Способ изготовления гидразинового внода топливного элемента

 

О П И,„.„И E

И ЗОБезЕТЕ Н Ия

Союз Советских

Социалистических

Республик ()628554

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлеио06.04.77 (21) 2473409/24-07 с присоединением заявки №

2 (51) М. Кл.

Н 01 М 4/98

Н 01 М 4/88

Государственный номнтет

Совета Министров СГн;Р ао делам изобретеннй

И OTKPblTHN (23) Приоритет (43) Опубликовано15.10.78, Бюллетень № 38 (45) Дата опубликования описания е,09, 78. (53) УДК 621.3. .035.6:621. .352.6 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. М. Васильева, Ю. Л. Голин, В. М. Петрик и С. Ю. Серых (71) Заявитель

{54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГИДРАЗИНОВОГО

АНОДА ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА

Изобретение относится к области химических источников тока и может быть использовано для изготовления анода гидразино-кислородного (воздушного) топливного элемента.

Известен способ изготовления гидразинового анода топливного элемента, согласно которому сплав Ренея (Ni: Ai = 1: 1), предварительно измельченный до зерен размером 80 - 100 мкм методом плазменного напыления наносят на сетку в азотно-аргоновой электрической дуге при 300 А и 50 В, выщелачивают алюминий в IM растворе щелочи (КОН) (1) .

Изготовленные методом плазменного напыления аноды с Ni -Al-сплавом обладают хорошей механической прочностью и при потенциале — 1050 мВ (относительно потенциала окисно-ртутного электрода сравнения) генерируют ток, равный 100 мА/см .

Однако коэффициент полезного использования гидразина такими электродами не превышает 60%.

Известен также способ изготовления анода для топливного элемента, наиболее близкии к предлагаемому, согласно которому Готовят смесь порошков сплава Ренея Ni: Al (1: 1) и карбонильного никеля (в соотношении 1: 2), эту смесь прессуют, спекают в атмосфере водорода при температуре 650 С, а затем вышелачивают из нее алюминий в

6М растворе едкого калия (2).

Однако такие электроды, обладая достаточно высокими начальными электрохимическими характеристиками, испытанные в качестве гидразиновых анодов топливных элементов, характеризуются крайне низким коэф. фициентом полезного использования топли10 ва (гидразина) и нестабильностью электрохимических характеристик, что обусловлено выносом катализатора из электрода в присутствии гидразина.

Целью изобретения является повышение коэффициента полезного использования гидразина анодом без ухудшения электрохнмических характеристик последнего.

Для этого в способе изготовления гидразинового анода топливного элемента пе20 рсд нанесением сплава на основу его предварительно подвергают термической обработке в восстановительной среде при температуре от 1100 до 1200 C в течение 5- 15 мин и просеивают. 628554

Ni: Х1 (1: 1)

Ni: К1 (1: 1) Ni 2А1з, кристаллический

Известный

N i И (пренмушественн о ), " 1 2 - 1. — 3 >

l b, кристалл

Предлагаемый

Составитель К. Вейсбейн

Редактор Л. Баглай Техред О.,Луговая Корректор С. Гарасиняк

За каз 5806/44 Тираж 960 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и .открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Термическая обработка сплава, как следует из данных рентгеновского анализа (см. таблицу), приводит к преимущественному выделению в сплаве фазы NiAl (в дополнение к полученной первоначально фазе

Ni >Al; ), что заметно снижает саморазложение гидразина на аноде и тем самы увеличивает коэффициент полезного использования топлива (КПИТ). Последнее обстоятельство позволяет предположить, что повышение КПИТ на анодах вызвано фазовыми превращениями сплава, а именно появлением в нем практически не разрушающейся при выщелачивании NiAl-фазы.

Повышение температуры и времени термической обработки сплава свыше 1200 С сопровождается снижением электрохимических характеристик анода. Последнее можно объяснить увеличением содержания в сплаве (а следовательно, и в аноде) каталитически слабоактивной г11А1-фазы. Проведение термической обработки сплава в более мягФормула изобретения

Способ изготовления гидразинового анода топливного элемента путем измельчения сплава на основе никеля и алюминия, нанесения его на никелевую основу, спекания и выщелачивания неактивного компонента, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного использования гидразина без ухудшения электрохимической активности анода, перед нанесением сплава на основу его предварительно термически ких условиях (температура ниже 1100 С) не позволяет достичь максимального эффекта увеличения КПИТ.

Пример. Приготовленный пирометаллур.гическим методом сплав Ni-А! (1: 1) измельчают в планетарной мельнице (до удельной поверхности 4 м /г) . Измельченный сплав термообрабатывают в восстановительной среде при 1150 С в течение 10 мин. После просева сплав известными методами наносят на основу, затем приготовленный анод спекают в восстановительной среде (водороде) и после спекания обрабатывают (для удаления алюминия) в 7М растворе щелочи (КОН) сначала при комнатной температуре, а затем при 60 С.

1s Приготовленный таким способом анод генерирует ток не менее 400 мА/см при потенциале — 1010 мВ, имея коэффициент полезного использования гидразина 80 /о (при нагрузке 100 мА/см ), что на 20 /р абс. выше, чем у анода, изготовленного по известному способу.

35 обрабатывают в восстановительной среде при 1100 - 1200 С в течение 5 — 15 мин и просеивают.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Инф. бюл. Прямое преобразование тепловой энергии в электрическую и топливные элементы, 9 (110), сент. 1971.

2. Юсти Э. и др. Высокоактивный водородный диффузионный электрод, М., «Иностранная литература», 1962, с. 84 -87.