Газодиффузионный электрод для химических источников тока

 

Изобретение относится к области электрохимии и может быть использовано в производстве воздушно-металлических источников тока. Согласно изобретению в газодиффузионном электроде, включающем гидрофобный слой, активный слой и токоотвод, гидрофобный слой содержит полиэтилен в количестве 41÷70 мас.% и углеродный материал, состоящий на 50÷100 мас.% из графита, а активный слой, состоящий из полиэтилена и активированного угля, содержит добавку графита в количестве 20÷60 мас.% от содержания активированного угля. При этом фракционный состав графита, вводимого в гидрофобный слой, лежит в диапазоне от 0,5 до 100 мкм, а размер частиц графита, вводимого в активный слой, может изменяться от 5 до 500 мкм. Техническим результатом изобретения является понижение проницаемости по щелочи и повышение электропроводности углеродсодержащих слоев электрода. 4 з.п. ф-лы.

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

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 [1].

Наиболее близким к данному изобретению является газодиффузионный электрод, включающий активный слой, состоящий из активированного угля и 2-15 мас. % полиэтилена, гидрофобный слой, состоящий из технического углерода и 5-40 мас.% полиэтилена, и токоотводящую металлическую сетку [2].

Недостатком известного газодиффузионного электрода является относительно высокая проницаемость щелочи через его гидрофобный слой.

Задачей изобретения является создание газодиффузионного электрода, обладающего структурой, обеспечивающей более низкую проницаемость щелочи при работе катода, а также повышение электропроводности его углеродосодержащих слоев.

Указанный технический результат достигается тем, что в газодиффузионном электроде, включающем активный слой, состоящий из активированного угля и полиэтилена, гидрофобный слой, состоящий из углеродного материала и полиэтилена, и токоотвод, концентрация полиэтилена в гидрофобном слое составляет от 41 до 70 мас.%.

В качестве одной из составляющих углеродного материала в гидрофобном слое использован графит в количестве 50-100 мас.% от массы углеродного материала.

Размер частиц графита, вводимого в гидрофобный слой, лежит в диапазоне от 0,5 до 100 мкм.

В активный слой введен графит в количестве 20-60 мас.% от массы активированного угля.

Размер частиц графита, вводимого в активный слой, лежит в диапазоне от 5 до 500 мкм.

Примеры конкретного выполнения: Пример 1.

Смешением в валковой мельнице приготовлены гидрофобная масса, содержащая порошки графита (фрикционный состав от 0,5 до 5 мкм) в количестве 59 мас.% и полиэтилена в количестве 41 мас.%, и активная масса, содержащая порошки активированного угля в количестве 72 мас.%, графита (фрикционный состав от 5 до 30 мкм) в количестве 18 мас.% и полиэтилена в количестве 10 мас.%. На сетку из нержавеющей стали нанесены последовательно гидрофобный и активный слои, а затем проведена термообработка электрода при температуре 150^oC.

Пример 2.

Смешением в валковой мельнице приготовлены гидрофобная масса, содержащая порошки технического углерода в количестве 25 мас.%, графита (фрикционный состав от 8 до 40 мкм) в количестве 25 мас.% и полиэтилена в количестве 50 мас. %, и активная масса, содержащая порошки активированного угля в количестве 36 мас.%, графита (фрикционный состав от 40 до 150 мкм) в количестве 54 мас. % и полиэтилена в количестве 10 мас.%. На углеграфитовую ткань с противоположных сторон нанесены гидрофобный и активный слои, а затем проведена термообработка электрода при температуре 140^oC.

Пример 3.

Смешением в валковой мельнице приготовлены гидрофобная масса, содержащая порошки технического углерода в количестве 10 мас.%, графита (фрикционный состав от 50 до 100 мкм) в количестве 20 мас.%, и полиэтилена в количестве 70 мас. %, и активная масса, содержащая порошки активированного угля в количестве 45 мас.%, графита (фрикционный состав от 200 до 500 мкм) в количестве 45 мас.% и полиэтилена в количестве 10 мас.%. На латунную сетку нанесены последовательно гидрофобный и активный слои, а затем проведена термообработка электрода при температуре 150^oC.

Изготовленные описанными выше способами газодиффузионные электроды были испытаны в электрохимических ячейках с анодами из магниевого сплава МА-5 и 3-х молярным раствором NaCl в воде в качестве электролита при плотностях тока 10 мА/см². Проведенные испытания показали отсутствие видимых признаков промокания и коррозии металлических токосъемов изготовленных газодиффузионных электродов.

Литература 1. Авторское свидетельство СССР 445947, кл. МКИ Н 01 М 4/86, 1974 г.

2. Патент России 2040832, кл МКИ Н 01 М 4/86, 1992 г.

Формула изобретения

1. Газодиффузионный электрод, включающий активный слой, состоящий из активированного угля и полиэтилена, гидрофобный слой, состоящий из углеродного материала и полиэтилена, и токоотвод, отличающийся тем, что концентрация полиэтилена в гидрофобном слое составляет от 41 до 70 мас.%.

2. Газодиффузионный электрод по п.1, отличающийся тем, что в качестве одной из составляющих углеродного материала в гидрофобном слое использован графит в количестве от 50 до 100 мас.% от массы углеродного материала.

3. Газодиффузионный электрод по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что в активный слой введен графит в количестве от 20 до 60 мас.% от массы активированного угля.

4. Газодиффузионный электрод по п.2, отличающийся тем, что размер частиц вводимого в гидрофобный слой графита лежит в диапазоне от 0,5 до 100 мкм.

5. Газодиффузионный электрод по п.3, отличающийся тем, что размер частиц вводимого в активный слой графита лежит в диапазоне от 5 до 500 мкм.