CS201284B1 - Electrochemical power sources - Google Patents

Electrochemical power sources Download PDF

Info

Publication number
CS201284B1
CS201284B1 CS446678A CS446678A CS201284B1 CS 201284 B1 CS201284 B1 CS 201284B1 CS 446678 A CS446678 A CS 446678A CS 446678 A CS446678 A CS 446678A CS 201284 B1 CS201284 B1 CS 201284B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
electrode
oxygen
electric current
hydrogen
electrodes
Prior art date
Application number
CS446678A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Josef Vanacek
Josef Sanfera
Eduard Spousta
Oldrich Kouril
Milan Calabek
Miroslav Cenek
Original Assignee
Josef Vanacek
Josef Sanfera
Eduard Spousta
Oldrich Kouril
Milan Calabek
Miroslav Cenek
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 Josef Vanacek, Josef Sanfera, Eduard Spousta, Oldrich Kouril, Milan Calabek, Miroslav Cenek filed Critical Josef Vanacek
Priority to CS446678A priority Critical patent/CS201284B1/en
Publication of CS201284B1 publication Critical patent/CS201284B1/en

Links

Classifications

    • Y02E60/12

Landscapes

  • Hybrid Cells (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

Vynález se týká elektrochemických zdrojů elektrického proudu tvořených kladnou kyslíkovou elektrodou a zápornou elektrodou, kterou může být elektroda vodíková nebo kovová, ponořených do alkalického elektrolytu. Podle vynálezu tvoří kyslíkovou elektrodu katalyticky aktivní polymerní hmota vzniklá termickou redukcí termicky dissociovatelných kyslíkatých sloučenin stříbra na polyfenylenoxidových řetězcích. Zdroj dosahuje vysoký měrný výkon 102 až 103 kW na 1 m2 plochy elektrod a může pracovat v širokém tepelném rozmezí.The invention relates to electrochemical sources of electric current consisting of a positive oxygen electrode and a negative electrode, which may be a hydrogen or metal electrode, immersed in an alkaline electrolyte. According to the invention, the oxygen electrode is formed by a catalytically active polymer mass formed by the thermal reduction of thermally dissociable oxygen compounds of silver on polyphenylene oxide chains. The source achieves a high specific power of 102 to 103 kW per 1 m2 of the electrode area and can operate in a wide thermal range.

Description

Vynález se týká elektrochemických zdrojů elektrického proudu, ve kterých elektrický proud vzniká oxidací kovu nebo vodíku kyslíkem, probíhající na elektrodách.The invention relates to electrochemical sources of electric current in which electric current is generated by the oxidation of metal or hydrogen by oxygen, occurring at electrodes.

Tyto zdroje elektrického proudu jsou známy a široce využívány. Jejich využití ve větším měřítku brání zejména to, že se prozatím nepodařilo uspokojivě vyřešit hlavní nedostatek těchto zdrojů - především nízkou proudovou hustotu a malou stabilitu, kterou lze za~ tížit známé kyslíkové elektrody, u nichž velmi rychle vzniká vysoké polarizační napětí, které snižuje účinnost elektrochemického zdroje.These sources of electric current are known and widely used. Their use on a larger scale is hindered mainly by the fact that the main drawback of these sources has not yet been satisfactorily resolved - primarily the low current density and low stability, which can burden known oxygen electrodes, in which a high polarization voltage is very quickly generated, which reduces the efficiency of the electrochemical source.

Nyní bylo zjištěno, že elektrochemické zdroje elektrického proudu s vyšším měrným výkonem než dosavadní vzniknou, použije-li ae jako kyslíková elektroda, plynová difúzní elektroda, jejíž příprava je popsána v čs. autorských osvědčeních č. 175580 a 175936.It has now been found that electrochemical sources of electric current with a higher specific power than the previous ones will be created if a gas diffusion electrode is used as the oxygen electrode, the preparation of which is described in Czechoslovak author's certificates No. 175580 and 175936.

Předmětem vynálezu jsou elektrochemické zdroje elektrického proudu, tvořené kladnou kyslíkovou elektrodou a zápornou elektrodou, kterou může být elektroda vodíková nebo kovová jako zinková, kadmiová, železná, sodíková, obě elektrody ponořené v alkalickém elektrolytu, přičemž podstata vynálezu spočívá v tom, že kyslíkovou elektrodu tvoří katalyticky aktivní polymerní organokovová hmota vzniklá termickou redukcí termicky dissociovatelných kyslíkatých sloučenin stříbra na polyfenylenoxidových řetězcích.The subject of the invention are electrochemical sources of electric current, formed by a positive oxygen electrode and a negative electrode, which can be a hydrogen electrode or a metal electrode such as zinc, cadmium, iron, sodium, both electrodes immersed in an alkaline electrolyte, the essence of the invention being that the oxygen electrode is formed by a catalytically active polymeric organometallic material formed by the thermal reduction of thermally dissociable oxygen compounds of silver on polyphenylene oxide chains.

Největší předností elektrochemických zdrojů elektrického proudu je vysoký měrný výkon. 2 3 2 lze s nimi dosáhnout výkonu 10 az 10 kW na 1 m plochy elektrod pri dlouhodobém trvalém provozu. Tyto zdroje proudu mohou pracovat ve velni širokém tepelném rozmezí, za mrazu i při teplotách přes 200 °C, kdy však již nastává částečná degradace organokovové polyraerní hmoty, tvořící kyslíkovou elektrodu. Výkon je omezen schopností odvádět teplo z pracujícího zdroje proudu.The greatest advantage of electrochemical electric current sources is high specific power. 2 3 2 they can achieve power of 10 to 10 kW per 1 m of electrode area during long-term continuous operation. These current sources can operate in a very wide temperature range, in freezing temperatures and at temperatures over 200 °C, when, however, partial degradation of the organometallic polymer material forming the oxygen electrode occurs. The power is limited by the ability to remove heat from the operating current source.

Elektrochemický zdroj elektrického proudu podle vynálezu tvoří článek, jehož jednu elektrodu tvoří vodíková plynová difúzní elektroda, realizovaná například promýváním vodíku pórovitou hmotou na bázi niklu nebo kovová elektroda, tvořená kovy a jejich slitinami. Jako materiál pro kovové elektrody jsou vhodné především kovy se záporným elektrickým potenciálem vůči kyslíkové elektrodě, například zinek, kadmium, železo, sodík.The electrochemical source of electric current according to the invention is a cell, one electrode of which is a hydrogen gas diffusion electrode, realized for example by washing hydrogen through a porous nickel-based material, or a metal electrode, formed by metals and their alloys. As a material for metal electrodes, metals with a negative electrical potential relative to the oxygen electrode are particularly suitable, for example zinc, cadmium, iron, sodium.

Druhou elektrodu tvoří katalyticky aktivní organokovová polymerní hmota, vzniklá reakcí termicky dissociovatelných kyslíkatých sloučenin stříbra s polyfenylenoxidem. Příprava těch to elektrod a jejich vlastností jsou popsány v čs. autorských osvědčeních č. 175580 a 175936.The second electrode consists of a catalytically active organometallic polymer mass, formed by the reaction of thermally dissociable oxygen compounds of silver with polyphenylene oxide. The preparation of these electrodes and their properties are described in Czechoslovak patent certificates No. 175580 and 175936.

Elektrolyt tvoří alkalické roztoky, zejména koncentrované roztoky hydroxidu draselného a sodného. Uspořádání elektrochemických zdrojů podle vynálezu je provedeno známými způsoby.The electrolyte consists of alkaline solutions, especially concentrated solutions of potassium and sodium hydroxide. The arrangement of electrochemical sources according to the invention is carried out by known methods.

201 204201 204

K sycení kyslíkové elektrody kyslíkem lze použít čistého kyslíku nebo jeho směsí s ji nými plyny, například vzduohu. Zdroj proudu je jen málo citlivý na nečistoty, které mohou snižovat katalytickou účinnost kladné éLektrody. Optimální pracovní tlak závisí na způsobu přípravy elektrodové hmoty a konstrukci článku, zpravidla nemusí být vyšší než 5.10^ Fa.Pure oxygen or its mixtures with other gases, such as air, can be used to saturate the oxygen electrode with oxygen. The current source is only slightly sensitive to impurities that can reduce the catalytic efficiency of the positive electrode. The optimal working pressure depends on the method of preparation of the electrode mass and the design of the cell; as a rule, it does not have to be higher than 5.10^ Fa.

Vynález blíže osvětlí následující příklady.The invention will be further illustrated by the following examples.

Příklad 1Example 1

Do 7N KOH elektrolytu byla vložena kyslíková plynová difúzní elektroda vyrobená způsobem popsaným v čs. autorském osvědčení 175580. Pracovní tlak kyslíku na elektrodě byl 3.10^ Pa. Jako protielektroda byla použita třívrstvá vodíkové plynová difúzní elektroda, vyrobená ze směsi Raneyova niklu práškového niklu, šíovanu amonného a karbonylovém niklu. Elektroda pracovala při tlaku vodíku 1.10^ Pa. Systém elektrod tvořící elektrochmický článek elektrického proudu pracoval při teplote 338 K. Elektrický potenciál elektrod , napětí U a výkon P článku jsou uvedeny v tabuloe 1. Potenciály elektrod byly měřeny proti Hg/HgO elektrodě, která byla použita jako referentní.An oxygen gas diffusion electrode made by the method described in the Czechoslovak patent 175580 was inserted into the 7N KOH electrolyte. The working pressure of oxygen on the electrode was 3.10^ Pa. A three-layer hydrogen gas diffusion electrode made of a mixture of Raney nickel powder, ammonium sulfite and carbonyl nickel was used as a counter electrode. The electrode operated at a hydrogen pressure of 1.10^ Pa. The system of electrodes forming the electrochemical cell of the electric current operated at a temperature of 338 K. The electric potential of the electrodes, the voltage U and the power P of the cell are given in Table 1. The electrode potentials were measured against the Hg/HgO electrode, which was used as a reference.

Elektrická proudová hustota a měrný výkon jsou uváděny vzhledem ke geometrické ploše kysli kové elektrody, která byla P=6 cm2. (Geometrická plocha vodíkové elektrody byla 10 cm2.) Pokles svorkového napětí článku je převážně ovlivňován změnou elektrodového potenciálu vodíkové elektrody, jak je patrné z tabulky.The electric current density and specific power are given relative to the geometric area of the oxygen electrode, which was P=6 cm 2 . (The geometric area of the hydrogen electrode was 10 cm 2 .) The drop in the terminal voltage of the cell is mainly influenced by the change in the electrode potential of the hydrogen electrode, as can be seen from the table.

Příklad 2 *Example 2 *

Do 7N KOH elektrolytu byla vložena kyslíková plynová difúzní elektroda vyrobená způsobem popsaným v čs. autorském osvědčení č. 175580 obdobně jako v příkladě 1. Pracovní tlak kyslíku elektrody byl 3.1Ο5 Pa. Geometrická plocha kyslíkové elektrody byla 6 cm2. Jako protielektroda byla použita zinková elektroda ze zinkového plechu elektrolytické čistoty. Tento systém elektrod tvořící elektrochemický článek elektrického proudu pracoval při teplotě 338 K. Aby změna svorkového napětí byla dána převážně změnou elektrického potenciálu kyslíkové elektrody, byla zinková elektroda větší než 78 cm2. Z tohoto důvodu byla zinková elektroda zatěžována proudovou hustotou maximálně 30 mA/cm2. Rovněž byl vyměňován po určité době elektrolyt. Kyslíková elektroda byla zatěžována maximální elektrickou proudovou hustotou cca 400 mA/cm2. Elektrolytické potenciály elektrod byly měřeny proti niklové elektrodě, která byla použita jako referentní. Naměřené hodnoty jsou uvedeny v tabulce 2.An oxygen gas diffusion electrode manufactured in the manner described in the Czechoslovak Patent No. 175580 was inserted into the 7N KOH electrolyte, similarly to example 1. The working oxygen pressure of the electrode was 3.1Ο 5 Pa. The geometric area of the oxygen electrode was 6 cm 2 . A zinc electrode made of electrolytically pure zinc sheet was used as the counter electrode. This system of electrodes forming an electrochemical cell of electric current operated at a temperature of 338 K. In order for the change in the terminal voltage to be given mainly by the change in the electric potential of the oxygen electrode, the zinc electrode was larger than 78 cm 2 . For this reason, the zinc electrode was loaded with a current density of maximum 30 mA/cm 2 . The electrolyte was also replaced after a certain period of time. The oxygen electrode was loaded with a maximum electric current density of approximately 400 mA/cm 2 . The electrolytic potentials of the electrodes were measured against a nickel electrode, which was used as a reference. The measured values are listed in Table 2.

201 284201,284

Příklad. 3Example 3

Byl sestaven elektrochemický systém elektrod kyslík-zinek obdobně jako je uvedeno v příkladu 2. Pracovní teplota elektrolytu 7N KOH však byla volena 298 K. Elektrické potenciály elektrod byly rovněž měřeny proti niklové sílce jako referentní elektrodě. Naměřené hodnoty jsou uvedeny v tabulce 3.An electrochemical system of oxygen-zinc electrodes was set up similarly to that shown in Example 2. However, the working temperature of the 7N KOH electrolyte was chosen to be 298 K. The electrical potentials of the electrodes were also measured against a nickel plate as a reference electrode. The measured values are given in Table 3.

201 284201,284

Tabulka 1. Elektrický potenciál elektrod , svorkové napětí U a výkon P elektrochemického Slánku elektrického proudu vodík-kyslík, T 338 K.Table 1. Electric potential of electrodes, terminal voltage U and power P of electrochemical cell of electric current hydrogen-oxygen, T 338 K.

elektrický potenciál elektrod ( ί-Λ) proti napětí článku (U) proud výkon Slánku elektrodě Hg/HgO mV mVelectric potential of electrodes (ί- Λ ) versus cell voltage (U) current power of the Hg/HgO electrode mV mV

Kyslíková Oxygen vodíková hydrogen vypočtené z potenciálů elektrod calculated from electrode potentials naměřené measured celkový I mA total I mA měrný A/m2 specific A/m 2 celkový P mW total P mW měrný P W/m2 specific P W/m 2 + 120 + 120 - 1113 - 1113 1233 1233 1240 1240 0 0 0 0 0 0 0 0 + 90 + 90 - 1088 - 1088 1178 1178 1165 1165 120 120 200 200 139,80 139.80 233 233 + 65 + 65 - 1048 - 1048 1113 1113 1080 1080 300 300 500 500 324,00 324.00 540 540 + 45 + 45 - 938 - 938 983 983 940 940 600 600 1000 1000 564,00 564.00 940 940 - - - 873 - 873 - - - - 720 720 1200 1200 - - - - - - - - - - 830 830 900 900 1500 1500 747,00 747.00 1245 1245

Tabulka 2. Elektrický potenciál ψ , napětí U a výkon P elektrochemického Slánku elektrického proudu kyslík-zinek, T = 338 K.Table 2. Electric potential ψ , voltage U and power P of the electrochemical cell of the oxygen-zinc electric current, T = 338 K.

elektrický potenciál napětí Slánku (U) proud výkon Slánku elektrod (<? ) proti elektrodě Ni mV raVelectric potential voltage of the Slat (U) current power of the Slat electrodes (<? ) against the Ni electrode mV raV

kyslíková oxygen zinkové zinc vypočtené z potenciálů elektrod calculated from electrode potentials naměřené measured celkový I mA total I mA měrný A/m2 specific A/m 2 celkový P^ mW total P^ mW měrný P W/m2 specific P W/m 2 - 330 - 330 - 1870 - 1870 1540 1540 1530 1530 0 0 0 0 0 0 0 0 - 530 - 530 - 1830 - 1830 1300 1300 1320 1320 240 240 400 400 316,80 316.80 528 528 - 590 - 590 - 1820 - 1820 1230 1230 1230 1230 360 360 600 600 442,80 442.80 738 738 - 630 - 630 - 1810 - 1810 1180 1180 1170 1170 480 480 800 800 561,60 561.60 936 936 - 670 - 670 - 1790 - 1790 1120 1120 1170 1170 600 600 1000 1000 702,00 702.00 1170 1170 - 710 - 710 - 1780 - 1780 1070 1070 1070 1070 720 720 1200 1200 770,40 770.40 1284 1284 - 780 - 780 - 1780 - 1780 1000 1000 1020 1020 840 840 1400 1400 856,80 856.80 1428 1428 - 790 - 790 - 1780 - 1780 990 990 1000 1000 960 960 1600 1600 960,00 960.00 1600 1600 - 820 - 820 - 1770 - 1770 950 950 950 950 1080 1080 1800 1800 1026,00 1026.00 1710 1710 - 870 - 870 - 1770 - 1770 900 900 910 910 1200 1200 2000 2000 1092,00 1092.00 1820 1820

201 284201,284

- 1000 - 1000 - 1760 - 1760 760 760 790 790 1500 1500 2500 2500 1185,00 1185.00 1975 1975 - 1050 - 1050 - 1740 - 1740 690 690 690 690 1800 1800 3000 3000 1242,00 1242.00 2070 2070 - 1300 - 1300 - 1730 - 1730 430 430 450 450 2502 2502 4170 4170 1125,90 1125.90 1876 1876

Tabulka 3. Elektrický potenciál elektrod^ , napětí U a výkon P elektrochemického článku elektrického proudu kyslík-zinek, T = 298 K.Table 3. Electric potential of electrodes^ , voltage U and power P of electrochemical cell of electric current oxygen-zinc, T = 298 K.

elektrický potenciál electric potential napětí článku (U) cell voltage (U) proud current výkon článku article performance elektrod ( j) elektrodě Ni electrode ( j) electrode Ni proti against mV mV mV mV kyslíková oxygen zinková zinc vypočtené calculated naměřené measured celkový měrný total specific celkový total měrný measure z potenciálů from potentials i and P P P P elektrod electrode mA mA A/nP A/nP mW mW W/nT W/nT - 410 - 410 - 1870 - 1870 1460 1460 1440 1440 0 0 0 0 0 0 0 0 - 740 - 740 - 1840 - 1840 1100 1100 1100 1100 240 240 400 400 264,00 264.00 440 440 - 860 - 860 - 1820 - 1820 960 960 980 980 360 360 600 600 352,80 352.80 588 588 - 985 - 985 - 1820 - 1820 835 835 86 0 86 0 480 480 800 800 412,80 412.80 688 688 - 1030 - 1030 - 1800 - 1800 770 770 750 750 600 600 1000 1000 450,00 450.00 750 750 - 1140 - 1140 - 1800 - 1800 660 660 650 650 720 720 1200 1200 468,00 468.00 780 780 - 1220 - 1220 - 1790 - 1790 570 570 570 570 840 840 1400 1400 478,80 478.80 798 798 - 1310 - 1310 - 1780 - 1780 470 470 460 460 960 960 1600 1600 441,60 441.60 736 736 - 1400 - 1400 - 1780 - 1780 380 380 321 321 1080 1080 1800 1800 346,68 346.68 578 578 - 1450 - 1450 - 1775 - 1775 325 325 310 310 1200 1200 2000 2000 372,00 372.00 620 620

201 284201,284

Claims (1)

Elektrochemické zdroje elektrického proudu tvořené kladnou kyslíkovou elektrodou a zápornou elektrodou, kterou může být elektroda vodíková nebo kovová jako zinková, kadmiová, železná, sodíková s oběma elektrodami ponořenými v alkalickém elektrolytu, vyznačené tím, že kyslíkovou elektrodu tvoří katalyticky aktivní polymemí organokovová hmota vzniklá termickou redukci termicky dissociovatelných kyslíkatých sloučenin stříbra na po lyfenylenoxidových řetězcích.Electrochemical power sources consisting of a positive oxygen electrode and a negative electrode, which may be a hydrogen or metal electrode such as zinc, cadmium, iron, sodium with both electrodes immersed in an alkaline electrolyte, characterized in that the oxygen electrode is a catalytically active polymeric organometallic mass thermally dissolvable oxygen-containing silver compounds on the polyphenylene oxide chains.
CS446678A 1978-07-05 1978-07-05 Electrochemical power sources CS201284B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS446678A CS201284B1 (en) 1978-07-05 1978-07-05 Electrochemical power sources

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS446678A CS201284B1 (en) 1978-07-05 1978-07-05 Electrochemical power sources

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS201284B1 true CS201284B1 (en) 1980-10-31

Family

ID=5387473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS446678A CS201284B1 (en) 1978-07-05 1978-07-05 Electrochemical power sources

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS201284B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lan et al. Electrochemical synthesis of ammonia directly from air and water using a Li+/H+/NH 4+ mixed conducting electrolyte
AU2010330009B2 (en) Battery and method for operating a battery
KR0124985B1 (en) Akaline fuel cell
Rasiyah et al. A Mechanistic Study of Oxygen Evolution on NiCo2 O 4: II. Electrochemical Kinetics
US4783381A (en) Process for the production of electricity in a fuel cell, and fuel cell
DK141768B (en) Electrochemical cell with a water highly reactive metal anode.
US3062909A (en) Fuel cell electrode
JP4568124B2 (en) Air electrode and air secondary battery using the air electrode
US4275125A (en) Fuel cell
US3600228A (en) Multiple electrolyte high voltage cell
US20030049509A1 (en) Alkaline direct methanol fuel cell
US3925100A (en) Metal/air cells and air cathodes for use therein
CS201284B1 (en) Electrochemical power sources
Ma et al. Performance Study of Direct Borohydride Fuel Cells Employing Polyvinyl Alcohol Hydrogel Membrane and Nickel‐Based Anode
JP4937527B2 (en) Platinum catalyst for fuel cell and fuel cell including the same
US3536533A (en) Fuel cell electrode
JPS6154163A (en) Oxyhydrogen fuel cell
US3393099A (en) Method of producing layer of cobalt oxide on nickel surface during fuel cell operation
US3230114A (en) Catalyst electrodes and process for storing electrical energy
Kronenberg Polarization Studies on High‐Temperature Fuel Cells
US3296030A (en) Fuel cell with stabilized zirconia electrolyte and nickel-silver alloy anode
Kordesch Hydrogen-oxygen fuel cells with carbon electrodes
US3255045A (en) Electric cell
Santos et al. Zinc negative electrode for direct borohydride fuel cells
Hosseini et al. Effects of anionic surfactant sodium dodecyl sulfate on electrochemical performances of zinc-air flow batteries