СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗОДИФФУЗИОННОГО ЭЛЕКТРОДА ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА Российский патент 2009 года по МПК H01M4/88 H01M4/96 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении химических источников тока.

Известен способ получения газодиффузионного электрода химического источника тока, включающий нанесение на токоотводящую основу гидрофобного и гидрофильного слоев, содержащих углеродные порошкообразные материалы, полимерное связующее и минеральное масло, и последующее экстрагирование из отформованного электрода масла четыреххлористым углеродом (пат. РФ №2040832, кл. Н01М 4/86).

Недостатком известного способа является то, что полученные этим способом газодиффузионные электроды имеют высокое поляризационное сопротивление.

Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем.

Заявляемое изобретение направлено на повышение разрядных характеристик химических источников тока системы «металл-воздух» путем снижения поляризационного сопротивления газодиффузионного электрода.

При осуществлении заявляемого изобретения достигается значительное повышение среднего разрядного напряжения путем практически полного удаления с активной поверхности газодиффузионного электрода смолистых веществ, представляющих собой органические вещества с повышенной молекулярной массой, что повышает площадь активной поверхности электрода.

Указанный технический результат при осуществлении заявляемого изобретения достигается тем, что в известном способе получения газодиффузионного электрода, включающем нанесение на токоотводящую основу гидрофильного и гидрофобного слоев, содержащих порошкообразные углеродные материалы, полимерное связующее и минеральное масло, и последующую экстракцию масла, экстрагирование осуществляется сначала неполярным органическим растворителем, а затем - полярным органическим растворителем.

В качестве неполярного органического растворителя могут применяться индивидуальные углеводороды, например гексан, или смеси углеводородов, например фракция бензина, а также четыреххлористый углерод. В качестве полярного органического растворителя могут применяться вещества с гидроксильными или карбонильными группами, например метанол, этанол, ацетон.

Возможность осуществления заявляемого способа показана на следующих примерах.

Готовят гидрофильный слой. Для этого смешивают 95 г активированного угля и 5 г полиэтилена с молекулярной массой более 10⁶. Затем к смеси добавляют 120 мл индустриального масла и смешение продолжают сначала при комнатной температуре, а затем при 160°С. После этого из полученной смеси при 160°С прессуют лист толщиной 0,4 мм.

Готовят гидрофобный слой. Для этого смешивают 80 г технического углерода и 20 г полиэтилена с указанной молекулярной массой. Затем к смеси добавляют 250 мл индустриального масла и смешение продолжают сначала при комнатной температуре, а затем при 160°С. Из полученной смеси при 160°С прессуют листы толщиной 0,8 мм.

Формуют электрод в целом. Для этого укладывают последовательно активный слой, лист гидрофобного слоя, сетку, плетеную из нержавеющей стальной проволоки диаметром 0,2 мм, и лист гидрофобного слоя. Прессуют пакет в ограничительной рамке толщиной 1 мм при 160°С, удельном давлении ˜5,0 МПа и выдержке 1 мин.

Из отпрессованного пакета вырезают круглые образцы с диаметром 60 мм и проводят их экстрагирование в соответствии с известным и заявляемым способами.

По известному способу образцы электрода экстрагируют в аппарате Сокслета с помощью четыреххлористого углерода в течение 5 мин при трехкратной смене растворителя. После этого образцы электрода сушат сначала при комнатных условиях в вытяжном шкафу в течение 1 часа, а затем - сушильном шкафу при температуре 60°С в течение 30 мин.

По заявляемому способу образцы электрода экстрагируют в аппарате Сокслета сначала с помощью гексана в течение 5 мин при трехкратной смене растворителя. После этого образцы электрода сушат сначала при комнатных условиях в вытяжном шкафу в течение 1 часа, а затем - сушильном шкафу при температуре 60°С в течение 30 мин. Затем образцы подвергают повторной экстракции в аппарате Сокслета с использованием ацетона в качестве экстрагента и сушат. Методики экстракции и сушки такие же, как описаны выше.

Вольт-амперные характеристики образцов электродов определяли в составе элемента системы «Воздух - Al». В качестве электролита применяли 3М раствор NaCl. В качестве анода использовали алюминиевый сплав со стабильными электрохимическими характеристиками. Ячейка цилиндрической формы с рабочей площадью 20 см².

Расстояние между электродами - 6 мм. Объем электролита - 12 мл. В качестве электрода сравнения применялась цинковая палочка. Схема измерения вольт-амперных характеристик стандартная. Результаты испытаний приведены в таблице.

Ток, мАРазность потенциалов между образцом газодиффузионного электрода и электродом сравнения, мВобразец получен заявляемым способомобразец получен известным способом0117211601008607382008176753007846234007475655007124986006704487006393858006053299005612831000537220

Как видно из данных, приведенных в таблице, образец газодиффузионного электрода, полученный заявляемым способом, в равных условиях испытания имеет значительно выше среднего разрядное напряжение по сравнению с образцом, полученным известным способом, а следовательно, и более низким поляризационным сопротивлением.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении газодиффузионных электродов химических источников тока системы «металл-воздух». Заявленный способ позволяет снизить поляризационное сопротивление электрода путем двукратной экстракции из него загрязняющих веществ - сначала неполярным органическим растворителем, а затем - полярным органическим растворителем. 1 табл.

Способ получения газодиффузионного электрода, включающий нанесение на токоотводящую основу гидрофильного и гидрофобного слоев, содержащих порошкообразные углеродные материалы, полимерное связующее и минеральное масло, и последующую экстракцию масла, отличающийся тем, что экстрагирование масла осуществляется сначала неполярным органическим растворителем, а затем - полярным органическим растворителем.