PL120256B1 - Method of manufacture of redox process catalyst,especially for fuel cellsel'nykh processov-glavnym obrazom dlja toplivnykh ehlementov - Google Patents

Method of manufacture of redox process catalyst,especially for fuel cellsel'nykh processov-glavnym obrazom dlja toplivnykh ehlementov Download PDF

Info

Publication number
PL120256B1
PL120256B1 PL1979214910A PL21491079A PL120256B1 PL 120256 B1 PL120256 B1 PL 120256B1 PL 1979214910 A PL1979214910 A PL 1979214910A PL 21491079 A PL21491079 A PL 21491079A PL 120256 B1 PL120256 B1 PL 120256B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
iron
carrier
pyromellitic anhydride
catalyst
temperature
Prior art date
Application number
PL1979214910A
Other languages
English (en)
Other versions
PL214910A1 (pl
Inventor
Ludwik Kreja
Andrzej Plewka
Original Assignee
Univ Mikolaja Kopernika
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 Univ Mikolaja Kopernika filed Critical Univ Mikolaja Kopernika
Priority to PL1979214910A priority Critical patent/PL120256B1/pl
Publication of PL214910A1 publication Critical patent/PL214910A1/xx
Publication of PL120256B1 publication Critical patent/PL120256B1/pl

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania katalizatora procesów redoksowych, zwla¬ szcza dla ogniw paliwowych, zawierajacego poliftalocyjaninc zelaza osadzona na nosniku.Znany jest z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 585 079 sposób przygo¬ towania katalizatora procesów redoksowych w ogniwach paliwowych, polegajacy na tym, ze mieszanine zawierajaca bezwodnik piromellitowy, bezwodny chlorek zelaza, mocznik i molibde- nian amonowy ogrzewa sie przez 30 minut w temperaturze 493 K. Po wstepnym oczyszczeniu w kwasie siarkowym otrzymany produkt ogrzewa sie w dalszym ciagu przez 30 minut z bezwodnym chlorkiem zelaza, mocznikiem oraz molibdenianem amonu. Z mieszaniny poreakcyjnej wyodreb¬ nia sie w znany sposób poliftalocyjanine zelaza, po czym rozpuszcza sie ja w stezonym kwasie siarkowym, dodaje nosnika, a nastepnie wylewa sie do wody z lodem celem wytracenia poliftalocy- janiny na nosniku. Uzyskany katalizator odfiltrowuje sie, suszy w temperaturze 473 K pod cisnie¬ niem 67 Pa, a nastepnie ogrzewa w temperaturze 723 K w inertnym gazie. Jako nosniki stosuje sie proszki metali, wegiel lub grafit.Znane sa równiez sposoby wytwarzania poliftalocyjaninowych katalizatorów redukcji tlenu, zsyntezowanych w obecnosci nosnika, z publikacji J.Power Sources — 2/1977/78/351 oraz Electrochemical Congres, June 21-25, 1977, Moskwa, section 5b»paper 12, polegajace na zmiesza¬ niu bezwodnika piromellitowego ftalonitrylu w stosunku molowym 1: 2, soli metalu oraz nosnika.Mieszanine te ogrzewa sie w zatopionej ampulce szklanej w temperaturze 473-523 K.Niedogodnoscia pierwszego ze znanych sposobów jest jego dwuetapowosc, z uwagi na konie¬ cznosc wytworzenia poliftalocyjaniny zelaza i zwiazana z tym stosunkowo duza pracochlonnosc jej wytwarzania, a ponadto niska aktywnosc elektrochemiczna. Niedogodnoscia zas drugiego spo¬ sobu jest klopotliwe wytwarzanie katalizatora z uwagi na prowadzenie procesu w zatopionych ampulkach oraz jego niska aktywnosc elektrochemiczna.Celem wynalazku jest opracowanie prostej syntezy katalizatora procesów redoksowych, zawierajacego jako faze aktywna poliftalocyjanine zelaza wykazujaca znacznie wyzsza aktywnosc elektrochemiczna.120256 Sposobem wedlug wynalazku katalizator procesów redoksowych, zwlaszcza dla ogniw pali¬ wowych, zawierajacy jako faze aktywna poliftalocyjaninc zelaza, wytwarza sie przez /mieszanie bezwodnika piromellitowego lub bezwodnika piromellitowego i ftalonitrylu, mocznika oraz nos¬ nika pokrjiego sola zelaza wzglednie jego tlenkami lub nosnika i soli zela/a wzglednie jego tlenków, a nastepnie ogrzewanie w strumieniu gazowego amoniaku w temperaturze wyz.szej od temperatury i opnienia mocznika w czasie nie krótszym niz 8 minut, po czym mieszanine reakcyjna ogrzewa sie w prózni w temperaturze nizszej od temperatury rozkladu poliflalocyjaniny. Stosujac ogrzewanie prózniowe zwieksza sie stopien polimeryzacji poliftalocyjaniny zelaza oraz jej prze¬ wodnictwo elektryczne, a ponadto w wyniku jej usieciowania zmniejsza sie jej rozpuszczalnosc.Celem zwiekszenia prawdopodobienstwa zastapienia atomów wodoru w ukladzie pirolowym polimeru bezmetalicznej ftalocyjaniny atomami zelaza, stosuje sie nadmiar soli zelaza w stosunku do ilosci slechiometrycznych substratów. Stwierdzono, ze stosunek molowy bezwodnika piromelli¬ towego do soli zelaza, albo jego tlenków korzystnie zawarty jest w granicach 2-0,05. a stosunek molowy ftalonitrylu do bezwodnika piromellitowego wynosi odpowiednio jak 2: 1. Nadmiar nie zwiazanego w poliftalocyjaninie zelaza usuwa sie z mieszaniny poreakcyjnej w znany sposób, korzystnie po ogrzaniu prózniowym za pomoca kwasu solnego, a pozostale zanieczyszczenia przez ekstrakcje woda, metanolem, acetonem lub dioksanem. Korzystnie jako sole zelaza stosuje sie bezwodne siarczany, chlorki lub fosforany zelaza, a jako nosniki wegiel lub sadze.Sposobem wedlug wynalazku katalizator procesów redoksowych, zwlaszcza dla ogniw pali¬ wowych, zawierajacy jako faze aktywna poliftalocyjanine zelaza osadzona na nosniku, wytwarza sie równiez przez osadzenie na nosniku w znany sposób uprzednio wytworzonej poliftalocyjaniny zelaza, a nastepnie modyfikacje tak uzyskanego katalizatora przez ogrzanie go w prózni, w temperaturze nizszej od temperatury rozkladu fazy aktywnej.Istotna zaleta sposobu wedlug wynalazku jest wysoka aktywnosc katalizatora w reakcjach redoksowych, w porównaniu z katalizatorami wytworzonymi znanymi sposobami oraz znacznie prostsza technologia jego wytwarzania.Otrzymane sposobem wedlug wynalazku katalizatory redoksowe w porównaniu z katalizato¬ rami wytworzonymi znanymi metodami wykazuja znacznie wyzsza aktywnosc, co przedstawia tabela.Tabela Lp. 1 2. 3. 4. 5. 6.Sposób otrzymywania katalizatora Znanym sposobem Sposobem wedlug wynalazku podanym w przykladzie I Sposobem wedlug wynalazku podanym w przykladzie II Sposobem wedlug wynalazku podanym w przykladzie III Sposobem wedlug wynalazku podanym w przykladzie IV Sposobem wedlug wynalazku podanym w przykladzie VI Aktywnosc w A/m2 0,85 V 0,36 • 103 0,60- 10J 1,1 103 0,80 • 105 1,25 • 103 0,95 • 103 elektrochemiczna przy potencjale 0,90 V 0,10-103 0,145-103 0,34 I03 0,18-103 0,40 103 0,21 • 103 Sposób wedlug wynalazku ilustruja nizej podane przyklady nie ograniczajac jego ochrony.120256 3 Przyklad I. l,88g bezwodnika piromellitowego, 3 g mocznika, 0,38 g bezwodnego chlorku zelazawego oraz 9g sadzy acetylenowej dokladnie miesza sie i rozdrabnia w mozdzierzu. Tak wytworzona mieszanine umieszcza sie w reaktorze, a nastepnie ogrzewa sie w temperaturze 570 K przez 2 godziny w strumieniu gazowego amoniaku. Po zakonczeniu reakcji mieszanine poreak¬ cyjna chlodzi sie u strumieniu gazowego amoniaku, miele, oczyszcza przez ekstrakcje kolejno \(f/c kwasem solnym i acetonem, a nastepnie ogrzewa prózniowo przez 2 godziny. Aktywnosc elektro¬ chemiczna tak wytworzonego katalizatora w temperaturze 318 K, cisnieniu tlenu I05Pa i stezeniu zelaza 85g/m2 wynosi 0,145-103A/m2 przy potencjale 0,90V oraz 0,6-103A/m2 przv potencjale 0,85 V.Przyklad II. 1,88g bezwodnika piromellitowego, 0,78g bezwodnika wodnego chlorku zelazowego, 3 g mocznika oraz 9 g sadzy acetylenowej dokladnie miesza i rozdrabnia w mozdzie¬ rzu. Tak wytworzona mieszanine ogrzewa sie w reaktorze w strumieniu gazowego amoniaku w temperaturze 570 K przez 90 minut. Po zakonczeniu reakcji mieszanine poreakcyjna ogrzewa sie w prózni w temperaturze 570 K w czasie 3 godzin, a nastepnie oczyszcza sie 10% kwasie solnym, acetonie i dioksanie. Aktywnosc elektrochemiczna tak wytworzonego katalizatora wynosi w temperaturze 318K pod cisnieniem 105Pa i stezeniu poliftalocyjaniany zelaza 85g/m2 i wynosi 1,1 103A/m2 przy potencjale 0,85 V oraz 0,34-103A/m2 przy potencjale 0,90 V.Przyklad III. 1,88g bezwodnika piromellitowego, 0,2g bezwodnego chlorku zelazowego, 3 g mocznika oraz 9 g sadzy acetylenowej po dokladnym zmieszaniu i rozdrobnieniu ogrzewa sie w reaktorze w temperaturze 570 K w czasie 2 godzin w strumieniu gazowego amoniaku. Mieszanine poreakcyjna ogrzewa sie w temperaturze 570K przy ciaglej pracy pompy rotacyjnej, a nastepnie katalizator oczyszcza sie jak w przykladzie I. Aktywnosc elektrochemiczna tak przygotowanego katalizatora w temperaturze 318 Ki cisnieniu tlenu 105Pa i stezeniu poliftalocyjaniny zelaza 85 g/m2 wynosi 0,80 • 103 A/m2 przy potencjale 0,85 V oraz 0,18 103 A/m2 przy potencjale 0,90 V.Przyklad IV. 1,88 g bezwodnika piromellitowego, l,56g bezwodnego chlorku zelazawego, 6g mocznika oraz 9 g sadzy acetylenowej miesza sie i rozdrabnia, a nastepnie ogrzewa w reaktorze w temperaturze 570 K przez 3 godziny w atmosferze gazowego amoniaku. Po zakonczeniu reakcji mieszanine poreakcyjna ogrzewa sie w dalszym ciagu w temperaturze 580 K przez okres 3 godzin, a nastepnie oczyszcza sie jak w przykladzie II.Aktywnosc elektrochemiczna tak wytworzonego katalizatora w temperaturze 318 K, cisnieniu tlenu 105Pa i stezeniu poliftalocyjaniny zelaza 85 g/m2 wynosi 1,25 103 A/m2 przy potencjale 0,85 V i 0,40 103A/m2 przy potencjale 0,90 V.P r z y k l a d V. 0,39 g bezwodnego chlorku zelazawego rozpuszcza sie w roztworze zawieraja¬ cym 0,1 dm3 wody destylowanej i 5 •10"3 dm3alkoholu etylowego, dodaje sie 9 g sadzy acetylenowej, miesza sie okolo 30 minut, a nastepnie odsacza i suszy. Takotrzymany nosnik miesza sie z 1,88 g bezwodnika piromellitowego i 3g mocznika, po czym ogrzewa sie w reaktorze w strumieniu gazowego amoniaku w temperaturze 580 K przez okres 2 godzin. Mieszanine poreakcyjna rozdrab¬ nia sie, a nastepnie ogrzewa prózniowo przez 2 godziny w temperaturze 570 K, po czym oczyszcza sie jak w przykladzie II.Aktywnosc elektrochemiczna tak wytworzonego katalizatora w temperaturze 318 K, cisnieniu tlenu 105Pa i stezeniu poliftalocyjaniny zelaza 85 g/m2 wynosi 1,25 103 A/m2 przy potencjale 0,85 V oraz 0,40 103 A/m2 przy potencjale 0,90 V.Przyklad VI. 1,88 g bezwodnika piromellitowego, 2,21 ftalonitrylu, 0,39 g bezwodnego chlorku zelaza, 3 g mocznika i 9 g sadzy acetylenowej miesza sie dokladnie i rozdrabnia, a nastepnie ogrzewa w temperaturze 600 K przez okres 3 godzin w strumieniu gazowego amoniaku. Po zakonczeniu reakcji mieszanine poreakcyjna ogrzewa sie prózniowo w temperaturze 600 K przez okres 2,5 godziny, a nastepnie oczyszcza sie jak w przykladzie II.Aktywnosc elektrochemiczna tak wytworzonego katalizatora w temperaturze 318 K, cisnieniu tlenu 105Pa i stezeniu poliftalocyjaniny zelaza 85g/m2, wynosi 0,95 -103A/m2 przy potencjale 0,85 V i 0,21 103A/m2 przy potencjale 0,90 V.Przyklad VII. Ig poliftalocyjaniny zelaza rozpuszcza sie w 5 10~5m3 stezonego kwasu siarkowego przy ciaglym mieszaniu w ciagu 30 minut. Nastepnie dodaje sie 9g sadzy ciagle mieszajac przez dalsze 30 minut, po czym wylewa sie calosc do wody z lodem. Po zdekantowaniu cieczy, osad odsacza sie, przemywa kilkakrotnie woda i suszy. Wysuszony katalizator ogrzewa sie4 120 256 w prózni w temperatur/e 570 K przez okres 3 godzin. Aktywnosc tak przygotowanego katalizatora w temperaturze 318 K, cisnieniu tlenu 105Pa i stezeniu poliftalocyjaniny zelaza 85g/m: wynosi 0,6-l03A/m2 przy potencjale 0,85 V i 0,18 103A/m2 przy potencjale 0,90 V.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania katalizatora procesów redoksowych, zwlaszcza dla ogniw paliwo¬ wych, zawierajacego jako faze aktywna poliftalocyjanine zelaza osadzona na nosniku, znamienny tym, ze bezwodnik piromellitowy lub bezwodnik piromellitowy i ftalonitryl, mocznik oraz nosnik pokryty sola zelaza wzglednie jego tlenkami, lub nosnik i sól zelaza wzglednie jego tlenki miesza sie, a nastepnie ogrzewa w strumieniu gazowego amoniaku w temperaturze wyzszej od temperatury topnienia mocznika, po czym mieszanine reakcyjna ogrzewa sie w prózni, w temperaturze nizszej od temperatury rozkladu poliftalocyjaniny. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosunek molowy bezwodnika piromellitowego do soli zelaza albo jego tlenków korzystnie zawarty jest w granicach 2-0,05, a stosunek molowy ftalonitrylu do bezwodnika piromellitowego wynosi odpowiednio jak 2:1. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze nadmiar nie zwiazanego w poliftalocyja- ninie zelaza usuwa sie z mieszaniny poreakcyjnej w znany sposób, korzystnie po ogrzewaniu prózniowym, a pozostale zanieczyszczenia przez ekstrakcje woda, metanolem, acetonem lub dioksanem. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze korzystnie jako sole zelaza stosuje sie bezwodne siarczany, chlorki lub fosforany zelaza, a jako nosniki wegiel lub sadze. 5. Sposób wytwarzania katalizatora procesów redoksowych, zwlaszcza dla ogniw paliwo¬ wych, zawierajacgo jako faze aktywna poliftalocyjanine zelaza osadzona na nosniku, znamienny tym, ze osadza sie znanym sposobem na nosniku uprzednio wytworzona poliftalocyjanine zelaza, a nastepnie modyfikuje sie tak wytworzony katalizator przez ogrzewanie w prózni w temperaturze nizszej od temperatury rozkladu fazy aktywnej.Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 120 egz Cena 100 zl PL

Claims (5)

  1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania katalizatora procesów redoksowych, zwlaszcza dla ogniw paliwo¬ wych, zawierajacego jako faze aktywna poliftalocyjanine zelaza osadzona na nosniku, znamienny tym, ze bezwodnik piromellitowy lub bezwodnik piromellitowy i ftalonitryl, mocznik oraz nosnik pokryty sola zelaza wzglednie jego tlenkami, lub nosnik i sól zelaza wzglednie jego tlenki miesza sie, a nastepnie ogrzewa w strumieniu gazowego amoniaku w temperaturze wyzszej od temperatury topnienia mocznika, po czym mieszanine reakcyjna ogrzewa sie w prózni, w temperaturze nizszej od temperatury rozkladu poliftalocyjaniny.
  2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosunek molowy bezwodnika piromellitowego do soli zelaza albo jego tlenków korzystnie zawarty jest w granicach 2-0,05, a stosunek molowy ftalonitrylu do bezwodnika piromellitowego wynosi odpowiednio jak 2:1.
  3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze nadmiar nie zwiazanego w poliftalocyja- ninie zelaza usuwa sie z mieszaniny poreakcyjnej w znany sposób, korzystnie po ogrzewaniu prózniowym, a pozostale zanieczyszczenia przez ekstrakcje woda, metanolem, acetonem lub dioksanem.
  4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze korzystnie jako sole zelaza stosuje sie bezwodne siarczany, chlorki lub fosforany zelaza, a jako nosniki wegiel lub sadze.
  5. 5. Sposób wytwarzania katalizatora procesów redoksowych, zwlaszcza dla ogniw paliwo¬ wych, zawierajacgo jako faze aktywna poliftalocyjanine zelaza osadzona na nosniku, znamienny tym, ze osadza sie znanym sposobem na nosniku uprzednio wytworzona poliftalocyjanine zelaza, a nastepnie modyfikuje sie tak wytworzony katalizator przez ogrzewanie w prózni w temperaturze nizszej od temperatury rozkladu fazy aktywnej. Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 120 egz Cena 100 zl PL
PL1979214910A 1979-04-13 1979-04-13 Method of manufacture of redox process catalyst,especially for fuel cellsel'nykh processov-glavnym obrazom dlja toplivnykh ehlementov PL120256B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL1979214910A PL120256B1 (en) 1979-04-13 1979-04-13 Method of manufacture of redox process catalyst,especially for fuel cellsel'nykh processov-glavnym obrazom dlja toplivnykh ehlementov

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL1979214910A PL120256B1 (en) 1979-04-13 1979-04-13 Method of manufacture of redox process catalyst,especially for fuel cellsel'nykh processov-glavnym obrazom dlja toplivnykh ehlementov

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL214910A1 PL214910A1 (pl) 1980-11-03
PL120256B1 true PL120256B1 (en) 1982-02-27

Family

ID=19995722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL1979214910A PL120256B1 (en) 1979-04-13 1979-04-13 Method of manufacture of redox process catalyst,especially for fuel cellsel'nykh processov-glavnym obrazom dlja toplivnykh ehlementov

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL120256B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL214910A1 (pl) 1980-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU697422B2 (en) Method for producing high purity vanadium electrolytic solution
CN108609595A (zh) 磷酸铁及其制备方法和应用
AU713857B2 (en) Spheroidally agglomerated basic cobalt (II) carbonate and spheroidally agglomerated cobalt (II) hydroxide, a process for producing them and their use
CN118702648B (zh) 离子液体及其净化工业废水中汞、锰、铂、金的方法
CN110143899A (zh) 一种清洁环保的蛋氨酸络合金属盐的生产方法和装置
CN102527523A (zh) 一种有色金属氧化矿螯合捕收剂及其制备方法
CN108461764A (zh) 空气电池氧阴极双功能催化剂球形金属酞菁及其制备方法
Zurita et al. Solution studies of copper (II) complexes as models for the active site in galactose oxidase
CN113957461B (zh) 一种1,1′-联萘类化合物的电化学合成方法
PL120256B1 (en) Method of manufacture of redox process catalyst,especially for fuel cellsel'nykh processov-glavnym obrazom dlja toplivnykh ehlementov
CN105642354B (zh) 水溶性磺酸卟啉-超支化聚合物两相复合催化剂及其制备和应用
CN108276262A (zh) 一种铁催化空气氧化苯偶姻制备苯偶酰的方法
CN108130555A (zh) 一种醌氢醌的合成方法
CN116444376B (zh) 一种3,5-二氯硝基苯的生产工艺
CN110330428B (zh) 制备邻苯二甲酸二异丁酯的方法
Luo et al. Synthesis, structure and magnetic properties of a quasi-two-dimensional compound [Cu (C5H4NCOO) 2]· 2H2O
CN102824907B (zh) 一种制备dns酸及其盐的催化剂及其制备方法
CN115260252B (zh) 一种新型呸啶型配合物的合成方法及应用
CN110330515A (zh) 一种氮氧混合配体锌配合物及其制备方法
CN117401697A (zh) 一种六氟磷酸锂及其制备工艺
CN111072626B (zh) 一种环状二磺酸亚甲酯化合物的制备方法
CN116212964A (zh) 甲酸制氢的铱催化剂及其制备方法和应用
CN101955217B (zh) 一种甲萘醌亚硫酸氢烟酰胺的制备方法
CN101955218B (zh) 一种采用含有三价铈盐的水溶液制备四价铈化合物的方法
CN1290772C (zh) 一种五氧化二钒的制备方法