Электрохимическая твердотельная топливная ячейка

Изобретение относится к способам прямого преобразования химической энергии топлив в электрическую и устройствам для их осуществления. Электрохимическая твердотельная топливная ячейка включает корпус 1, газожидкостной тракт 2, электроды 3, которые могут быть выполнены из активированного угля или углеволокна, или пористого графита и пропитаны 20-60% водным раствором гетерополикислоты 2-18 ряда H6[P2W18O62], обжаты с двух сторон перфорированными металлическими пластинами 4 из нержавеющей стали или хрома, или никеля, или меди с диаметром перфорации отверстий 0,5-10 мм, которые в свою очередь могут быть выполнены по бокам корпуса, выполненного из инертного диэлектрического материала, перфорация выполнена таким образом, чтобы отверстия в корпусе были напротив отверстий в металлических перфорированных пластинах электродов. Два электрода размещают в корпусе напротив друг друга с зазором 5-100 мм, через который проходит газовый тракт 2 для подачи и отвода жидкости или газа. К металлическим пластинам электродов 4 прикрепляют электрические выводы 5 и 6, образующие комбинированный анод и комбинированный катод. Изобретение позволяет расширить диапазон используемых типов топлив как жидких, так и газообразных; высокий КПД ячейки; увеличение срока службы работы; простоту в изготовлении и в техобслуживании. 1 ил.

 

Изобретение относится к способам прямого преобразования химической энергии топлив в электрическую с использованием в качестве активного компонента вольфрамовой гетерополикислоты 2-18 ряда и устройствам для их осуществления. Может быть использовано для изготовления топливных элементов, которые в свою очередь могут быть использованы для создания мобильных и стационарных источников электрической энергии.

Известен электрохимический генератор на твердооксидных топливных элементах, включающий корпус, камеру смешения метана и воздуха, камеру парциального окисления метана, камеру электрохимического окисления топлива с батареей топливных элементов и камеру дожита топлива (RU №2474929, опубл. 10.02.2013). Камера парциального окисления метана содержит совокупность трубок, закрепленных на трубной доске, с нанесенным на их внешние поверхности катализатором парциального окисления метана. Топливные элементы в виде трубок с открытыми концами соосно соединены с трубками камеры парциального окисления. Камера дожита содержит совокупность перфорированных пластин с нанесенным на них катализатором дожита. На внутренней поверхности трубок камеры парциального окисления нанесен катализатор окисления топлива в избытке воздуха.

Данное изобретение рассчитано на использование в качестве топлива метана, работает при высоких температурах, имеет сложную конструкцию с трудоемким способом ее изготовления, что является его недостатками.

Известен способ изготовления каталитического электрода на основе гетерополисоединений для водородных метанольных топливных элементов, включающий изготовление композитного катализатора на основе гетерополисоединений и активного каталитического слоя на его основе с добавлением гидрофобизирующей добавки (RU №2561711, опубл. 10.09.2015). Каталитический электрод представляет собой пористый наноструктурированный слой композита толщиной 5-15 мкм, состоящий из: катализатора - композита из протонопроводящего гетерополисоединения в виде цезиевой соли фосфорновольфрамовой кислоты и электропроводящей добавки из углеродного материала или легированного диоксида олова, на которые химически нанесены частицы каталитического металла платиновой группы со средним размером 3 нм, а также 5-20% гидрофобизатора, предпочтительно политетрафторэтилена. При этом содержание благородного металла в композитном катализаторе составляет от 5 до 30 мас. %, электропроводящих компонентов от 2 до 30 мас. %.

Электрохимические топливные ячейки на основе таких электродов сложны в изготовлении, в качестве каталитически активных материалов используются благородные металлы с большим процентным содержанием, что приводит к удорожанию изделия, и по этой же самой причине ограничивает срок службы элемента из-за отравляемости каталитически активных компонентов загрязнителями, которые могут содержаться в техническом водороде и метаноле, что повышает требования к чистоте топлив. Также предложенный способ ограничивает использование других жидких газообразных компонентов ввиду той же отравляемости каталитически активных веществ.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является топливный элемент на основе модифицированного полианилина с КПД до 90% и возможностью использования в качестве топлива как газов, так и жидкостей (RU №144526, опубл. 27.08.2014). Топливный элемент содержит корпус, который одновременно является катодом (из меди, или титана, или нержавеющей стали, или алюминия), по центру которого расположен анод, выполненный в виде трубы, имеющей сквозные отверстия диаметром 0,3-0,7 мм и расположенные друг от друга с шагом 7 мм как по горизонтали, так и по вертикали, и на которую методом потенциостатического циклирования наносится на внешнюю и внутреннюю стороны слой модифицированного проводящего полианилина. Анод соединен с одной стороны с трубкой для подачи жидкого или газообразного топлива или воздуха, а с другой - со сбросной трубкой для непрореагировавшего топлива, при этом дополнительно с одной стороны в корпусе размещают трубку для подачи воздуха, а с противоположной стороны - трубку для подачи воздуха или жидкого топлива в зависимости от режима работы топливного элемента, причем для смены жидкого непрореагировавшего топлива в корпусе установлена сливная труба. Между корпусом и металлическими частями анода установлены токосъемы.

Известно, что топливные элементы имеют разные конструкции в зависимости от химических и физических свойств газа или жидкости, которые используются в качестве топлива.

Анод может быть выполнен из диэлектрического материала, на который с двух сторон, внутренней и внешней, напылен слой одного из металлов: хрома, золота, платины, никеля, нержавеющей стали, свинца или графита.

Дополнительно, в случае использования в качестве топлива газов-восстановителей - окиси углерода или водорода, или их смеси, в корпус заливают электролит, представляющий собой 0,5-1,0 молярный водный раствор гетерополикислоты 2-18 ряда, имеющей химическую формулу H6[P2W18O62] и который, для лучшего протекания процесса окисления газов, насыщают кислородом путем подачи воздуха через трубку для подачи воздуха и/или трубку для подачи воздуха или жидкого топлива.

Дополнительно, в случае использования жидкого топлива в корпус заливают водный раствор этанола, метанола или аммиака.

Топливные элементы имеют не простую конструкцию и весьма сложны в изготовлении. Использование жидкого электролита сильно ограничивает применение различных веществ, по этой же причине ячейка инерционна. При сборке топливных ячеек в батарею необходимо создавать сложные схемы равномерной подачи топлива, что увеличивает габаритные размеры изделия. Использование жидкого электролита ограничивает эксплуатационное использование данного изделия. Использование проводящего полимера в водных растворах из-за деградации последнего ограничивает срок службы.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание электрохимической твердотельной топливной ячейки для получения электричества упрощенной конструкции без использования дорогостоящих каталитически активных материалов и ионно-разделительных мембран, где в качестве топлива могут быть использованы газообразные и жидкие вещества.

Данная задача решается за счет того, что электрохимическая твердотельная топливная ячейка, включающая корпус 1, расположенные в нем электроды 3, газожидкостной тракт 2, применяемый в качестве основного каталитического вещества водный раствор гетерополикислоты 2-18 ряда H6[P2W18O62] имеет два электрода, которые могут быть выполнены из активированного угля, углеволокна, пористого графита, пропитаны 20-60% водным раствором гетерополикислоты H6[P2W18O62], обжаты с двух сторон перфорированными металлическими пластинами 4 с диаметром перфорации отверстий 0,5-10 мм, которые могут быть выполнены из нержавеющей стали, хрома, никеля или меди, размещают в корпусе 1, который может быть выполнен из инертных диэлектрических материалов и по бокам имеет перфорацию с диаметром 0,5-10 мм таким образом, чтобы отверстия в корпусе были расположены напротив отверстий в металлических перфорированных пластинах электродов с зазором 5-100 мм, через который проходит газовый тракт 2 для подачи и отвода жидкости или газа, а к металлическим пластинам электродов 4 прикрепляют электрические выводы 5 и 6, образующие комбинированный анод и комбинированный катод.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, являются расширение диапазона используемых типов топлив как жидких, так и газообразных; высокий КПД ячейки; увеличение срока службы работы; простота в изготовлении и в техобслуживании.

Сущность полезной модели поясняется чертежами:

На фиг. 1 представлен общий вид электрохимической твердотопливной ячейки, где 1 - пластиковый диэлектрический корпус; 2 - пластиковая вставка (газожидкостной тракт); 3 - пористые углеродные пластинчатые электроды; 4 - перфорированные металлические пластины; 5 - электрический вывод комбинированного анода; 6 - электрический вывод комбинированного катода; 7 - резистор; 8 - вольтметр.

Заявленная электрохимическая твердотельная топливная ячейка включает корпус 1, газожидкостной тракт 2, использование водного раствора гетерополикислоты 2-18 ряда, имеющей химическую формулу H6[P2W18O62], содержит электроды 3 толщиной 1-5 мм, которые могут быть выполнены из активированного угля, углеволокна, пористого графита и пропитаны 20-60% водным раствором гетерополикислоты, имеющей химическую формулу H6[P2W18O62], и обжаты с двух сторон перфорированными металлическими пластинами 4 с диаметром перфорации отверстий 0,5-10 мм, которые в свою очередь могут быть выполнены из нержавеющей стали, хрома, никеля или меди, а по бокам корпуса 1, который должен быть выполнен из инертного диэлектрического материала, например, такого как фторопласт, оргстекло, полиэтилен или различного вида пластик, перфорация выполнена с диаметром 0,5-10 мм таким образом, чтобы отверстия в корпусе были напротив отверстий в металлических перфорированных пластинах электродов. Два электрода 3 размещают в корпусе напротив друг друга с зазором 5-100 мм, через который проходит пластиковая вставка - газовый тракт 2 для подачи и отвода жидкости или газа. К металлическим пластинам электродов 4 прикрепляют электрические выводы 5 и 6, образующие комбинированный анод и комбинированный катод.

Электрохимическая топливная ячейка работает следующим образом. Через газожидкостной тракт 2 пропускается газообразное или жидкое топливо, которое окисляется внешним кислородом воздуха, который в свою очередь проникает через перфорированные отверстия в корпусе и через перфорированные отверстия в металлических пластинах электродов. При пропускании через газовый тракт легко окисляемой жидкости или газа происходит восстановление анионного комплекса гетерополикислоты 2-18 ряда, находящейся в пористом углеродном слое, и за счет захвата электронов у окисляемого жидкого или газообразного вещества. Соответственно анионный комплекс гетерополикислоты [P2W+5О62]24-, соприкасаясь, например, с газообразным водородом в ходе окислительно-восстановительной реакции заряжается отрицательно и заряжает отрицательно соприкасающиеся с ним внутренние пластины из нержавеющей стали, т.е. анод 5. Однако степень окисления вольфрама +5 очень неустойчива, поэтому со стороны внешних пластин на катоде 6, сквозь которые поступает кислород воздуха, происходит обратный процесс окисления анионного комплекса [P2W+518О62]6- до исходного состояния, соответствующего степени окисления вольфрама +6.

В результате такой окислительно-восстановительной реакции между катодом и анодом возникает разность потенциалов. Если между электродами 5 и 6 установить электрическую нагрузку 7, то по цепи пойдет ток, соответственно возникает ЭДС.

Пример. Использование в качестве топлива в электрохимической ячейке газообразного водорода и водного раствора аммиака.

Был приготовлен 50% водный раствор вольфрамовой гетерополикислоты 2-18 ряда, имеющей химическую формулу H6[P2W18O62]. Приготовленным раствором были пропитаны две одинаковые пластины из пористого графита с габаритными размерами 10×10×1 мм. Подготовленные таким образом углеродные пластины зажали между перфорированными металлическими никелевыми пластинами 4 с диаметром перфорации 1,5 мм. Далее изготовленные электроды поместили в пластиковый корпус 1, по бокам которого также сделана была перфорация с диаметром 1,5 мм, и совместили отверстия в пластиковом корпусе с отверстиями в металлических пластинах. Получившийся зазор между электродами составил 7 мм. После чего, в данный зазор вставили газожидкостной тракт 2 для подачи и отвода газообразного водорода и раствора аммиака. К электродам прикрепили электрические выводы 5 и 6, которые образовали комбинированный анод и комбинированный катод, между которыми установили электрическую нагрузку 7 в виде резистора номиналом 50 Ом, параллельно которой установили вольтметр 8. Далее к газожидкостному тракту 2 подключили баллон с чистым водородом и установили расход 34,6 мл/ч. Через 30 с показания на вольтметре стабилизировались, вольтметр показал напряжение 2,25 В. Следовательно, выходная мощность составила примерно 102,6 мВт. Данный процесс можно описать следующими химическими реакциями:

26[P2W+618O62]-6=H24[P2W+518O62]-24

Далее отключили подачу водорода, подождали, пока показания на вольтметре вернутся в исходное значение, и подали на ячейку 8% по массе водный раствор гидрата аммиака с расходом 0,258 мл/ч, плотность водного 8% раствора аммиака составляет 0,97 г/мл, показание на вольтметре составило 1,7 В, следовательно, выходная мощность составила около 57,8 мВт.

6NH36[P2W+618О62]-6=H24[P2W+518O62]-24+3N2

Ориентировочный расчет КПД при использовании водорода в качестве топлива в электрохимической ячейке.

Плотность водорода при нормальных условиях составляет 0,0000899 г/см3 что составляет 0,0031 г. Теплота сгорания водорода составляет 120000 Дж/г или 33 (Вт⋅ч)/г или 10820 кДж/м3 или 10,82 Дж/см3. Теоретическая мощность при 100% КПД при расходе чистого водорода при нормальных условиях должна была составлять 104 мВт. Экспериментальная максимальная выходная мощность 101,25 мВт, таким образом КПД составил примерно 97-98%.

Ориентировочный расчет КПД при использовании раствора аммиака в качестве топлива в электрохимической ячейке.

При расходе 0.258 мл/ч 8% раствора аммиака (плотность 8% раствора аммиака при 20°С=0.97 г/мл), массовый расход аммиака составляет 0,00256 г/ч или теплота сгорания аммиака 20 790 Дж/г или 5, 775 (Вт⋅ч)/г. Следовательно, при 100% КПД для таких условий выходная мощность была бы 115,7 мВт. На практике было получено в 2 раза меньше, т.е. примерно 57,8 мВт. Таким образом, можно сделать вывод, что КПД преобразования при таких заданных параметрах составил около 50%.

В примере была показана возможность использования твердотельной электрохимической ячейки упрощенной конструкции в качестве преобразователя химической энергии в электрическую энергию с высоким КПД, применяя как газообразные, так и жидкие виды топлива.

Электрохимическая твердотельная топливная ячейка, включающая корпус 1, расположенные в нем электроды 3, газожидкостной тракт 2, применяемый в качестве основного каталитического вещества водный раствор гетерополикислоты 2-18 ряда H6[P2W18O62], отличается тем, что два электрода, которые могут быть выполнены из активированного угля или углеволокна, или пористого графита, пропитаны 20-60% водным раствором гетерополикислоты H6[P2W18O62], обжаты с двух сторон перфорированными металлическими пластинами 4 с диаметром перфорации отверстий 0,5-10 мм, которые могут быть выполнены из нержавеющей стали или хрома, или никеля, или меди, размещают в корпусе 1, который может быть выполнен из инертных диэлектрических материалов и по бокам имеет перфорацию с диаметром 0,5-10 мм таким образом, чтобы отверстия в корпусе были расположены напротив отверстий в металлических перфорированных пластинах электродов с зазором 5-100 мм, через который проходит газовый тракт 2 для подачи и отвода жидкости или газа, а к металлическим пластинам электродов 4 прикрепляют электрические выводы 5 и 6, образующие комбинированный анод и комбинированный катод.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к высокотемпературным электрохимическим устройствам (ЭХУ) с твердым оксидным электролитом, таким как электрохимические генераторы или топливные элементы, кислородные насосы, электролизеры, конвертеры, а именно к конструкции трубчатого элемента с тонкослойным несущим твердым электролитом с газодиффузионными электродами, интерфейсными и коллекторными слоями.

Группа изобретений относится к неорганической химии, а именно к твердым электролитам с проводимостью по ионам кислорода. Твердый электролит на основе сложных оксидов висмута в системе СаО-Bi2O3-Fe2O3 содержит, мол.%: СаО - 4-26, Bi2O3 - 45-80, Fe2O3 - 0-40 мол.%.

Изобретение относится к твердооксидным топливным элементам (ТОТЭ), а именно к керамическому материалу. Керамический материал для интерконнекторов топливных элементов представляет собой твердый раствор на основе оксида индия с легирующей добавкой при следующем соотношении компонентов, мол.

Резервный электрический генератор (1) с батареей топливных ПОМ-элементов, включающий в себя: батарею (2) топливных элементов, образованную множеством уложенных стопкой топливных ПОМ-элементов (3), электрически соединенных последовательно, для подачи электрической энергии на электрическую нагрузку; прибор (4) контроля напряжения элемента для измерения напряжения, выдаваемого каждым топливным элементом (3); блок (5) регулирования и преобразования электрической энергии, подсоединенный между батареей (2) топливных элементов и электрической нагрузкой; нагнетатель (6) для подачи количества воздуха, необходимого для химических реакций, которые происходят в топливных элементах (3); рециркулятор (7) водорода для рециркуляции водорода между выпуском и впуском батареи (2) топливных элементов; устройство (8) продувки водорода для осуществления первичной продувки водорода при меньшем расходе и вторичной продувки водорода при большем расходе; и контроллер (11), запрограммированный для управления работой электрического генератора (1) по-разному при запуске, при останове и во время его нормальной работы.

Изобретение может быть использовано в электротехнике и энергетике при изготовлении электродов, литиевых батарей и суперконденсаторов для систем аккумулирования энергии.

Изобретение относится к электроду для топливного элемента, который содержит углеродные нанотрубки; катализатор для топливного элемента, нанесенный на углеродные нанотрубки; и иономер, обеспеченный так, чтобы покрывать углеродные нанотрубки и катализатор для топливного элемента, причем, если длина углеродных нанотрубок обозначена как La [мкм], а шаг между центрами углеродных нанотрубок обозначен как Ра [нм], то длина La и шаг Ра между центрами удовлетворяют двум выражениям, приведенным ниже: 30≤La≤240; и 0,351×La+75≤Ра≤250.

Изобретение относится к электроду для топливного элемента, который содержит углеродные нанотрубки; катализатор для топливного элемента, нанесенный на углеродные нанотрубки; и иономер, обеспеченный так, чтобы покрывать углеродные нанотрубки и катализатор для топливного элемента, причем, если длина углеродных нанотрубок обозначена как La [мкм], а шаг между центрами углеродных нанотрубок обозначен как Ра [нм], то длина La и шаг Ра между центрами удовлетворяют двум выражениям, приведенным ниже: 30≤La≤240; и 0,351×La+75≤Ра≤250.

Заявленное изобретение относится к системе и способу повышения общей производительности топливного элемента, преимущественно твердооксидного топливного элемента, при одновременном отделении почти чистого потока СО2 для изоляции или использования при выработке электроэнергии для дополнительного увеличения общей эффективности процесса.

Изобретение относится к способу защиты от окисления биполярных пластин топливных элементов и коллекторов тока электролизеров с твердым полимерным электролитом (ТПЭ), заключающемуся в предварительной обработке металлической подложки, нанесении на обработанную металлическую подложку электропроводного покрытия благородных металлов методом магнетронно-ионного напыления.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к батареи трубчатых твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ), которая включает в себя по меньшей мере два узла трубчатых твердооксидных топливных элементов, по меньшей мере один общий токоотвод и держатель для удержания секции узлов топливного элемента и общего токоотвода в соединении с ними с точной посадкой, при этом коэффициент термического расширения держателя меньше или равен коэффициенту термического расширения узлов топливных элементов.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к титановому листу, который может быть использован для изготовления сепараторов топливных элементов. Титановый лист для сепаратора топливного элемента содержит основу листа из титана или титанового сплава с рекристаллизованной структурой, поверхностный слой и пассивирующий слой. Поверхностный слой содержит титановую матрицу твердого раствора кислорода (O), углерода (C) и азота (N) в титане и соединения титана с по меньшей мере одним из элементов, выбранных из кислорода (O), углерода (C) и азота (N), имеет толщину менее 1 мкм, а пассивирующий слой расположен на поверхностном слое и имеет толщину менее 5 нм. Титановый лист обеспечивает низкое контактное сопротивление. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 табл., 6 ил.
Предложена композитная металлическая фольга, в которой поверхность титановой фольги или фольги из титанового сплава покрыта электропроводящим слоем, при этом в композитной металлической фольге выполнена электропроводящая пленка, в которой TiO диспергируется в оксидной пленке и относительное содержание TiO [ITiO/(ITi+ITiO)], вычисленное по максимальной интенсивности дифракционных пиков TiO (ITiO) и максимальной интенсивности дифракционных пиков металлического титана (ITi) в числе рентгеновских дифракционных пиков поверхности титановой фольги или фольги из титанового сплава составляет 0,5% или более, образуется на поверхности титановой фольги или фольги из титанового сплава, причем электропроводящий слой пленки содержит в мас.%, частицы серебра, у которых средний размер частиц составляет не менее чем 10 нм и не более чем 500 нм от 20% до 90%, диспергирующее вещество от 0,2% до 1,0% и составляющий остальную массу акриловый полимер или эпоксидный полимер, и указанный слой имеет толщину от 5 до 50 мкм. Повышение коррозионной стойкости сепаратора, а также сопротивления к усталости от периодической нагрузки, является техническим результатом изобретения. Кроме того, указанный сепаратор имеет низкое контактное сопротивление. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 13 табл.

Изобретение относится к топливному элементу. Топливный элемент образуется путем наслоения множества блоков выработки электроэнергии. Блок выработки электроэнергии включает в себя: газодиффузионную мембранно-электродную пластинчатую сборку, уплотнительную часть, расположенную вдоль ее внешней периферии, проточную часть из пористого тела, в которой протекает окисляющий газ, подаваемый к каталитическому слою стороны катода, защитную перегородку, находящуюся между уплотнительной частью и проточной частью из пористого тела, и первую и вторую разделительные пластины, выполненные с возможностью помещения между ними газодиффузионной мембранно-электродной пластинчатой сборки и проточной части из пористого тела. Защитная перегородка, проточная часть из пористого тела и первая разделительная пластина, соприкасающаяся с проточной частью из пористого тела, выступают в выпускной коллектор отработанного окисляющего газа, ограниченный уплотнительной частью. Изобретение позволяет ограничить обратный поток воды из выпускного коллектора в проточную часть. 4 з.п. ф-лы, 13ил.

Изобретение относится к получению тонкопленочного твердого электролита в виде газоплотной пленки оксида. На подложку из материала электрода наносят суспензию, приготовленную из раствора 1-8 мас.% оксидообразующих солей в этаноле и порошка–прекурсора, который получают путем термообработки раствора 1-8 мас.% оксидообразующих солей в этаноле при 550°С до образования порошка, при этом порошок–прекурсор вводят в раствор оксидообразующих солей в этаноле в соотношении 1 г порошка на 20-60 мл спиртового раствора, суспензию нагревают со скоростью не более 50°C/ч в интервале температур от комнатной до температуры полного разложения компонентов нанесенной на подложку суспензии, полученный после разложения компонентов слой подвергают термообработке при температуре от 1000 до 1200°C со скоростью нагрева 300°С/ч. Изобретение позволяет просто и экономично получить тонкие беспористые пленки оксидов, нанесенные на пористый электродный материал. 5 ил.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к титансодержащему материалу, и может быть использовано для изготовления сепаратора топливной ячейки. Титансодержащий материал для сепаратора топливной ячейки содержит титановый основной материал, состоящий из титана или титанового сплава и содержащий гидрид титана слой на титановом основном материале и оксид титана слой на упомянутом содержащем гидрид титана слое. Доля в композиции гидрида титана [ITi-H/(ITi+ITi-H)] × 100, определенная из максимальной интенсивности пика рентгеновской дифракции металлического титана (ITi) и максимальной интенсивности пика рентгеновской дифракции гидрида титана (ITi-H), измеренных на поверхности титансодержащего материала при угле падения рентгеновских лучей к поверхности, равном 0,3°, составляет 55% или больше. При этом C содержится в количестве 10 ат.% или меньше, N - в количестве 1 ат.% или меньше и B - в количестве 1 ат.% или меньше в положении, в котором поверхность титансодержащего материала была подвергнута ионному распылению с аргоном на 5 нм. Слой оксида титана имеет толщину 3-10 нм. Обеспечивается высокая электропроводность контакта с углеродом и увеличивается долговечность титансодержащего материала. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 14 табл.

Изобретение относится к титановому материалу для сепаратора твердополимерного топливного элемента. Титановый материал содержит пластинчатую матрицу, выполненную из титана или титанового сплава и имеющую шероховатую поверхность, на которой сформированы мелкие выступы; поверхностную оксидную пленку покрытия, сформированную по шероховатой поверхности и содержащую один или более оксидов титана; и покрытие кончиков, сформированное на поверхностной оксидной пленке покрытия в областях, содержащих кончики мелких выступов, и содержащее один или более благородных металлов. Доля в составе TiO [ITiO/(ITi+ITiO)×100], определяемая по максимальной интенсивности ITiO дифракционных пиков TiO и максимальной интенсивности ITi дифракционных пиков металлического Ti на кривой интенсивности рентгеновской дифракции поверхностной оксидной пленки покрытия, больше или равна 0,5%. Изобретение позволяет поддерживать низкое сопротивление контакта с электродом и хорошую начальную эффективность выработки электричества. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к способам прямого преобразования химической энергии топлив в электрическую и устройствам для их осуществления. Электрохимическая твердотельная топливная ячейка включает корпус 1, газожидкостной тракт 2, электроды 3, которые могут быть выполнены из активированного угля или углеволокна, или пористого графита и пропитаны 20-60 водным раствором гетерополикислоты 2-18 ряда H6[P2W18O62], обжаты с двух сторон перфорированными металлическими пластинами 4 из нержавеющей стали или хрома, или никеля, или меди с диаметром перфорации отверстий 0,5-10 мм, которые в свою очередь могут быть выполнены по бокам корпуса, выполненного из инертного диэлектрического материала, перфорация выполнена таким образом, чтобы отверстия в корпусе были напротив отверстий в металлических перфорированных пластинах электродов. Два электрода размещают в корпусе напротив друг друга с зазором 5-100 мм, через который проходит газовый тракт 2 для подачи и отвода жидкости или газа. К металлическим пластинам электродов 4 прикрепляют электрические выводы 5 и 6, образующие комбинированный анод и комбинированный катод. Изобретение позволяет расширить диапазон используемых типов топлив как жидких, так и газообразных; высокий КПД ячейки; увеличение срока службы работы; простоту в изготовлении и в техобслуживании. 1 ил.

Наверх