Газодиффузионный электрод для химических источников тока

 

Использование: в качестве катода в металловоздушных источниках тока. Сущность изобретения: в газодиффузионном электроде, включающем каталитически-активный слой, гидрофобный слой из смеси неактивированного углерода и гидрофобного полимера, токоотводящий слой из углеродистого материала, активный слой выполнен из смеси активированного угля и гидрофобного полимера, а токоотводящий слой изготовлен из углеграфитовых материалов в виде войлока, сетки, ткани, пористой или перфорированной ленты. При этом токоотводящий слой может располагаться между активным и гидрофобным слоем или со стороны гидрофобного слоя. Заявляемый электрод отличается технологичностью изготовления и пониженной стоимостью. 5 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к электрохимии и может быть использовано в производстве воздушно-металлических источников тока.

Известен газодиффузионный электрод, представляющий собой токоотвод в виде металлической сетки, к обеим сторонам которого прижаты активные слои, один из которых образован нетканым волокнистым углеродным материалом и фторопластовым связующим, а второй пористой гидрофобной полимерной пленкой, проницаемой для кислорода, но непроницаемой для электролита [1] Известен газодиффузионный электрод, включающий активный слой, состоящий из активированного угля и гидрофобного полимера, гидрофобный слой, состоящий из полиэтилена, и токоотвод, выполненный в виде металлической сетки [2] Наиболее близким к данному изобретению является газодиффузионный электрод, включающий углеродную ткань с открытыми порами, на которую с одной из сторон нанесен активный слой из смеси углерода и катализатора из благородных металлов с гидрофобным связующим, а с противоположной стороны нанесен гидрофобный слой из смеси некаталитического углерода с гидрофобным связующим, при этом каждый из слоев проникает в поры углеродной ткани на глубину, меньшую чем, толщина этой ткани [3] Недостатком известного газодиффузионного электрода является его высокая стоимость вследствие использования относительно дорогостоящих материалов и невысокой технологичности его изготовления.

Задачей изобретения является снижение стоимости газодиффузионного электрода за счет использования более дешевых материалов и повышения технологичности его изготовления. Указанный технический результат достигается тем, что в газодиффузионном электроде, включающем каталитически-активный слой, гидрофобный слой из смеси неактивированного углерода и гидрофобного полимера, токоотводящий слой из углеродистого материала, активный слой выполнен из смеси активированного угля и гидрофобного полимера, а в качестве углеродистого материала токоотводящего слоя взят углеграфитовый материал в виде войлока, сетки, ткани, пористой или перфорированной ленты.

Гидрофобный слой расположен между активным слоем и токоотводящим слоем.

Шаг между отверстиями в сетке или в перфорированной ленте токоотводящего слоя составляет от 1,1 до 5 величин этих отверстий и равен 0,3-10 мм.

Углеграфитовые материалы получены с использованием пиролиза гидрата целлюлозы (вискозы).

Содержание углерода в углеграфитовых материалах составляет не менее 96% Пиролиз гидрата целлюлозы проведен при температурах 2100-2400^oС.

Пример 1. На графитированную сетку, изготовленную пиролизом вискозного корда при температуре 2200^oC (диаметр нити 0,2 мм, размер окна 0,4х0,4 мм), последовательно нанесены гидрофобный слой (технический углерод 80 мас. полиэтилен 20 мас.) толщиной 0,3 мм и активный слой (активированный уголь 95 мас. полиэтилен 5 мас.) толщиной 0,2 мм, после чего сформированный электрод прокатан между валками до толщины 0,7 мм.

Пример 2. На графитированную тканевую основу, изготовленную пиролизом вискозных волокон при температуре 2400^oС (толщина 0,3 мм), с противоположных сторон нанесены гидрофобный слой (технический углерод 80 мас. полиэтилен 20 мас.) толщиной 0,3 мм и активный слой (активированный уголь 95 мас. полиэтилен 5 мас.) толщиной 0,2 мм, после чего сформированный электрод прокатан между валками до толщины 0,7 мм.

Пример 3. На перфорированную ленту из технического углерода (толщина 0,4 мм, диаметр отверстий 2 мм, шаг между отверстиями 3 мм) с противоположных сторон нанесены гидрофобный слой (технический углерод 80 мас. полиэтилен 20 мас. ) толщиной 0,3 мм иактивный слой (активированный уголь 95 мас. полиэтилен 5 мас.) толщиной 0,2 мм, после чего сформированный электрод прокатан между валками до толщины 0,8 мм.

Изготовленные описанными выше способами газодиффузионные электроды были испытаны в электрохимических ячейках с анодами из магниевого сплава МА-5 и 3-молярным раствором NaCl в воде в качестве электролита при плотностях тока до 50 мА/см².

Формула изобретения

1. Газодиффузионный электрод, включающий каталитически активный слой, гидрофобный слой из смеси неактивированного углерода и гидрофобного полимера, токоотводящий слой из углеродистого материала, отличающийся тем, что активный слой выполнен из смеси активированного угля и гидрофобного полимера, а в качестве углеродистого материала токоотводящего слоя взят углеграфитовый материал в виде войлока, сетки, ткани, пористой или перфорированной ленты.

2. Электрод по п.1, отличающийся тем, что гидрофобный слой расположен между активным слоем и токоотводящим слоем.

3. Электрод по пп.1 и 2, отличающийся тем, что шаг между отверстиями в сетке или в перфорированной ленте токоотводящего слоя составляет 1,1 5,0 величинам этих отверстий и равен 0,3 10,0 мм.

4. Электрод по пп.1 3, отличающийся тем, что содержание углерода в углеграфитовых материалах составляет не менее 96% 5. Электрод по пп.1 4, отличающийся тем, что углеграфитовые материалы получены с использованием пиролиза гидрата целлюлозы (вискозы).

6. Электрод по п. 5, отличающийся тем, что пиролиз гидрата целлюлозы проведен при 2100 2400^oС.