CS201284B1 - Electrochemical power sources - Google Patents
Electrochemical power sources Download PDFInfo
- 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
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
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
201 284201,284
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.
201 284201,284
Claims (1)
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) |
-
1978
- 1978-07-05 CS CS446678A patent/CS201284B1/en unknown
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 |