ГАЗОДИФФУЗИОННЫЙ ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА

ГАЗОДИФФУЗИОННЫЙ ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА


RU (11) 2077094 (13) C1

(51) 6 H01M4/86, H01M4/96 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.03.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 94045471/07 
(22) Дата подачи заявки: 1994.12.28 
(45) Опубликовано: 1997.04.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Патент США N 5053375, кл. H 01 M 4/88, 1991. Авторское свидетельство СССР N 445947, кл. H 01 M 4/86, 1984. Патент США N 4647359, кл. C 25 B 11/12, 1987. 
(71) Заявитель(и): Бекеш Владимир Владимирович; Груздев Александр Иванович; Конев Виктор Егорович; Матвеев Владимир Алексеевич; Милеев Виктор Георгиевич; Серопян Георгий Ваграмович; Туманов Владимир Леонидович; Цыренщиков Николай Николаевич 
(72) Автор(ы): Бекеш Владимир Владимирович; Груздев Александр Иванович; Конев Виктор Егорович; Матвеев Владимир Алексеевич; Милеев Виктор Георгиевич; Серопян Георгий Ваграмович; Туманов Владимир Леонидович; Цыренщиков Николай Николаевич 
(73) Патентообладатель(и): Бекеш Владимир Владимирович; Груздев Александр Иванович; Конев Виктор Егорович; Матвеев Владимир Алексеевич; Милеев Виктор Георгиевич; Серопян Георгий Ваграмович; Туманов Владимир Леонидович; Цыренщиков Николай Николаевич 

(54) ГАЗОДИФФУЗИОННЫЙ ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА 

Использование: в качестве катода в металловоздушных источниках тока. Сущность изобретения: в газодиффузионном электроде, включающем каталитически-активный слой, гидрофобный слой из смеси неактивированного углерода и гидрофобного полимера, токоотводящий слой из углеродистого материала, активный слой выполнен из смеси активированного угля и гидрофобного полимера, а токоотводящий слой изготовлен из углеграфитовых материалов в виде войлока, сетки, ткани, пористой или перфорированной ленты. При этом токоотводящий слой может располагаться между активным и гидрофобным слоем или со стороны гидрофобного слоя. Заявляемый электрод отличается технологичностью изготовления и пониженной стоимостью. 5 з.п. ф-лы. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электрохимии и может быть использовано в производстве воздушно-металлических источников тока.

Известен газодиффузионный электрод, представляющий собой токоотвод в виде металлической сетки, к обеим сторонам которого прижаты активные слои, один из которых образован нетканым волокнистым углеродным материалом и фторопластовым связующим, а второй пористой гидрофобной полимерной пленкой, проницаемой для кислорода, но непроницаемой для электролита [1]

Известен газодиффузионный электрод, включающий активный слой, состоящий из активированного угля и гидрофобного полимера, гидрофобный слой, состоящий из полиэтилена, и токоотвод, выполненный в виде металлической сетки [2]

Наиболее близким к данному изобретению является газодиффузионный электрод, включающий углеродную ткань с открытыми порами, на которую с одной из сторон нанесен активный слой из смеси углерода и катализатора из благородных металлов с гидрофобным связующим, а с противоположной стороны нанесен гидрофобный слой из смеси некаталитического углерода с гидрофобным связующим, при этом каждый из слоев проникает в поры углеродной ткани на глубину, меньшую чем, толщина этой ткани [3]

Недостатком известного газодиффузионного электрода является его высокая стоимость вследствие использования относительно дорогостоящих материалов и невысокой технологичности его изготовления.

Задачей изобретения является снижение стоимости газодиффузионного электрода за счет использования более дешевых материалов и повышения технологичности его изготовления. Указанный технический результат достигается тем, что в газодиффузионном электроде, включающем каталитически-активный слой, гидрофобный слой из смеси неактивированного углерода и гидрофобного полимера, токоотводящий слой из углеродистого материала, активный слой выполнен из смеси активированного угля и гидрофобного полимера, а в качестве углеродистого материала токоотводящего слоя взят углеграфитовый материал в виде войлока, сетки, ткани, пористой или перфорированной ленты.

Гидрофобный слой расположен между активным слоем и токоотводящим слоем.

Шаг между отверстиями в сетке или в перфорированной ленте токоотводящего слоя составляет от 1,1 до 5 величин этих отверстий и равен 0,3-10 мм.

Углеграфитовые материалы получены с использованием пиролиза гидрата целлюлозы (вискозы).

Содержание углерода в углеграфитовых материалах составляет не менее 96% Пиролиз гидрата целлюлозы проведен при температурах 2100-2400oС.

Пример 1. На графитированную сетку, изготовленную пиролизом вискозного корда при температуре 2200oC (диаметр нити 0,2 мм, размер окна 0,4х0,4 мм), последовательно нанесены гидрофобный слой (технический углерод 80 мас. полиэтилен 20 мас.) толщиной 0,3 мм и активный слой (активированный уголь 95 мас. полиэтилен 5 мас.) толщиной 0,2 мм, после чего сформированный электрод прокатан между валками до толщины 0,7 мм.

Пример 2. На графитированную тканевую основу, изготовленную пиролизом вискозных волокон при температуре 2400oС (толщина 0,3 мм), с противоположных сторон нанесены гидрофобный слой (технический углерод 80 мас. полиэтилен 20 мас.) толщиной 0,3 мм и активный слой (активированный уголь 95 мас. полиэтилен 5 мас.) толщиной 0,2 мм, после чего сформированный электрод прокатан между валками до толщины 0,7 мм.

Пример 3. На перфорированную ленту из технического углерода (толщина 0,4 мм, диаметр отверстий 2 мм, шаг между отверстиями 3 мм) с противоположных сторон нанесены гидрофобный слой (технический углерод 80 мас. полиэтилен 20 мас. ) толщиной 0,3 мм иактивный слой (активированный уголь 95 мас. полиэтилен 5 мас.) толщиной 0,2 мм, после чего сформированный электрод прокатан между валками до толщины 0,8 мм.

Изготовленные описанными выше способами газодиффузионные электроды были испытаны в электрохимических ячейках с анодами из магниевого сплава МА-5 и 3-молярным раствором NaCl в воде в качестве электролита при плотностях тока до 50 мА/см2. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Газодиффузионный электрод, включающий каталитически активный слой, гидрофобный слой из смеси неактивированного углерода и гидрофобного полимера, токоотводящий слой из углеродистого материала, отличающийся тем, что активный слой выполнен из смеси активированного угля и гидрофобного полимера, а в качестве углеродистого материала токоотводящего слоя взят углеграфитовый материал в виде войлока, сетки, ткани, пористой или перфорированной ленты.

2. Электрод по п.1, отличающийся тем, что гидрофобный слой расположен между активным слоем и токоотводящим слоем.

3. Электрод по пп.1 и 2, отличающийся тем, что шаг между отверстиями в сетке или в перфорированной ленте токоотводящего слоя составляет 1,1 5,0 величинам этих отверстий и равен 0,3 10,0 мм.

4. Электрод по пп.1 3, отличающийся тем, что содержание углерода в углеграфитовых материалах составляет не менее 96%

5. Электрод по пп.1 4, отличающийся тем, что углеграфитовые материалы получены с использованием пиролиза гидрата целлюлозы (вискозы).

6. Электрод по п. 5, отличающийся тем, что пиролиз гидрата целлюлозы проведен при 2100 2400oС.