Газодиффузионный электрод Советский патент 1980 года по МПК G01N27/30 

Изобретение относится к области 3nejjTpoхимии, а именно к электродам, предназначенным для измерения электрохимической ак-пшности высокодисперсных катализаторов в реакциях ионизации газов. Известен электрод для определения электрохимической активности катализатора, представляющий собой трнкШ слой катализатора, напрес сованный на электропроводную подложку ИЭлектрод полностью погружен в электролит, насыщенный активным газом. Недостатком этого злектролита является то, что активность катализатора в реакции ионизации газа может бы оценена только при потешЩалах, близких к равновесному. При больших поляризациях возникают диффузионные затруднения по подаче газа к электроду через слой раствора. Известен газодиффузионный злектрод для измерения активности катализатора, который со стоит из тонкого сдоя катализатора со связующим, нанесенного на гидрофильную токоотводящую основу. Основа погружается в электролит, а катализатор контактирует с газовой фазой. К недостаткам данного электрода следует отнести экранирование части поверхности катализатора связующим, а также необходимость термообработки для закрепления катализатора на основе, что ведет к изменению его активности. Все это снижает точность определения удельной активности катализатора. Известна возможность сравнения активности катализаторов по току при малых поляризациях кислородных газодиффузионных электродов. Недостатком такого электрода при использовании его для оценки активности катализатора является то, что в нем катализатор также подвергается температурной обработке, гго снижает точность определейия удельной активности катализатора. Кроме того, определение активности катализатора может быть проведено только в узкой области малых поляризаций. При больших поляризациях активность искажается диффузионными затруднениями в электроде. Наиболее близким техническим решением к изобретению является газодиффузионный электрод для измерения электрохимической активности дисперсных катализаторов на основе углеродистых материалов, содержащий пористую электропроводную подложку, тонкий слой катализатора и связующее для закрепления катализатора на подложке 2. НедосТажом данного электрода является, во-первых, экранирование части поверхности катализатора тефлоном, во-вторых, значительны вклад в акгавность тока никелевой подложки. Кроме того, определение малых количеств катализатора (0,1 мг) по привесу никелевой под ложки не является надежным. Перечисленные недостатки снижают точность определения удель ной активности Катализатора. Цель изобретешя - увеличение точности из мерения удельной электрохимической активнос тй дисперсных катализаторов на основе углеродистых материалов и определение кинетических параметров реакции ионизавдш газов. / Это достигается за счет применения газодиф фузионного электрода, в котором в качестве связзаощего для катализатора используется гид рофобный материал, введенный в подложку, Использование тбнкого слоя катализатора без связующего, а также гидрофобной основы, накоторой катализатор закрепляется без температурной обработки, позволяет получать неискаженные значения удельной активноста катализатора. Гидрофобная пористая псйложка обеспечивает хорошийдоступгам к айчизатору, так что предельный диффузионный ток не иллеет места даже при значительных поляризациях электрода. Это позволяет получать истинные значения удельной активности в цшррком интервале потенциалов, т.е. получать кине.таческие зависимости для катализатора с больщой внутренней поверхностью. Электропроводкость подложки обеспечивает хорощий токоотйод от зерен катализатора. - г Пример. Сажа с удельной поверхность по БЭТ, равной 50-70 , смешивается с суспензией политетрафторэтилена (фторсйласта 4 Д) из расчета 35% политетрафторэтилена в смеси по сухому веществу. MaciSTEfigJ yHSftвается и прокаливается при . Из ptpjfyченного гидрофобизированного порошка прессуют подложку давлением 1000-1500 кг/см. Кажущаяся .плотность подложки 0,95 г/см, толщина 1 мм. На одну сторону подложки напрессовывают металлический ТокоЬтвбД, на другую сторону равномерно напыляют порошо активированного угля АГ-3 с удельной повер ностью по БЭТ 1000 в количестве 0,11 мг/см и подпрессовьшают при давлении 900-1000 кг/см. Количество катализатора определяют по привесу основы после прессования порошка. Точный контроль количества угля производят непосредственно в измеритель ной ячейке по величине двойнослойной емкост гля, которую определяют методом кривых заряжений. Отношение ветшчины двойнослойной емкости угля на подложке к велиэдше двойнослойной емкости единицы массы того же угля в порошке дает количество катализатора, контактирующего с электролитом и подложкой. Токи ионизации кислорода (актавность), отнесенньге к массе катализатора, хорошо воспро- изводятся и :не зависят от навески. . Ток на подложке без угля составляет менее 2% от тока на электроде с 0,6 мг угля, т.е. корректировка на ток подложки не требуется, начиная с навесок 0,1 мг/см. Полйризационные кривые имеют постоянный (Наклон в интервале трех порядков плотностей токов при всех парциалшых давлениях кислорода. ; Ток на электроде при постоянном потенциале пропорциойален парциональному давлению кислорода. Все эти результаты указывают на кинетический реядам работы катализатора в электроде и свидетельствуют о высокой тошоста определения истинной ЭЛектрокаталигаческой активнос1И катализатора в широком интервале токов в предлагаемом электроде. Использование предлагаемых электродов с равнодоступной поверхностью дисперсного катализатора дает возможность проводить непосредственные измерения электрохимической активности катализаторов с развитой поверхностью, а благодаря зффектеаному подводу газа через гвдрофобкую подложку получать дополнительные данные о микрокинетике реакции ионизации газа, чю важно при разработке новых катализаторов и OTeKi KWOfi для злек1рохимических источников тбка, электролизеров, электрохимического синтеза, а также для исследования механизма ионизации газов на таких катализаторах. Формула изобретения Газодиффузионный электрод для измерения электрохимической активности дисперсных катализаторов на основе углеродистых материалов, содержащий пористую электропроводную подложку, тонкий слой катализатора и связующее для закрепления катализатора на подложке, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерения удельной активности катализаторов, в качестве связующего использован гвдрофобньш материал, введенный в подложку.

5, 7462726

Источники информации,2. А. I. Appteby,, М. Savy Oxiden reducпринятые во внимаиие при экспертизеtion иItraphleh carbon supported polimeric

1. Авторское свидетельство СССР N 542131, Elecirochimica Acts, Vob 21, 1977, pp 567-674 КЛ. G 01 N 27/30, 1976.5 (прототип).

phtha locyamine electroolis in 6 NICOH