Способ изготовления пористого водородного электрода

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ C ИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социаттистическмх

Ресеублнк

< 1859479 (61) Дополиительиое и авт. свид-ву (22) Заявлено 24.05. 79 (21) 2796361/23-26 (5()М. Кл с присоединением ззеявки М (23) Приоритет

С 25 В 11/03

ГоеударстаеяиыВ комитет

СССР ио делам изобретения н открытий (53) УДК 621.3.035. .2(088.8) Опубликовано300881. Бюллетень Ио 32

Дата опубликования описания 30. 08. 81

С. Н. Тимашева, Д. Е. Богатин, Н. Н. Костюченко, М. Б. Лев, З.P. Каричев, Е.А. Тейшев,M.A. Ревзис

A.È. Степанец и Л,Г. Миронов (72) Авторы изобретения (7Ф) Заявитель (54 ) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТОГО ВОДОРОДНОГО

ЭЛЕКТРОДА

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электролитическому получению водорода из водных растворов щелочей.

В настоящее время для процесса электролитического выделения водорода широкое распространение получили электроды со скелетным никелевым катализатором, полученным различными . способами.

Один из них заключается в напылении на никелевую основу порошка алюминия и последующего нагрева до 5001000 С в течение 15-20 мин, в процессе которого образуется интерметаллическое соединение никеля с алюми-. нием, подвергаемое выщелачиванию 1».

Однако в процессе взаимодействия никелевой основы с порошком алюминия не удается получить каталитическую поверхность необходимой толщины и нужного состава,. что затрудняет процесс выделачивания и снижает тем самым активность электрода.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления электре= дов, в котором формирование сплава .

Ренея происходит во время спекания при 660-700 С. Технология формирования по этому способу включает в себя операций прессования шихты, состоящей из порошков карбонильного никеля (85-100 вес. %) и алюминия (1520 вес. Ъ) совместно с подложкой из спеченного карбонильного нйкеля.. и последующего, спекания при 600-700 С.

Получаемый по этому способу активный . слой электрода после спекания представляет собой металлокерамический каркас из карбонильного никеля, в порах которого содержится интерметаллид никель-алюминий, подвергаемый в дальнейшем выщелачиванию 123..

15 . Недостатком этого способа являет ся наличие в активном слое значительного количества карбонильного .никеля, который берется в избытке по сравнению со стехиометрическим

20 соотношением, требуемым для никеля

Ренея состава NigAlg (50 вес.% никеля и 50 вес.Ъ алюминия). Необходимость в избыточном количестве карбонильного никеля вызвана трудностя25 ми получения хорошей адгезии активного слоя из никеля Ренея на подложке в виде сетки, фольги или металлокерамической ленты. Наличие хорошо уплотняемого карбонильного никеля

Щ обеспечивает такую адгезию.

859479

Формула изобретения

Составитель Т. Барабаш

Техред И. Асталош Корректор Н Швыдкая

Редактор К. Лембак

Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7480/45

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 цель изобретения — повышение активности электродов и, следовательно, улучшение удельных характеристик злектролизеров.

Поставленная цель достигается посредством нанесения на никелевую подложку шихты, состоящей из порошков никеля и алюминия, с содержанием последнего 40-50 sec.% в виде суспензии в водном растворе поливинилового спирта, содержащего 0,4-0,6 г/л гидроокиси калия.

После нанесения на подложку активный слой уплотняется и спекается при

700-9ОООС. В процессе спекания происходит формирование сплава Ренея, со- 5 ответствующего составу и А!, который в дальнейшем подвергается выщелачиванию с образованием на поверхности подложки припеченного скелетного никеля. Добавление КОН способствует ;ф .разрушению окисной пленки на частицах алюминия, образованию более прочной связи частиц никеля и алюминия.

Сопоставление. электрохимических характеристик электродов, изготовЛЕнных по предлагаемому способу, с аналогичными характеристиками известных электродов, особенно в областИ предельных нагрузок, свидетельствует о том, что активность разработанных электродов значительно выше. Например, при плотности тока 120 мА/см

" разница в поляризации составляет

100 мВ. Это связано с тем, что после спекания и выщелачивания активный слой предлагаемого электрода состоит исключительно из скелетного никеля, что и обусловливает высокую активность электрода.

Пример 1. Порошки мелкодисперсного алюминия и никеля карбониль- 4Q ного в течение 6 ч смешивают в баночном смесителе при содержании алюминия

50 вес.Ъ; Готовят суспензию порошкоаой смеси в 1,5%-ном водном растворе

ПВС, в которую добавляют 0,5 г/л КОН для получения щелочной среды, способствующей разрушению окисной пленки . на частицах алюминия.

Выдерживают суспензию 20-30 мин при периодическом перемешивании,Напыление проводят пневматическим пистолетом полученной суспензии на никелевую фольгу толщиной 200 мкм, размером 50 х 118 мм, в количестве

60 мг/см . После сушки на воздухе (30 мин) образцы уплотняют между валками прокатного стана и спекают при 700-900 С в течение 1 ч в атмосфере водорода. При спекании в уплотненном слое образуется сплав

Ренея, из которого затем выщелачивают алюминий, получая активный слой из высокопористого скелетного никеля.

Пример 2. Готовят пасту из порошков смеси никеля и алюминия (42 вес.% алюминия) в 3%-ном растворе ПВС с добавлением К0Н (0,450,55 г/л).

Выдерживают пасту 20-30 мин, затем высушивают в ламповой сушилке и протирают через сито 016. Засыпают смесь в бункер прокатного стана с длиной валков 80 мм и общим усилием

3 т, прокатывают смесь совместно с никелевой сеткой 016. Разрезают ленты на образцы требуемой длины, спекают их при 700-900 C в течение 1 ч в атмосфере водорода. Выщелачивают алюми-, ний в 30-37%-ном растворе КОН. Получают в активном слое высокопористый скелетный никель.

Себестоимость изготовления электродов согласно предлагаемого способа на 25% ниже, а снижение потребности в мощности электролизера при высоких плотностях составляет 15%.

Способ изготовления пористого водородного электрода путем нанесения на никелевую подложку смеси порошков никеля и алюминия с последующим уплотнением, спеканием и выщелачиванием алюминия, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения активности электрода, при нанесении используется смесь порошков никеля и алюминия с содержанием последнего

40-50 вес.Ъ, которую наносят на подложку в виде суспензии в водном растворе поливинилового спирта, содержащего 0.,4-0,6 г/л гидроокиси калия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СФРЮ Р 27243, кл. 40-36, 1968.

2. Despich a. o Journal Electrotechnic. Soc. 1964, 111,9 10,р. 11031112 (прототип).