Электрод электрохимического генератора

 

ЭЛЕКТРОД ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА, содержащий один несущий слой и один активный каталитический слой, обладающие гидрофобными свойствами, отличающийся тем, что, с целью повьппения срока службы путем повьшения упругости, толщина электрода составляет 105-300 мк при толщине активного и несущего слоев соответственно 5-100 и tOO-200 мк, причем пористость электрода 10-80%, каждый слой содержит 60-99 мас.% связующего, выбранного из группы, содержащей политетрафторэтилен и поливинилхлорид, и 1-40 мас.% электропроводного вещества , выбранного из группы, содержащей порошкообразный углерод, волокнистьй углерод и графит, а токосъем выСО полнен в виде точек или линий с интервалом 1 мм на несущем слое и контактирующего с ними коллектора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1% (И) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫГИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н ПАТЕНТУ (21) 2995901/24-07 (22) 17.10.80 (3i) 7925879 (32) 18. 10.79 (33) Франция (46) 30.03.84. Бюл. И 12 (72) Бернар Варшавски (Франция) (71) Сосьете Женераль де Констрюксьон

Электрик э Меканик "Альстом э Ко" (Франция) (53) 621.352.6.035.2 (088.8) .(56) 1. Патент США У 3553022, кл. 136-86, 1971, 2 ° Заявка Франции N 2404312, кл. Н 01 М 4/96, 1979. (54)(57) ЭЛЕКТРОД ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА, содержащий один несущий слой и один активный каталитический слой, обладающие гидрофобными свойствами, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения срока службы путем повышения упругости, толщина электрода составляет 105-300 мк при толщине активного и несущего слоев соответственно

5-100 и 100-200 мк, причем пористость электрода 10-80%, каждый слой содер" жит 60-99 мас.X свяэующего, выбранного иэ группы, содержащей политетрафторэтилен и поливинилхлорид, и

1-40 мас.Х электропроводного вещества, выбранного из группы, содержащей порошкообраэный углерод, волокнистый углерод и графит, а токосъем выполнен в виде точек или линий с интервалом 1 мм на несущем слое и контактирующего с ними коллектора.

1083928

Изобретение относится к химическим источникам тока и касается электр

В таблице представлены значения растяжения на разрыв как критерия упругости предлагаемого электрода.

Предлагаемые электроды, исклю- 55 чающие недостатки известных электродов, выполненные из двух слоев, а именно несущего и активного или рода электрохимического генератора.

Известны электроды электрохимического генератора, содержащие каталитический слой, полностью смачиваемый, и гидрофобный пористый заграждающий слой, препятствующий проникновению электролита в поры, позволяющий диффундировать газообразному реагенту к каталитическому слою и обеспечивающий токосъем (1) .

Однако, если содержание гидрофобного материала в заграждающем слое высокое, электронная проводимость 15 мала, а если содержание проводящего материала мало, то гидрофобный характер недостаточен, что вызывает относительно быстрое проникновение электролита и, следовательно, уменьшение срока службы.

Известен также электрод электрохимического генератора, содержащий один несущий слой и один активный каталитический, слой,. обладающие гид- 25 рофобностью (2) .

Однако известный электрод недостаточно прочен.

Цель изобретения — повышение срока службы электрода путем повышения упругости электрода.

Поставленная цель достигается тем, что в электроде, содержащем один несущий слой и один активный, каталитический слой, обладающие гидрофобностью, толщина электрода составляет 105-300 мк при толщине активного и несущего слоев соответственно 5-100 и 100-200 мк, причем пористость электрода I0-80, каждый 4О слой содержит 60-99 мас.X связующего выбранного из группы, содержащей политетрафторэтилен (ПТФЭ) и поливинилхлорид (ПВХ), и 1-40 мас.7 электропроводного вещества, выбран- 45 ного из группы, содержащей порошкообразный углерод, волокнистый углерод и графит, а токосъем выполнен в виде точек или линий с интервалом

1 мм на несущем слое и контактирую50 щего с ними коллектора. каталитического слоев общей толшкнои меньше миллиметра, и использующие в этих двух слоях, каждый из которых состоит в основном из связующего агента и измельченного угля, одновременно весьма высокую и близкую долю гидрофобного связующего агента, сообщают им одновременно. полностью гидрофобный характер; высокую структурную когезию, близкие механические и термические свойства, а также обеспечивают возможность улучшенного склеивания обоих слоев, которое может быть настолько надежным, что образуется непрерывная сеть связующего агента.

Предлагаемый электрод способен к термическому расширению и сокращению без расклеивания и без повреждения, например, трещин.

Несмотря на относительно низкую проводимость несущего слоя, вызванную большим количеством связующего агента по сравнению с проводящим измельченным углем, электрод, свя— занный с отбором тока на поверхности этого слоя посредством точек или линий, разнесенных между собой на расстояние порядка миллиметра, может

1давать плотности тока до нескольких сот миллиамперов на квадратный сантиметр при приемлемом омическом падении напряжения.

Долговечность значительно увеличивается по сравнению с электродом, в котором активный или металлический слой является полностью смачиваемым, что возможно объясняется тем, что Фронт жидкость-газ вместо локализации в начале периода действия электрода на поверхности раздела каталитического слоя и слоя носителя (играющего при этом роль заграждающего слоя) оказывается локализованным в каталитическом слое по соседству с его стороной, находящейся в контакте с электролитом.

При этом неизбежное перемещение со временем этого фронта к стороне электрода, открытой для газа, может осуществляться в течение весьма длительного времени без уменьшения реакционной зоны.

Несущий слой обладает большой устойчивостью к проходу электролита в виде просачивания в газовый отсек даже в присутствии высокого избыточ1083928

Среднее растякение на paspblB ° X

Слой

Содержание связующего, мас.7.

Толщина, мк

Пористость, Х

ПТФЭ ПВХ углерод

Несущий

200

30

Активный

40

Несущий

100

1О

100

Активный

15

Несущий 200

Активный 100

Несущий 200

Активный 100

18

55

20

30

50

Несущий

200

18

35

Активный

10

Несущий

200

20

Активный

60

35

Несущий

100

99

20

Активный

10

Несущий

200

20

Активный

20

Несущий

200

50

Активный

60

35 ного давления .электролита по сравнеФ нию с газом.

Диффузное внесение газообразного реагента в реакционную зону достаточно для обеспечения плотности тока порядка нескольких сот миллиамперов на квадратный сантиметр без необходимости применения порообразующего агента для сообщения тому или другому слою заданной пористости. Пористость даже умеренная, создаваемая естественным образом при смешении компонентов слоев, оказывается достаточной.

Таким образом, присутствие большо- 15 го количества связующего агента в обоих слоях электрода способствует получению когерентного электрода, термически расширяющегося и сокращающегося циклично беэ повреждений, который может выдерживать многочисленные манипуляции: изгибание, скла" дывание, трение, абразивное истирание и т.п., что облегчает его монтаж в электрохимических генераторах.

В области малых толщин и порис1 тостей электродов неожиданно оказалось, что возможно обеспечить доста-. точное привнесение газообразных реагентов для получения плотности тока

300 мА/см для водорода и

100 мА/см для воздуха.

1083928

Продолжение таблицы

Пористость, Х Содержание связующего, мас.Х. Толщина, 1;лой

НТФЭ ПФХ углерод

20

100

Составитель К.Вейсбейн

Техред Т.Маточка

КоРРектоР С,Шекмар

Редактор А. Курах

Заказ 1812/57 Тираж 683

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Несущий Активный

Среднее растяжение на разрыв, 7.