Электрод электрохимического генератора Советский патент 1984 года по МПК H01M4/86 

Изобретение относится к химическим источникам тока и касается элек рода электрохимического генератора Известны электроды электрохимического генератора, содержащие ката литический слой, полностью смачиваемый, и гидрофобный пористый заграждающий слой, препятствующий проникновению электролита в поры, позволяющий диффундировать газообразному реагенту к каталитическому слою и обеспечивающий токосъем lj Однако, если содержание гидрофоб ного материала в заграждающем слое высокое, электронная проводимость мала, а если содержание проводящего материала мало, то гидрофобный характер недостаточен, что вызьгаает относительно быстрое проникновение электролита и, следовательно, уменьшение срока службы. Известен также электрод электрохимического генератора, содержащий один несущий слой и один активный каталитический .слой,, обладающие гид рофобностью 2 , Однако известный электрод недостаточно прочен. Цель изобретения - повышение сро ка службы электрода путем повьшения упругости электрода. Поставленная цель достигается тем, что в электроде, содержащем один несущий слой и один активный, каталитический слой, обладающие гидрофобностью, толщина электрода составляет 105-300 мк при толщине активного и несущего слоев соответственно 5-100 и 100-200 мк, причем пористость электрода 10-80%, каждьй слой содержит 60-99 мас.% связующего, выбранного из группы, содержащей политетрафторэтилен (ПТФЭ) и поливинилхлорид (ПВХ), и 1-40 мае.% электропроводного вещества, выбранного из группы, содержащей порошкообразный углерод, волокнистый углерод и графит, а токосъем выполнен в виде точек или линий с интервалом 1 мм на несущем слое и контактирующего с ними коллектора. В таблице представлены значения растяжения на разрьш как критерия упругости предлагаемого электрода. Предлагаемые электроды, исключающие недостатки известных элект. родов, выполненные из двух слоев, а именно несущего и активного или каталитического слоев общей меньше миллиметра, и используюЕцие в этих двух слоях, каждый из которых состоит в основном из связующего агента и измельченного угля, одновременно весьма высокую и близкую долю гидрофобного связующего агента, сообщают им одновременно, полностью гидрофобный характер-, высокую структурную когезию, близкие механические и термические свойства, а также обеспечивают возможность улучшенного склеивания обоих слоев, которое может быть настолько надежным, что образуется непрерьгеная сеть связующего агента. Предлагаемый электрод способен к термическому расширению и сокращению без расклеивания и без повреждения, например, трещин. Несмотря на относительно низкую проводимость несущего слоя, вызванную большим количеством связующего агента по сравнению с проводящим измельченным углем, электрод, связанный с отбором тока на поверхности этого слоя посредством точек или линий, разнесенных между собой на расстояние порядка миллиметра, может давать плотности тока до нескольких сот миллиамперов на квадратный сантиметр при приемлемом омическом падении напряжения. Долговечность значительно увеличивается по сравнению с электродом, в котором активньй или металлический слой является полностью смачиваемым, что возможно объясняется тем, что фронт жидкость-газ вместо локализации в начале периода действия электрода на поверхности раздела каталитического слоя и слоя носителя (играющего при этом роль -. заграждающего слоя) оказывается локализованным в каталитическом слое по соседству с его стороной, находящейся в контакте с электролитом. При этом неизбежное перемещение со временем этого фронта к стороне электрода, открытой для газа, может осуществляться в течение весьма длительного времени без уменьшения реакционной зоны. Несущий слой обладает большой устойчивостью к проходу электролита в виде просачивания в газовый отсек даже в присутствии высокого избыточного давления -электролита по сравнению с газом. Диффузное внесение газообразного реагента в реакционную зону достаточ но для обеспечения плотности тока порядка нескольких сот миллиамперов на квадратный сантиметр без необходимости применения порообразующего агента для сообщения тому или другому слою заданной пористости. Пористость даже умеренная, создаваемая естественным образом при смешении компонентов слоев, оказывается достаточной. Таким образом, присутствие большо го количества связующего агента в обоих СЛОЯХ-электрода способствует получению когерентного электрода, термически расширяющегося и сокращающегося циклично без повреждений, который может вьщерживать многочисленные йанипуляции: изгибание, складывание, трение, абразивное истирание и т.п., что облегчает его монтаж в электрохимических генераторах. в области малых толщин и пористостей электродов неожиданно оказалось, что возможно обеспечить достаг точное привнесение газообразных реагентов для получения штотности тока 300 мА/см для водорода и мА/смт для воздуха.

Продолжение таблицы

ЭЛЕКТРОД ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА, содержащий один несущий слой и один активный каталитический слой, обладающие гидрофобными свойствами, отличающийся тем, что, с целью повьппения срока службы путем повьшения упругости, толщина электрода составляет 105-300 мк при толщине активного и несущего слоев соответственно 5-100 и tOO-200 мк, причем пористость электрода 10-80%, каждый слой содержит 60-99 мас.% связующего, выбранного из группы, содержащей политетрафторэтилен и поливинилхлорид, и 1-40 мас.% электропроводного вещества, выбранного из группы, содержащей порошкообразный углерод, волокнистьй углерод и графит, а токосъем выСО полнен в виде точек или линий с интервалом 1 мм на несущем слое и контактирующего с ними коллектора.

80 99

Несутцйй100

Активный5

40

7