Электрохимический способ исследования пригодности материалов для изготовления газодиффузионных электродов Советский патент 1986 года по МПК G01N27/46 

1

Изобретение относится к области электрохимических измерений и может быть использовано для изыскания эффективных материалов газодиффузион- ных электродов высокотемпературных топливных элементов.

Целью изобретения является повышение точности определения количественной характеристики пригодности материала.

Пример. Измеряют максимальную локальную плотность тока при 873 К в водородной атмосфере на ряде образцов из бинарных сплавов на основе никеля, служащих aнoдa ra, при поляризациях 0,1 и 0,2 В.

Электрод представляет собой трубку диаметром 0,5-1 см, состыкованную с трубчатым держателем из алунда с напрессованной на него муфтой из. нитрида бора. Токоподвод из материала, не имеющего значительной термо-ЭДС, проходит внутри трубчатог держателя. Верхний торец трубчатого электрода плотно смыкается с муфтой и их стык отполировывается под один диаметр без зазора.

Электрохимическая ячейка имеет разделительные катодные и анодные пространства, электрически соединяющегося через диафрагму, пропитанную эвтектическим расплавом карбонатов лития и Натрия. Исследуемый электро поляризуется анодно, противоэлектро- дом цилиндр из платиновой жес ти, за ним располагает электрод сравнения. Оба последних электрода катодного отделения омываются окислительной смесью кислорода с углекислотой О - 2 по объему) .

Электрохимическую ячейку разогревают до, нужной температуры и выдерживают исследуемый электрод над расплавом, при протоке рабочих газов Затем потенциостатом задают потенциал 0,1 В и опускают электрод микрометрическим винтом до касания с электролитом. Точка касания по отметке микрометра служит нулем отсчета для определения положения верхнего края электрода относительно уровня ,электролита. Вначале электрод погружается так,, чтобы его верхний край был ,2 см ниже уровня рас- плава, и выдерживается до установле- ления стационарного значения остаточного тока, после чего включается моторчик микрометрического подъема

15

20

35 2262532

электрода, который выключается при измерении каждой точки для достижения установившихся показаний.

Образцы для исследования элек- :5 трсдных материалов в виде бинарных сплавов на основе карбонильного никеля вьшлавлены в атмосфере чистого аргона с алюминием чистотой 99,996%, иодидным цирконием и электролитическим хромом следующих составов. С хро мом, мас.%: 2,4; 4,4; 4,8; 8,4; 13,6. С -алюминием и цирконием, мас.% соответственно 1,2; 2,0; 3,0; 5,0; 7,6; 9,8; 11,2.

Для того, чтобы охарактеризовать активность материала электрода охватывающим все возможные причины (например, связанные с увеличением электрохимической или электрокаталитической активности, благоприятными сорбционно-десорбционными явлениями или формированием более тонкой пленки, связанными с изменением природы материала или модифицированием его поверхности, какими-то еще неизвестными причинами или удачной совокупностью всех перечисленных причин), вводят термин кинетической активности материала газодиффузионного электрода с количественным выражением ак- активности через удельную плотность тока.

Используя предлагаемый способ, можно сформулировать электрохими- чеср;ие ряды материалов газодиффузионных электродов в карбонатном расплавленном электролите для выбранных стандартных условий: температуры, давления.рабочих газов, состава электролита и поляризации.

30

Ш

Формула изобретени-я

I.

Электрохилмический способ исследования пригодности материалов для изготовления газодиффузионных электродов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения количественной характеристики пригодности материала, погружают электрод в расплав, поляризуют его при заданном значении потенциала, проводят частичное медленное извлечение электрода при одновременном фиксировании значения силы тока и расстояния, проходимого электродомj при поддержании постоянного значения величины поляризации, а в ка3 1226253

честве количественной характеристи-I. dl

ки пригодности материала используют лок pTdE

величину максимума локальной плот- где р - длина .трехфазной границы;

ности тока 1лр в области трехфаз-I - сила тока;

ной границы, которую определяют по5 Е - расстояние, проходимое элекследующей формуле;. тродом.

Изобретение относится к области электрохимических измерений и может быть использовано для изыскания эффективных материалов газодифг фузионных электродов высокотемпературных топливных элементов. При электрохимическом способе исследования пригодности материалов для изготовления газодиффузионных электродов для повьшения точности определения количественной характеристики пригодности материала электрод погружают в расплав. Поляризуют его при заданном значении потенциала. Проводят частичное медленное извлечение электрода при одновременном фиксировании значения силы тока и расстояния, проходимого электродом при поддержании постоянного значения величины поляризации. В качестве количественной характеристики пригодности материала используют величину максимума локальной плотности тока IAOK в области трехфазной границы, которую определяют по следующей формуле: т . лок р . dE где р - длина трехфазной границы; I - сила тока; - расстояние, проходимое электродом. Способ позволяет установить ряды ки-j нетической активности электродных материалов с количественной оценкой ее для каждого члена ряда. i 01