CN1407140A - 一种发生臭氧的复合电极 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发生臭氧的复合电极的制造方法，属于电化学技术领域，该方法包括：(1)在一种导电透水基体表面涂敷含有铂、钽和锡等的第一层，并在内孔及外表面形成β－二氧化铅镀层，制成阳极，(2)将导电催化颗粒与离子交换活性聚合物溶液和其他耐氧化粘接剂及易挥发水溶性造孔剂制成悬浊液，(3)将阳极及阴极导电催化颗粒的悬浊液均匀喷涂在阳极及阴极导电透水基体的一侧，(4)在悬浊液处于半干状态时，分别与质子交换膜的一侧相接触，形成组合件，(5)使该组合件在加热及压力作用下，导电催化颗粒嵌入导电透水基体的微孔内，同时嵌入质子交换膜中，形成复合电极，本发明的优点是接触电阻小、寿命长、能耗降低。
Description
本发明涉及一种发生臭氧的复合电极制造方法，属于电化学技术领域。
在本发明之前，采用复合电极的专利有CN86108792A、86108928、97122126。专利CN86108792A所描述的固体聚合物电解质结构，该结构包含一块膜片、许多导电颗粒及一块导电性透水基体结构，其中导电颗粒和导电基体以物理和化学方式互相接触并嵌入膜片中或与膜片结合在一起。专利CN86108792A形成复合电极的方法为(1)形成一种由粘合剂和许多催化活性导电颗粒组成的混合物；(2)将该混合物制成含颗粒的薄膜；(3)使薄膜与处于热塑状态的碳氟化合物膜片相接触；(4)使含颗粒的薄膜与导电透水基体相接触，以此形成一种层压体，其中膜片在一侧，基体在另一侧，许多催化活性颗粒在中间；(5)在膜片处于热塑状态下对层压体施加足够大的压力，使基体至少有一部分嵌入膜片中。专利申请86108928所述的复合电极形成方法为(1)形成一种由催化活性导电颗粒和一种液体组成的悬浊液；(2)将悬浊液涂在化合物膜片的表面上；(3)除去液体使颗粒留在膜片上；(4)将至少一部分颗粒压入膜片中；(5)使处理过的膜片与一种导电透水基体相接触。专利申请97122126所述方法为(1)使用粘合剂聚四氟乙烯乳液与催化剂颗粒制成混合物；(2)将混合物搅拌、擀压制成膜；(3)将阳极基体涂敷含铂、锡、锑溶液进行热分解形成保护膜；(4)将各层以物理接触方式直接装配而成。上述专利CN86108792A、专利申请86108928中复合电极结构中导电透水基体未做表面处理，发生电解反应时，对导电透水基体腐蚀大；专利申请86108928的涂层细微内孔少，反应表面积小，效率较低，涂层后质子交换膜易变形，工艺控制较难。专利申请97122126所述的方法中阳极基体处理方法不够完善，寿命较短；对电极的组装操作要求高，难以保证稳定的性能。以上各专利均有接触电阻大，复合电极寿命短，且工作电压高、能耗大、发热大等缺点。
本发明的目的在于：改进上述已有复合电极结构的不足，提供一种复合电极制造方法。该电极具有长寿命、小接触电阻、高效率、性能稳定、低能耗。
实现本发明目的所采取的技术措施是：本发明的复合电极由质子交换膜、导电颗粒组成的催化层、导电透水基体组成，其制造方法包括：
(1)在一种耐腐导电透水基体表面涂敷含有铂、钽和锡等
可热分解的化合物的溶液，在空气中进行热分解，形成
第一层；将涂有第一层的导电透水基体放入含有铅离子
的酸浴液中电解，在导电透水基体内孔及外表面形成β
-二氧化铅镀层，制成阳极；
(2)将导电催化颗粒与离子交换活性聚合物溶液和其他耐
氧化粘接剂及易挥发水溶性造孔剂制成悬浊液；
(3)将β-二氧化铅悬浊液均匀喷涂在镀有β-二氧化铅阳极
的一侧，将铂黑悬浊液均匀喷涂在阴极导电透水基体的
一侧；
(4)在悬浊液处于半干状态时，将喷涂有β-二氧化铅悬浊
液的阳极一侧和质子交换膜的一侧相接触，将喷涂有铂
黑悬浊液的阴极导电透水基体的一侧和质子交换膜的另
一侧相接触，形成组合件；
(5)使该组合件在加热及压力作用下，导电催化颗粒嵌入
导电透水基体的微孔内，同时嵌入质子交换膜中，形成
复合电极。
由于采用以上技术措施，按照本发明方法制造的发生臭氧的复合电极、导电透水基体与导电催化颗粒接触面积大，阳极导电催化颗粒与β-二氧化铅阳极镀层相接触，接触电阻小、寿命长、能耗降低。由于导电颗粒组成的催化层嵌入导电透水基体，电解反应界面接近导电透水基体外表面，电解产物能够迅速逸出，同时减小了对导电透水基体与导电颗粒组成的催化层的接触面的腐蚀，延长了固体聚合物电解质膜复合电极的寿命。
下面结合示意图和实施例对本发明进一步阐述：
图1为本发明结构示意图，其中1-β-二氧化铅镀层，2-阳极导电透水基体，3-β-二氧化铅导电催化颗粒，4-质子交换膜，5-铂黑导电催化颗粒，6-阴极导电透水基体。
实施例1：
采用1毫米厚的多孔钛板作为导电透水基体，用沸腾的25％盐酸水溶液清洗2分钟。然后以该多孔钛板为基质，把氯铂酸和五氯化钽溶解于5％的盐酸水溶液中作为涂敷层，在45摄氏度下干燥，550摄氏度加热10分钟，重复4次，以形成第一层。将该多孔钛板在30％硝酸铅的酸性溶液中作电解，在60到70摄氏度用40mA/cm2的电流密度电解1～5分钟，得到阳极极板。将β-二氧化铅导电催化颗粒与离子交换活性聚合物溶液和其他耐氧化粘接剂及易挥发水溶性造孔剂制成悬浊液，其中催化剂48.5％、离子交换活性聚合物0.2％、耐氧化粘接剂0.38％、造孔剂2.42％、水及溶剂48.5％(重量比)，将β-二氧化铅悬浊液均匀喷涂在镀有β-二氧化铅阳极的一侧；将铂黑导电催化颗粒与离子交换活性聚合物溶液和其他耐氧化粘接剂及易挥发水溶性造孔剂制成悬浊液，其中催化剂8.6％、离子交换活性聚合物0.42％、耐氧化粘接剂0.68％、造孔剂4.3％、水及溶剂86％(重量比)；将铂黑悬浊液均匀喷涂在阴极导电透水基体的一侧；在悬浊液处于半干状态时，将喷涂有β-二氧化铅悬浊液的阳极一侧和质子交换膜的一侧相接触，将喷涂有铂黑悬浊液的阴极导电透水基体的一侧和质子交换膜的另一侧相接触，形成组合件；使该组合件在加热60摄氏度及300kg压力作用下，导电催化颗粒嵌入导电透水基体的微孔内，同时嵌入质子交换膜中，形成复合电极。
实施例2：
采用1毫米厚的多孔钛板作为导电透水基体，用沸腾的25％盐酸水溶液清洗2分钟。然后以该多孔钛板为基质，把氯铂酸和氯化锡溶解于5％的盐酸水溶液中作为涂敷层，在130摄氏度下干燥，530摄氏度加热15分钟，重复4次，并将该制件在500摄氏度烧结固化一小时，以形成第一层。将该多孔钛板在35％硝酸铅的酸性溶液中作电解，在60到70摄氏度用40mA/cm2的电流密度电解1～5分钟，得到阳极极板。将β-二氧化铅导电催化颗粒与离子交换活性聚合物溶液和其他耐氧化粘接剂及易挥发水溶性造孔剂制成悬浊液，其中催化剂48.5％、离子交换活性聚合物0.3％、耐氧化粘接剂0.35％、造孔剂3.35％、水及溶剂47.5％(重量比)，将β-二氧化铅悬浊液均匀喷涂在镀有β-二氧化铅阳极的一侧；将铂黑导电催化颗粒与离子交换活性聚合物溶液和其他耐氧化粘接剂及易挥发水溶性造孔剂制成悬浊液，其中催化剂9％、离子交换活性聚合物0.5％、耐氧化粘接剂0.65％、造孔剂4.85％、水及溶剂85％(重量比)；将铂黑悬浊液均匀喷涂在阴极导电透水基体的一侧；在悬浊液处于半干状态时，将喷涂有β-二氧化铅悬浊液的阳极一侧和质子交换膜的一侧相接触，将喷涂有铂黑悬浊液的阴极导电透水基体的一侧和质子交换膜的另一侧相接触，形成组合件；使该组合件在加热50摄氏度及350kg压力作用下，导电催化颗粒嵌入导电透水基体的微孔内，同时嵌入质子交换膜中，形成复合电极。本发明制造的发生臭氧的复合电极，接触电阻小、寿命长、能耗降低。
Claims (4)
1.一种发生臭氧的复合电极，由质子交换膜、导电颗粒组成的催化层、导电透水基体组成，其制造方法包括：
(1)在一种耐腐导电透水基体表面涂敷含有铂、钽和锡等可热分解的化合物的溶液，在空气中进行热分解，形成第一层；将敷有第一层的导电透水基体放入含有铅离子的酸浴液中电解，在导电透水基体内孔及外表面形成β-二氧化铅镀层，制成阳极，
(2)将导电催化颗粒与离子交换活性聚合物溶液和其他耐氧化粘接剂及易挥发水溶性造孔剂制成悬浊液，
(3)将β-二氧化铅悬浊液均匀喷涂在镀有β-二氧化铅阳极的一侧，将铂黑悬浊液均匀喷涂在阴极导电透水基体的一侧，
(4)在悬浊液处于半干状态时，将喷涂有β-二氧化铅悬浊液的阳极一侧和质子交换膜的一侧相接触，将喷涂有铂黑悬浊液的阴极导电透水基体的一侧和质子交换膜的另一侧相接触，形成组合件，
(5)使该组合件在加热及压力作用下，导电催化颗粒嵌入导电透水基体的微孔内，同时嵌入质子交换膜中，形成复合电极，
2.按权利要求1所述的一种发生臭氧的复合电极的制造方法，其特征在于：所述悬浊液，其中催化剂5～60％、离子交换活性聚合物0.1～1％、耐氧化粘接剂0.1～1％、造孔剂1～15％、水及溶剂30～90％(重量比)，
3.按权利要求1所述的一种发生臭氧的复合电极的制造方法，其特征在于：一种耐腐导电透水基体选自于金属丝网，多孔金属板，厚度为0.5～2mm，
4.按权利要求1所述的一种发生臭氧的复合电极的制造方法，其特征在于：阳极导电催化颗粒含有80～98％的β-二氧化铅。
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Publications (1)
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| CN1407140A true CN1407140A (zh) | 2003-04-02 |
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Family Applications (1)
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| CN (1) | CN1407140A (zh) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007009311A1 (fr) * | 2005-07-20 | 2007-01-25 | Yantai United Ozonetec Corporation | Structure d’anode pour un générateur d’ozone de type électrolyse |
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| CN105097275A (zh) * | 2014-05-13 | 2015-11-25 | 苏州容电储能科技有限公司 | 一种增加储能膜与电极有效接触面积的方法 |
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-
2001
- 2001-08-30 CN CN01126593.0A patent/CN1407140A/zh active Pending
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