждают полученную суспензию, отфильтровывают из нее многостенные углеродные нанотрубки, промывают и сушат. Далее смешивают просушенные многостенные углеродные нанотрубки с платинированной углеродной сажей, содержащей 20-40 мас.% платины, изопропанолом и водным раствором нафиона, взятыми в определенном соотношении. Обрабатывают полученную суспензию ультразвуком в течение 30-60 минут и напыляют ее на нагретую до температуры 70-90°С протонпроводящую мембрану на основе перфторированного сульфополимера. Техническим результатом является повышенная удельная мощность за счет увеличения эффективности катализа. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 6 пр.

Изобретение относится к области прямого преобразования химической энергии в электрическую, а именно, к способу изготовления основы водородного электрода щелочного топливного элемента матричного типа. Способ изготовления основы водородного электрода топливного элемента матричного типа включает смешивание шихты из никелевого порошка с порообразователем, нанесение ее на каркасную сетку, формирование заготовки и спекания в восстановительной среде, с одновременным удалением порообразователя, причем в состав шихты входит порообразователь в количестве 7-12 мас.%, волокнистый асбест в количестве 2-6 мас.%, и порошок никеля - остальное, спекание проводят в восстановительной среде в две стадии, при температуре спекания первой стадии от 500 до 700°С продолжительностью от 20 до 50 мин, при температуре спекания второй стадии от 900 до 1100°С продолжительностью от 5 до 10 мин. Техническим результатом является повышение коррозионной стойкости никеля в основе электрода, увеличение ресурса работы батареи топливных элементов. 2 з.п. ф-лы, 2 пр., 1 табл.

Изобретение относится к способам и устройствам для получения электрической энергии. Техническим результатом изобретения является повышение электрохимической эффективности. Согласно изобретению электрод содержит электропроводящий материал, имеющий поверхность, способную давать усиленное поверхностью комбинационное рассеяние падающего света от материала-адсорбата, адсорбированного на поверхности электрода. Адсорбат является существенно восстанавливающимся и не является существенно окисляющимся. Поверхность электрода может быть микрошероховатой и включать, например, множество адатомов или кластеров адатомов металлического материала. Адатомы или кластеры адатомов образуют участки для фотокатализа электровосстановления, когда электрод облучается источником света. Изобретение также включает в себя способ изготовления такого электрода и способ генерирования электричества с использованием такого электрода. В соответствии с другим аспектом изобретения предусматривается топливный элемент, включающий в себя электрод по изобретению. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к способу изготовления каталитического материала для топливного элемента. Согласно изобретению способ изготовления каталитического материала для топливного элемента включает одновременное напыление графита и платины на подложку, снятие полученного композитного слоя с подложки в виде порошка, смешивание его с углеродными нанотрубками в массовом соотношении 1:(1-2), добавление к полученной твердой смеси изопропанола в количестве 0,1-0,3 мл на 1 мг твердой смеси и нафиона в количестве 1 мг на 2,3-4,0 мг твердой смеси и гомогенезирование полученного каталитического материала в ультразвуковой ванне. Техническим результатом является увеличение эффективности катализа в каталитическом слое и увеличение удельной мощности топливного элемента. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способам изготовления каталитического слоя топливного элемента. Техническим результатом изобретения является упрощение технологии и уменьшение расхода платины. Согласно изобретению способ изготовления каталитического слоя топливного элемента включает напыление на поверхность основы катализатора исходной пленки оксида металла платиновой группы, облучение в вакууме пленки пучком ускоренных частиц из атомов или ионов водорода с энергией, необходимой для селективного удаления атомов кислорода из всей толщины напыленного исходного оксида и образования пленки платины или металла платиновой группы с заданными электрофизическими параметрами, при этом предварительно экспериментально определяют длину проективного пробега ускоренных ионов или атомов водорода в пленке восстановленного металла и дозовую зависимость изменения электросопротивления исходной пленки оксида до заданных значений, свидетельствующих об образовании металла с заданными значениями электрофизических параметров, исходя из полученных зависимостей назначают флюенс ускоренных частиц, а толщину исходной пленки выбирают не более длины проективного пробега в пленке восстановленного металла. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к газодиффузионным электродам для использования в топливных элементах и других электрохимических областях применения, полученным непосредственной металлизацией газодиффузионной среды платиной с низкой удельной массой, а также к мембранно-электродной сборке, включающей в себя такие электроды. Способ формирования благороднометального покрытия предусматривает воздействие на электропроводное полотно с газодиффузионной средой, по существу не содержащей иономерных компонентов, первым ионным пучком с энергией не более 500 эВ и вторым пучком с энергией, по меньшей мере, 500 эВ. Техническим результатом изобретения является получение газодиффузионного электрода и мембранно-электродной сборки с высокими эксплуатационными характеристиками путем металлизации газодиффузионной среды, свободной от иономерных компонентов, благородными металлами. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу получения каталитического слоя топливного элемента. Согласно изобретению способ изготовления каталитического слоя топливного элемента состоит в магнетронном напылении на подложку одновременно платины и углерода, пропитки полученного нанокомпозитного слоя из аморфного углерода и платины силикофосфатным золем и последующей сушки образованного пористого гель-слоя. Техническим результатом является высокая протонная проводимость и газопроницаемость каталитического слоя топливного элемента, высокая удельная мощность топливного элемента. 16 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способу пропитки пористого материала, и может быть использовано при изготовлении химических источников тока. Техническим результатом изобретения является повышение производительности процесса пропитки, повышение степени заполнения пор при упрощении технологии. Способ пропитки включает пропитывание материала вспомогательной жидкостью, нерастворимой в пропиточной жидкости и имеющей температуру кипения ниже, чем у пропиточной жидкости, и последующее его погружение в пропиточную жидкость, находящуюся при температуре выше температуры кипения вспомогательной жидкости, в результате чего находящаяся в порах вспомогательная жидкость испаряется, а в порах материала остаются только ее пары. После этого материал погружают в пропиточную жидкость, находящуюся при температуре значительно ниже температуры конденсации паров вспомогательной жидкости. При этом происходит конденсация паров вспомогательной жидкости в порах материала с созданием в них вакуума и заполнение пор пропиточной жидкостью. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области топливных элементов (ТЭ), в частности к ТЭ с рабочим диапазоном температур 120-200°С, содержащих жидкую кислоту в качестве электролита в матрице-сепараторе. Техническим результатом изобретения является создание электрода, использование которого позволяет увеличить разрядные характеристики ТЭ. Согласно изобретению активный слой электрода имеет пористую структуру, содержит частицы фторполимера и частицы углеродного электропроводящего носителя с нанесенными платиновыми частицами, дополнительно содержит олигомерную перфторсульфоновую кислоту. Патентуется также способ изготовления электрода и мембранно-электродный блок с заявленным электродом. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

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 области электротехники, в частности к материалу для твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) на основе сложных оксидов переходных металлов. Катодный материал выполнен на основе перовскитоподобных оксидов с общей формулой переходных металлов Sr_1-x-yCa _yR_xCo_1-zMn _zO_3-y, где 0<х 0.75; 0 y 1.0; 0 z<1.0; R - элемент из группы, содержащей Sm, Gd и Y. Техническим результатом предложенного решения является создание катодного материала, обладающего одновременно высокой проводимостью по ионам кислорода и электронной проводимостью, при этом значение коэффициента термического расширения (КТР) катодного материала сравнимо с КТР электролита. Полученный катодный материал может успешно применяться с электролитами на основе допированного иттрием диоксида циркония (YSZ) с дополнительным покрытием или подслоем на основе допированного гадолинием диоксида церия (GDC), а также непосредственно GDC. 3 ил.

Изобретение относится к способу изготовления пористого газодиффузионного электрода. Пористую систему серебряного катализатора заполняют смачивающей жидкостью, твердое вещество с размером зерна больше размера зерна серебряного катализатора смешивают с ним в однородную массу, эту устойчивую при сжатии массу формуют в каландре в однородную катализаторную ленту, на втором этапе каландрирования в катализаторную ленту закатывают электропроводящий разрядный материал. Технический эффект - получение газодиффузионного электрода с крупными порами, обеспечивающими быстрый перенос газа, и мелкими порами в катализаторе, обеспечивающими его однородное использование. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении электродов для щелочных топливных элементов. Техническим результатом изобретения является повышение срока службы электрода. Согласно изобретению электрод щелочного топливного элемента содержит изоляционную рамку с отверстиями для подвода и отвода реагентов, сетчатый токовый коллектор, заделанный в рамке с выводами, выходящими за пределы рамки, активный и запорный слои, последовательно нанесенные на сетчатый токовый коллектор, при этом места заделки токового коллектора и выводов в изоляционной рамке и периметр токового коллектора вдоль внутренней кромки изоляционной рамки снабжены герметизирующим слоем, который может быть выполнен из вещества не смачиваемого электролитом, например, герметизирующий слой выполнен из фторопласта. Что касается способа изготовления электрода щелочного топливного элемента, то он включает изготовление сетчатого токового коллектора с выводами, последовательное нанесение активного и запорного слоев на сетчатый токовый коллектор, заделку токового коллектора с выводами в изоляционную рамку, при этом перед нанесением активного и запорного слоев на токовый коллектор кромки токового коллектора и выводы в местах заделки в изоляционную рамку пропитывают раствором лака, а после заделки коллектора в изоляционную рамку пропитывают раствором лака периметр коллектора вдоль внутренней кромки изоляционной кромки. В качестве растворителя лака используют растворитель, смачивающий сетчатый токовый коллектор, а в качестве лака используют вещество, которое после испарения растворителя образует сплошную пленку, не смачиваемую электролитом. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.