BG66226B1 - Газодифузионен електрод - Google Patents

Газодифузионен електрод Download PDF

Info

Publication number
BG66226B1
BG66226B1 BG107794A BG10779403A BG66226B1 BG 66226 B1 BG66226 B1 BG 66226B1 BG 107794 A BG107794 A BG 107794A BG 10779403 A BG10779403 A BG 10779403A BG 66226 B1 BG66226 B1 BG 66226B1
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
gas diffusion
layer
diffusion electrode
electrode
silver
Prior art date
Application number
BG107794A
Other languages
English (en)
Other versions
BG107794A (bg
Inventor
Bernd Busse
Lars-Erik Bergman
Original Assignee
Akzo Nobel N.V.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Akzo Nobel N.V. filed Critical Akzo Nobel N.V.
Publication of BG107794A publication Critical patent/BG107794A/bg
Publication of BG66226B1 publication Critical patent/BG66226B1/bg

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8803—Supports for the deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/8807—Gas diffusion layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/02—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
    • C25B11/03—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form perforated or foraminous
    • C25B11/031—Porous electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8605—Porous electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/92—Metals of platinum group
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

Газодифузионният електрод (1) включва хидрофобен газодифузионен (3b), реакционен (3а) и хидрофилен (5) слой, подредени в посочения ред. Реакционният слой (3а) е поставен до бариерен слой (4), който от обратната си страна е разположен до хидрофилния слой (5). Изобретението се отнася и до метод за производство на газодифузионния електрод (1), до електрохимична клетка и до нейното приложение.

Description

(54) ЕЛЕКТРОД ЗА ДИФУЗИЯ НА ГАЗ
Област на техниката
Настоящото изобретение се отнася до електрод за дифузия на газ, подходящ при получаването на хлор и хидроксид на алкален метал. Настоящото изобретение се отнася и до метод за производство на такъв електрод за дифузия на газ. Настоящото изобретение се отнася също и до галванична клетка, съдържаща такъв електрод за дифузия на газ и до нейното приложение.
Предшестващо състояние на техниката
Електролизата на хлориди на алкален метал за производство на хлор и хидроксид на алкален метал е известна от дълго време.
В миналото за тази цел са използвани методи, които отделят водород. Принципната химична реакция, която протича в галваничната клетка, може да бъде представена със следната схема: 2NaCl + 2Н2О -> Cl2 + 2NaOH + Н2. При тази електролизна реакция с теоретичен клетъчен волтаж 2.24V се изисква значително количество енергия.
За производство на хлор и хидроксид на алкален метал досега са използвани електроди за дифузия на газ, консумиращи кислород, както е описано, например, в US 4,578,159. Използваният в настоящото изобретение “електрод за дифузия на газ” се отнася до електрод, съставен от хидрофобен слой за дифузия на газ и реактивоспособен слой и съответен електроден субстрат, до който се доставя кислородсъдържащ газ, реагиращ с електрода за дифузия на газ за протичане на електролизата. Електролитът се доставя в област на електрода, различна от областта, до която се довежда реагиращия газ. Принципната химична реакция, която протича в реактивоспособния слой на електрода, може да бъде представена със следната реакционна схема: 2NaCl + 2Н2О + 1 /2О2 -> Cl2+2NaOH, като теоретичният клетъчен волтаж е 0.96V, т.е. само около 49% от клетъчния волтаж на електрода, отделящ водород. Следователно, електродът за дифузия на газ значително понижава енергийните разходи на действието на галваничната клетка.
При предишни преградени конструкции на
------------------------_ зия на газ директно контактуват с йонообменна мембрана, разделяща галваничната клетка на катодна област и анодна област, се появяват проблеми на разливане на електролит, което се дължи на факта, че дифузията на кислородсъдържащия газ, подаван към електрода за дифузия на газ, се спира от електролита, присъстващ в катодната област. Този проблем, обаче, може да бъде преодолян посредством поставяне на хидрофилен слой между реактивоспособния слой и йонообменната мембрана, при което между тях се осигурява луфт, предотвратяващ изливането.
При този вид електродни конструкции, обаче, е отбелязано, че каталитичният материал, присъстващ в реактивоспособния слой на електрода в контакт с хидрофилния слой, нежелателно катализира окислителна реакция на хидрофилния слой, обикновено включващ въглерод, което води до получаване на карбонати. Обратно, карбонатите нежелателно повишават хидрофилността на хидрофобния слой за дифузия на газ, което води до понижена дифузия на газ към реактивоспособния слой на електрода. Този факт води до повишаване на клетъчния волтаж и дестабилизира действието на галваничната клетка.
Настоящото изобретение може да разреши гореописаните проблеми.
Техническа същност на изобретението
Настоящото изобретение се отнася до електрод за дифузия на газ, включващ хидрофобен слой за дифузия на газ, реактивоспособен слой, преграден слой и хидрофилен слой, подредени в споменатия ред.
Изненадващо е установено, че гореописаните проблеми, отнасящи се до нежелано каталитично окисление на материала в хидрофилния слой, могат да бъдат преодолени посредством поставяне на преграден слой между хидрофилния и реактивоспособния слой. Преградният слой осигурява преграда, предотвратяваща протичането на нежелани окислителни процеси, като се пречи на двата слоя да влизат в контакт помежду си. Преградният слой осигурява, също така, стабилно действие на галваничната клетка, в която е поставен електродът за дифузия на газ, при което се предотвратяват значителни флуктуации в клетъчния волтаж или плътността на тока. Още повече, установено е, че
66226 Bl електродът за дифузия на газ, съгласно настоящото изобретение, може да действа в голяма степен без други вредни ефекти. Преградният слой осигурява и добра адхезия към съседните му слоеве.
Съгласно един предпочитан аспект на настоящото изобретение, хидрофобният слой за дифузия на газ се поставя от едната страна на електродния субстрат. По-нататък, електродният субстрат, от другата си страна, граничи с реактивоспособния слой.
Подходящо е, хидрофобният слой за дифузия на газ да се изработва от сребро или посребрени метали, например, посребрен никел и карбоверижни полимери, като винилови, полиетилен, полипропилен или други карбоверижни полимери; халогенирани карбоверижни полимери, съдържащи хлор, флуор или и двата елемента, включващи флуорополимери, като политетрафлуоретилен (PTFE), флуориран етиленпропиленов съполимер (FEP), полихлорфлуоретилен или техни смеси, за предпочитане политетрафлуоретилен. Подходящите полимери имат молекулно тегло от 10,000 g/mol или поголямо.
Подходящо е, реактивоспособният слой да съдържа поне един каталитично активен материал за получаване на хидроксид на алкален метал. Материалът може да включва сребро, платина, метали от платиновата група или техни смеси, за предпочитане, платина, сребро или техни смеси. В реактивоспособния слой може да бъде включен и полимерен свързващ агент, като политетрафлуоретилен, флуориран етиленпропиленов съполимер, флуорополимери, като nafion™ (перфлуоркарбосулфонова киселина) или техни производни или други халогенирани карбоверижни полимери, като полихлорфлуоретилен, или техни смеси, за предпочитане, политетрафлуоретилен или nafion™ или техни смеси или техни производни.
Съгласно един предпочитан аспект на настоящото изобретение, реактивоспособният слой се поставя до електродния субстрат на обратната страна на хидрофобния слой за дифузия на газ. Подходящо е, електродният субстрат да е направен от проводим разширяващ се метал, мрежа и други. Материалът за субстрат може да бъде сребро или посребрени метали, като посребрена неръждаема стомана, посребрен никел, посребрена мед, злато, позлатени метали, като позлатен никел или позлатена мед; никел, кобалт, покрити с кобалт метали, като покрита с кобалт мед или техни смеси, за предпочитане, сребро или посребрени метали. В електродния субстрат могат да бъдат въведени и полимери, като халогенирани карбоверижни полимери, под формата на много фини прахообразни твърди вещества, например, частици с размерите на микрони.
Възможно е за преграден спой да се постави какъвто и да в слой, който съдържа материал, функциониращ като слой, който разделя хидрофилния и реактивоспособния слой, като така се предотвратява контакт между хидрофилния и реактивоспособния слой, особено за да се попречи на частиците на катализатора в реактивоспособния слой да катализират окислението на въглерода, присъстващ в хидрофилния слой и да се образуват карбонати. Подходящо е, преградният слой да е изработен от керамичен материал, като циркониеви оксиди, например, циркониев диоксид (ZrO2), титанови оксиди, например, титанов диоксид (ТЮ2), четирититанов седмооксид (Ti4O7) и хафниеви оксиди, например, хафниев диоксид (НЮ2), или техни смеси, за предпочитане, циркониев диоксид (ZrO2) или техни смеси. Други подходящи преградни материали включват материали, устойчиви на алкална среда, като силициев карбид (SiC), борен азид (BN), титанов азид (TIN), силициев диоксид (SiO2). С керамичните или преградни материали могат да бъдат смесени и свързващи материали, като политетрафлуоретилен или nafion™, или други, за получаване на преграден слой, като е подходящо получаването на преграден слой, съдържащ по-малко от 30 тегл. % свързващ материал.
Подходящо е, хидрофилният слой да бъде порест материал, устойчив на електролитите, които присъстват в катодната област, например, алкални разтвори, като сода каустик и други. Подходящо е, хидрофилният слой да съдържа въглерод, като въглеродна тъкан, порест въглерод, синтерован въглерод или техни смеси. Под-ходящо е, хидрофилният слой да е от обратната страна на преградния слой, поставен да разделя галваничната клетка на катодна област, съдържаща електрод за дифузия на газ, и анодна област.
Съгласно един предпочитан аспект на нас
66226 Bl тоящото изобретение, слоевете на електрода за дифузия на газ, съгласно настоящото изобретение, да се нанасят един до друг като покрития.
Съгласно друг предпочитан аспект, електродът за дифузия на газ, съгласно настоящото изобретение, включва електроден субстрат, изработен от сребърна мрежа, сребърна паста като смес на прахообразно сребро и политетрафлуоретилен, синтерован към субстрата, реактивоспособен слой, поставен от едната му страна, включващ сребърен и/или платинов слой, върху който реактивоспособен слой е нанесен преграден слой от 73 тегл. % прахообразен циркониев диоксид, смесен с 30 тегл. % политетрафлуоретилен, nafion™, или техни смеси, към който преграден слой е поставен хидрофилен слой. Конвенционален хидрофобен слой за дифузия на газ е поставен до обратната страна на реактивоспособния слой.
Съгласно друг аспект на електрода за дифузия на газ, настоящото изобретение се отнася и до кислород-деполяризиран електрод за дифузия на газ, заедно с преградния слой, който е описан по-горе, например, полухидрофобни, пропускащи течност или газ електроди за дифузия на газ.
Настоящото изобретение се отнася и до метод за производство на електрод за дифузия на газ, включващ хидрофобен слой за дифузия на газ, реактивоспособен слой, преграден слой и хидрофилен слой, подредени един до друг в споменатия ред.
Слоевете на електрода за дифузия на газ, за предпочитане, се подреждат един до друг, като покритие.
Съгласно един предпочитан аспект на настоящото изобретение, методът включва подреждане на хидрофобния слой за дифузия на газ до едната страна на електродния субстрат и подреждане на реактивоспособния слой до обратната страна на споменатия електроден субстрат. Предпочита се, хидрофобният слой за дифузия на газ и реактивоспособният слой да се подреждат един до друг, като покритие.
Съгласно друг предпочитан аспект на настоящото изобретение, методът за производство на електрод за дифузия на газ включва:
1) получаване на субстрат, подходящо чрез разпръскване на прахообразна паста над мрежа, като прахообразната паста е синтерована към мре жата при температура от около 150°С до около 500°С, за предпочитане, от около 200°С до около 240°С, при което се получава електроден субстрат;
2) нанасяне на електрокаталитична прахообразна паста и/или разтвор на едната страна на електродния субстрат до получаване на реактивоспособен слой, и нанасяне на хидрофобен слой за дифузия на газ върху обратната му страна, и по възможност едновременно нанасяне на свързващ разтвор върху двете страни на субстрата. Електрокаталитичната прахообразна паста и/или разтвор и свързващият разтвор е подходящо да се изпичат при температура от около 100°С до около 120°С;
3) нанасяне на преграден слой върху реактивоспособния слой;й
4) подреждане на хидрофилен слой до преградния слой.
Подходящо е, прахообразната паста от етап 1 да бъде сребърна прахообразна паста, златна прахообразна паста или техни смеси, за предпочитане, сребърна паста. Мрежата, върху която се синтерова прахообразната паста, е подходящо да бъде изработена от сребро или посребрени метали, като посребрена неръждаема стомана, посребрен никел, посребрена мед, злато, позлатени метали, като позлатен никел или позлатена мед; никел, кобалт, покрити с кобалт метали, като покрита с кобалт мед или техни смеси, за предпочитане, сребро или посребрени метали. Възможно използваният свързващ разтвор от етап 2 е подходящо да бъде политетрафлуоретилен, флуорополимери, като nafion™ или техни производни, които е подходящо да включват смоли от вида перфлуоркарбосулфонова киселина, флуориран етиленпропиленов съполимер, или други халогенирани карбоверижни полимери, като полихлорфлуоретилен, или техни смеси, за предпочитане, политетрафлуоретилен, за предпочитане, nafion™. Използването на електрокаталитична прахообразна паста или разтвор може също да се осъществи едновременно с етап 1 или 3. За да се придаде добър афинитет, избягвайки директен контакт между реактивоспособния слой и хидрофилния слой, реактивоспособният слой се снабдява с преграден слой от, например циркониев диоксид.
Получената структура на електрода за ди66226 Bl фузия на газ е съставена от хидрофилен слой, който е подходящо директно свързан със сепаратор, разделящ катодната и анодната област на галваничната клетка.
Настоящото изобретение се отнася и до галванична клетка, съставена от анодна област и катодна област, разделени от сепаратор, характеризираща се с това, че катодната област включва гореописания електрод за дифузия на газ. В анодната област може да се използва всеки подходящ анод. Електродът за дифузия на газ може да бъде поставен в галваничната клетка под формата на серия ленти или като конфигурация пачуърк, както е описано в US 5,938,901.
Подходящо е, сепараторът да бъде налична в търговската мрежа йонообменна мембрана, като Nafion™, за предпочитане, катионобменна мембрана, изработена от твърд полимерен електролит, който пренася йонния заряд с помощта на фиксираните йонообменни групи, свързани с основните вериги. Подходящо е, използваната мембрана да бъде инертна, гъвкава мембрана, почти непроницаема за хидродинамичния поток на електролита и за преминаване на газовите продукти, получени в клетката. Йонообменната мембрана може да включва перфлуориран скелет, покрит с фиксирани йонни групи, като сулфонови или карбонови радикали. Използваните в настоящото изобретение термини “сулфонов” и “карбонов” означават соли на сулфонови и карбонови киселини, които подходящо се превръщат във или от киселинните групи при различни процеси, като хидролиза. Могат да бъдат използвани, също така, и неперфлуорирани йонообменни мембрани или анионобменни мембрани, включващи кватернерни амини върху полимерен носител.
Настоящото изобретение се отнася и до приложението на галваничната клетка, включваща електрод за дифузия на газ, предназначена за получаване на хлор и хидроксид на алкален метал.
Описание на приложените фигури
На Фигура 1 е представен поглед отстрани на електрода за дифузия на газ, съгласно настоящото изобретение.
На Фигура 2 е представен напречен разрез на част от споменатия електроден субстрат за дифузия на газ.
Съгласно схемите, Фигура 1 се отнася до електрод за дифузия на газ 1, поставен в галванична клетка (не е показана), включваща катодна област и анодна област, разделени от сепаратор 7. В анодната област е поставен анод 2, свързан със сепаратор 7. Електродът за дифузия на газ 1, състоящ се от хидрофилен слой 5, преграден слой 4, електроден субстрат за дифузия на газ Зс, покрит с реактивоспособен слой За и хидрофобен слой за дифузия на газ ЗЬ, е поставен до сепаратор 7 в катодната област. Електрически колектор 6 е свързан електрически към електрода за дифузия на газ 1. На Фигура 2 е показан електроден субстрат за дифузия на газ Зс, свързан с реактивоспособен слой За. Електродният субстрат за дифузия на газ е свързан с хидрофобен слой за дифузия на газ ЗЬ на обратната страна на реактивоспособен слой За.
Примери за изпълнение не изобретението
Така описаното настоящо изобретение може да варира по различен начин. Тези вариации не се считат за напускане на духа и обхвата на настоящото изобретение, и всички модификации, ясни на специалистите в областта, се включват в обхвата на патентните претенции. Дадените подолу примери илюстрират, как описаното настоящо изобретение може да бъде приложено без да се ограничава неговият обхват. Ако не е споменато друго, всички дадени по-долу проценти са тегловни проценти.
Пример 1
Сребърна мрежа с дебелина 0.3 mm, която се използва като електроден субстрат в електрода за дифузия на газ, се получава от сребърна плочка с дебелина 0.1 mm. Електродът за дифузия на газ се получава по следния начин:
1. Разтвор на сребърна прахообразна паста, съставен от частици с размер 0.5-1 microm се разпръсква над сребърна мрежа, която е добре изсушена.
2. След сушене, електродният субстрат се синтерова във въздух при 450°С в продължение на 30 min.
3. Динитродиаминплатинова сол, разтворена в алкохолен разтвор, съдържащ 50 g платина/1, се нанася от едната страна на получения електроден субстрат и се изпича при 350°С
66226 Bl в азотна атмосфера, при което се получава покрит с платина електрод за дифузия на газ.
4. Разтвор на 2-пропилтетрабутоксицирконий, т.е. Zr(C3H5O)4, се нанася върху същата страна на субстрата като платинов разтвор, след което електродът при 450°С в продължение на 10 min. Процедурата се повтаря два пъти, след което се получава преграден слой от порест циркониев диоксид.
5. След това, разтвор на политетрафлуоретилен се нанася върху обратната страна на електродния субстрат, след което електродът за дифузия на газ се нагрява до 300°С във въздух, което води до получаване на хидрофобен слой за дифузия на газ върху електродния субстрат на обратната страна на реактивоспособния слой. След това полученият слой от политетрафлуоретилен се омекотява чрез напълване.
Електролизата се извършва в кръгова електролитна изпитателна клетка с диаметър 70 mm. Анодът се изработва от Pyrex™, а катодът се изработва от Plexiglas™. Като катионобменна мембрана в галваничната клетка се използва Nafion™ 961 мембрана на Dupont. Използваният анод е DSA™ с покритие от иридиев/рутениев/ титанов оксид върху титанова мрежа с дебелина 1 mm, добре свързана с мембраната. Полученият електрод за дифузия на газ се свързва с хидрофилна въглеродна тъкан, произведена от Toho Rayon Company Limited, която директно контактува с мембраната. Посребрена никелова мрежа с дебелина 1 mm, използвана като токов колектор, се свързва с електрода за дифузия на газ. В долната част на катодната област се правят дупки за изтичане, като долният край на въглеродната тъкан е поставен в тези дупки. Електролизата протича при солева концентрация от 180 g/Ι разтвор на натриев хлорид при pH 3.54, като разтворът циркулира през анодната област. В катодната област се пропуска наситена с кислород вода. Действащата плътност на тока е 40 A/dm2 и температурата е в граници 88-92°С. Катодът се състои от разтвор на 32-33 тегл. % натриева основа. Клетъчният волтаж след 1000 h действие в 2.1V. Не се наблюдава нито изтичане на католит през електрода за дифузия на газ, нито утаяване на получен натриев карбонат.
Пример 2 (сравнителен)
Електрод за дифузия на газ се получава, както в Пример 1, с тази разлика, че преградни ят слой от циркониев диоксид не се свързва с платиновия реактивоспособен слой. Електролизният тест се провежда при същите условия, както в Пример 1. Резултатите от теста показват, че след 300 h действие на галваничната клетка, започва изтичане в хидрофобната част на реактивоспособния слой. Клетъчният волтаж е 2.1 V. След 700 h действие, изтичането е значително и клетъчният волтаж става по-висок от 2.1 V. След 1000 h действие на галваничната клетка, клетката се разглобява и електродът за дифузия на газ се анализира. Утаяване на натриев карбонат може да се наблюдава както върху реактивоспособния слой, така и върху хидрофобния слой за дифузия на газ, като следствие на контакта на платината с хидрофилния слой, при което се катализира окисление на въглеродната тъкан.
Пример 3
Електродът за дифузия на газ се получава, както в Пример 1. На предната повърхност на реактивоспособния слой, графитна въглеродна тъкан, произведена от Toho Rayon Company Limited, се накисва в разтвора на циркониев диоксид от Пример 1 и се свързва с електрода за дифузия на газ, като циркониевият диоксид е към страната на реактивоспособния слой. Полученият електрод се суши при 25°С в продължение на 3 h. След това електродът се нагрява до 450°С в пещ в продължение на 30 min. След термичната обработка електродът се охлажда до 25°С, разтвор на политетрафлуоретилен се нанася на задната повърхност на електрода за дифузия на газ и се изпича при 250°С в продължение на 30 min. Така се получава електрод за дифузия на газ, притежаващ порест хидрофилен слой. Полученият електрод за дифузия на газ се подлага на същия електролизен тест, както в Пример 1. Резултатите показват клетъчен волтаж 2.02-2.05 V при плътност на тока 40 A/dm2 при 90°С. Не се наблюдава промяна при електролизата след 1000 h електролиза.
Пример 4
Сребърната мрежа от Пример 1 се използва за производство на електрод за дифузия на газ. Сребърна паста, съдържаща сребърен прах, както в Пример 1, и 20%-ен политетрафлуоретилен (30 NE производство на Dupont) се нанасят върху мрежата, за да я направят пореста. На едната страна на плочката се нанася допълнително количество 20%-ен политетрафлуоретилен.
66226 Bl
Полученият електрод се суши и се нагрява до 200°С в продължение на 10 min. След това се пресова при 5 kg/cm2 при 150°С в продължение на 10 min. Електродът на електрода за дифузия на газ след това се покрива с разтвор на хексахлорплатинат 2-пропилов алкохол на обратната страна на страната на политетрафлуоретилена и се нагрява при 300°С в продължение на 30 min. Паста от 90 тегл. % циркониев диоксид, съдържаща частици от циркониев диоксид с размер 10-20 microm и 10 тегл. % политетрафлуоретилен (30 NE производство на Dupont) се нанасят върху платиновата страна на реактивоспособния слой, последвано от нагряване при 300°С във въздух в продължение на 15 min. Полученият електрод за дифузия на газ се подлага на същия електролизен тест; както в Пример 1. Резултатите са като в Пример 1, клетъчният волтаж след 1000 h действие е 2.07-2.12 V при плътност на тока 40 A/dm2.

Claims (11)

  1. Патентни претенции
    1. Електрод за дифузия на газ (1), характеризиращ се с това, че включва хидрофобен слой за дифузия на газ (ЗЬ), реактивоспособен слой (За), преграден слой (4) и хидрофилен слой (5), подредени в споменатия ред.
  2. 2. Електрод за дифузия на газ (1) съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че електроден субстрат (Зс), се поставя между хидрофобен слой за дифузия на газ (ЗЬ) и реактивоспособен слой (За).
  3. 3. Електрод за дифузия на газ (1) съгласно претенция 1 иди 2, характеризиращ се с това, че преградният слой (4) се изработва от керамичен материал.
  4. 4. Електрод за дифузия на газ (1) съгласно претенция 3, характеризиращ се с това, че керамичният материал е поне един оксид, подб ран между циркониеви оксиди, титанови оксиди, хафниеви оксиди или техни смеси.
  5. 5. Електрод за дифузия на газ (1) съгласно претенция 3, характеризиращ се с това, че керамичният материал е изработен от циркониеви оксиди или техни смеси.
  6. 6. Електрод за дифузия на газ (1) съгласно която и да е от претенции от 2 до 5, характеризиращ се с това, че електродният субстрат е изработен от сребро или посребрени метали.
  7. 7. Електрод за дифузия на газ (1) съгласно която и да е от предишните претенции, характеризиращ се с това, че електродът за дифузия на газ е кислородно деполяризиран.
  8. 8. Метод за производство на електрод за дифузия на газ (1) съгласно която и да е от предишните претенции, характеризиращ се с това, че включва подреждане на хидрофобен слой за дифузия на газ (ЗЬ), реактивоспособен слой (За), преграден слой (4) и хидрофилен слой (5), подредени в споменатия ред.
  9. 9. Метод съгласно претенция 8, характеризиращ се с това, че включва подреждане на електроден субстрат (Зс) между хидрофобен слой за дифузия на газ (ЗЬ) и реактивоспособен слой (За).
  10. 10. Галванична клетка, включваща анодна област и катодна област, разделени посредством сепаратор, характеризираща се с това, че катодната област включва електрод за дифузия на газ (1) съгласно която и да е от претенции от 1 до 7.
  11. 11. Приложение на галванична клетка съгласно претенция 10, характеризиращо се с това, че галваничната клетка се използва за получаване на хидроксид на алкален метал.
BG107794A 2000-11-13 2003-05-09 Газодифузионен електрод BG66226B1 (bg)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP00850191 2000-11-13
PCT/SE2001/002397 WO2002038833A1 (en) 2000-11-13 2001-10-31 Gas diffusion electrode

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BG107794A BG107794A (bg) 2004-08-31
BG66226B1 true BG66226B1 (bg) 2012-06-29

Family

ID=8175688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG107794A BG66226B1 (bg) 2000-11-13 2003-05-09 Газодифузионен електрод

Country Status (12)

Country Link
EP (1) EP1337690B1 (bg)
JP (1) JP4190026B2 (bg)
KR (1) KR100551329B1 (bg)
CN (1) CN1247820C (bg)
AT (1) ATE504673T1 (bg)
AU (2) AU2002212901B2 (bg)
BG (1) BG66226B1 (bg)
BR (1) BR0115209B1 (bg)
CA (1) CA2428043C (bg)
DE (1) DE60144386D1 (bg)
WO (1) WO2002038833A1 (bg)
ZA (1) ZA200302949B (bg)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100423341C (zh) * 2003-03-03 2008-10-01 百拉得动力系统公司 环境压力下采用部分空气加湿的燃料电池系统的操作方法
JP5031336B2 (ja) * 2006-11-21 2012-09-19 ペルメレック電極株式会社 食塩電解用酸素ガス拡散陰極
JP2009007647A (ja) * 2007-06-29 2009-01-15 Hitachi Ltd 有機ハイドライド製造装置、及び、それを用いた分散電源と自動車
DE102010030203A1 (de) * 2010-06-17 2011-12-22 Bayer Materialscience Ag Gasdiffusionselektrode und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102010031571A1 (de) * 2010-07-20 2012-01-26 Bayer Materialscience Ag Sauerstoffverzehrelektrode
DE102010054159A1 (de) * 2010-12-10 2012-06-14 Bayer Materialscience Aktiengesellschaft Verfahren zum Einbau von Sauerstoffverzehrelektroden in elektrochemischen Zellen und elektrochemische Ze lle
CN103299463B (zh) * 2010-12-29 2016-09-28 帕马斯坎德公司 气体扩散电极
DE102011008163A1 (de) * 2011-01-10 2012-07-12 Bayer Material Science Ag Beschichtung für metallische Zellelement-Werkstoffe einer Elektrolysezelle
KR20150023666A (ko) 2012-06-12 2015-03-05 모나쉬 유니버시티 통기성 전극 및 물 분해에서의 사용 방법
WO2013185169A1 (en) * 2012-06-12 2013-12-19 Monash University Gas permeable electrode and method of manufacture
EP3014686A4 (en) * 2013-06-29 2016-12-21 Saint-Gobain Ceram And Plastics Inc SOLID OXIDE FUEL CELL COMPRISING A DENSE BARRIER LAYER
CN105593407B (zh) * 2013-07-31 2019-01-08 奥克海德莱克斯控股有限公司 模块化电化学电池
CN107317068B (zh) * 2017-06-03 2020-07-10 上海博暄能源科技有限公司 一种可充放电的金属空气电池阳极基体
KR20210122260A (ko) 2019-02-01 2021-10-08 아쿠아하이드렉스, 인크. 제한된 전해질을 갖춘 전기화학적 시스템
CN113387427A (zh) * 2021-06-15 2021-09-14 北京航空航天大学 隔膜阴极及微生物电解池

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL235848A (bg) * 1959-02-06
US5203978A (en) * 1991-11-14 1993-04-20 The Dow Chemical Company Membrane-electrode structure for electrochemical cells
US5300206A (en) * 1992-08-03 1994-04-05 Metallgesellschaft Ag Antipercolation gas-diffusion electrode and method of making same
DE4312126A1 (de) * 1993-04-14 1994-10-20 Mannesmann Ag Gasdiffusionselektrode für elektrochemische Zellen

Also Published As

Publication number Publication date
CN1247820C (zh) 2006-03-29
BG107794A (bg) 2004-08-31
CA2428043A1 (en) 2002-05-16
WO2002038833A1 (en) 2002-05-16
ATE504673T1 (de) 2011-04-15
DE60144386D1 (de) 2011-05-19
KR100551329B1 (ko) 2006-02-09
CA2428043C (en) 2008-09-16
KR20030045844A (ko) 2003-06-11
AU2002212901B2 (en) 2004-12-02
EP1337690A1 (en) 2003-08-27
AU1290102A (en) 2002-05-21
BR0115209A (pt) 2003-10-07
ZA200302949B (en) 2004-04-15
EP1337690B1 (en) 2011-04-06
JP4190026B2 (ja) 2008-12-03
BR0115209B1 (pt) 2013-01-22
CN1474883A (zh) 2004-02-11
JP2004513241A (ja) 2004-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4224121A (en) Production of halogens by electrolysis of alkali metal halides in an electrolysis cell having catalytic electrodes bonded to the surface of a solid polymer electrolyte membrane
CA1179630A (en) Halide electrolysis in cell with catalytic electrode bonded to hydraulically permeable membrane
US4191618A (en) Production of halogens in an electrolysis cell with catalytic electrodes bonded to an ion transporting membrane and an oxygen depolarized cathode
CA1282733C (en) Electrolytic cell with solid polymer electrolyte diaphragm and porous electrode catalyst
US4389297A (en) Permionic membrane electrolytic cell
US7914652B2 (en) Oxygen gas diffusion cathode for sodium chloride electrolysis
US4654104A (en) Method for making an improved solid polymer electrolyte electrode using a fluorocarbon membrane in a thermoplastic state
JP6049633B2 (ja) ガス拡散電極
US5039389A (en) Membrane/electrode combination having interconnected roadways of catalytically active particles
BG66226B1 (bg) Газодифузионен електрод
US20120000789A1 (en) Structured gas diffusion electrode for electrolysis cells
US4299675A (en) Process for electrolyzing an alkali metal halide
KR20120010158A (ko) 산소-소모 전극
GB2071157A (en) Catalytic electrode and combined catalytic electrode and electrolytic structure
US6733639B2 (en) Electrode
AU2002212901A1 (en) Gas diffusion electrode
US4752370A (en) Supported membrane/electrode structure combination wherein catalytically active particles are coated onto the membrane
US4956061A (en) Production of halogens by electrolysis of alkali metal halides in an electrolysis cell having catalytic electrodes bonded to the surface of a solid polymer electrolyte membrane
US4772364A (en) Production of halogens by electrolysis of alkali metal halides in an electrolysis cell having catalytic electrodes bonded to the surface of a solid polymer electrolyte membrane
EP0228602B1 (en) A method for making an improved solid polymer electrolyte electrode using a liquid or solvent
US4738741A (en) Method for forming an improved membrane/electrode combination having interconnected roadways of catalytically active particles
KR20010006129A (ko) 산소 음극 시스템을 사용하는 알칼리 금속 할라이드 염수의 전기분해법
US9118082B2 (en) Oxygen-consuming electrode and process for the production thereof
US4824508A (en) Method for making an improved solid polymer electrolyte electrode using a liquid or solvent
US4889577A (en) Method for making an improved supported membrane/electrode structure combination wherein catalytically active particles are coated onto the membrane