RU1817706C - Катализатор кислородного электрода дл топливного элемента со щелочным электролитом - Google Patents
Катализатор кислородного электрода дл топливного элемента со щелочным электролитомInfo
- Publication number
- RU1817706C RU1817706C SU4935173A SU4935173A RU1817706C RU 1817706 C RU1817706 C RU 1817706C SU 4935173 A SU4935173 A SU 4935173A SU 4935173 A SU4935173 A SU 4935173A RU 1817706 C RU1817706 C RU 1817706C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- silver
- gold
- metals
- corrosion resistance
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title abstract description 29
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title description 8
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 239000010931 gold Substances 0.000 abstract description 11
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 10
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 10
- 239000004332 silver Substances 0.000 abstract description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 9
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 8
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 abstract description 2
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 abstract description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 abstract 1
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PQTCMBYFWMFIGM-UHFFFAOYSA-N gold silver Chemical compound [Ag].[Au] PQTCMBYFWMFIGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001020 Au alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
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
- H01M4/90—Selection of catalytic material
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Сущность изобретени : продукт - Катализатор (КТ), представл ющий гомогейный твердый раствор с удельной поверхностью 5-10 м2/г, состава, мае. %: золото 1(Ь-7б, серебро 30-90. КТ получают расплавлением металлов в инертной атмосфере, распылением расплава в воде, смешением со Ьв зу ющим фторопластом и термообработкой. Характеристика: высока коррозионна устойчивость . 1 табл. ,что катализатор содержит указанные металлы при следующем соотношении, мае. %: Золото10-70 Серебро 30-90 При этом катализатор представл ет собой гомогенный твердый раствор этих металлов. .Золото, вл сь малорастворимым компонентом гомогенного сплава, преп тствует быстрому растворению серебра и способствует повышению активности и коррозионной .устойчивости серебросодержа- щего катализатора. Истинный твердый раствор этих металлов определенного состава формируетс при повышенных темпе00 VJ VI О О 00
Description
ратурах за счет близости их физико-химических свойств, в частности, практически одинакового размера их атомов.
Катализатор изготавливаетс из однородного сплава, что позвол ет исключить операцию гомогенизации катализатора после операции его приготовлени , и тем самым повысить его дисперсность (гомогенизаци производитс при повышенных температурах, при которых идет спекание частиц). Исключение углерода из состава катализатора позволило значительно подн ть коррозионную устойчивость катода топливного элемента, уменьшить степень карбонизации электролита и тем самым увеличить срок эксплуатации ЭХГ. Высока коррозионна устойчивость катализатора позволила применить его в составе кислородного электрода матричного топливного элемента с повышенной температурой эксплуатации, что обусловило высокие удельные показатели ЭХГ в целом.
Дл экспериментальной проверки за вл емого состава были подготовлены варианты катализаторов с различным содержанием в них золота и серебра, дев ть наиболее характерных из них приведены в таблице.
При м.е р . 1. Образцы гомогенного сплава состава серебро - 5 мае. % золота готов т путем сплавлени в тигле в защитной атмосфере расчетных количеств указан- ных металлов, С целью приготовлени катализатора этот сплав распыл ют известным способом в дистиллированной воде при помощи электрических разр дов, Полученный высокодисперсный порошок отфильтровывают , сушат, после чего тщательно смешивают со св зующим - порошкообразным фторопластом (5% от массы золото-серебр ного катализатора). После термической обработки такой смеси в печи при 570-600 К готов т электроды путем напресеовани ее в количестве 50 мг/см2 на никелевую пористую подложку при давлении 500 МПа. Как показали анализы , состав частиц катализатора в электродах соответствует соотношению металлов в шихте при изготовлении сплава.
Примеры 2-9. Сплавы, катализаторы и электроды готовились по примеру 1 и отличались от них только соотношением компонентов (см. таблицу),
Активность катализаторов оценивали при испытании их в составе кислородного электрода в матричном водород-кислородном топливном элементе при температуре 363-373 К и абсолютном давлении газов 0,39-0,41 МПа, использу в качестве электролита 9 М водный раствор гидроксида кали (КОН). За меру активности принималось напр жение кислородного электрода по отношению к платиносодеращему водородному электроду при нагрузке 0,2 А в пересчете
на 1 см2 его геометрической поверхности.
Коррозионна устойчивость таких элек- . тродов определ лась по известной методике в 9 М растворе КОН при 363-373 К в диапазоне всех возможных потенциалов ра
боты кислородного электрода в топливном элементе. За меру коррозионной устойчиЕО- стй катализаторов принималась максимальна скорость их растворени , рассчитанна по скорости накоплени серебра в растворе
электролита, так как наличи золота при пределе его обнаружени менее 0,1 мг/л ни в одном из растворов обнаружено не было. Экспериментальные данные по испытанию золото-серебр ных катализаторов в составе кислородных электродов щелочного топливного элемента, а также данные о максимальной скорости растворени этих катализаторов в электролите и об их удельной поверхности представлены в виде таблицы.
Дл сравнени приведены соответствующие результаты исследований дл золотого и серебр ного катализаторов.
Как видно из таблицы, катализаторы, кислородного электрода за вленного состава дл топливного элемента со щелочным электролитом обладают достаточно высокой коррозионной стойкостью и высокой активностью . Оптимальное количество золота в сплаве с серебром составл ет 10-70 мас.%. /
Уменьшение количества золота в сплаве ниже 10 мае; % ведет к уменьшению активности и коррозионной стойкости катализатора, а увеличение количества золота в сплаве выше 70 мае. % - к снижению
активности катализатора, хот его коррозионна устойчивость при этом существенно увеличиваетс .
Использование за вл емого катализатора кислородного электрода позволит значитёльно увеличить удельную мощность ЭХГ за счет возможности эксплуатации его в матричных топливных элементах при повышенных температуре и концентрации электролита; увеличить срок эксплуатации
топливных элементов за счет высокой коррозионной стойкости катализатора.
Ф о р м у л а и з о б р ет е н и
Катализатор кислородного электрода дл топливного элемента со щелочным электролитом , представл ющий собой сплав зо-: лота и серебра, отличающийс тем, что катализатор содержит указанные метал- лы при следующем соотношении, мае. %: .
Золото v Серебро
10-70 30-90
при этом катализатор представл ет собой гомогенный твердый раствор указанных металлов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4935173A RU1817706C (ru) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | Катализатор кислородного электрода дл топливного элемента со щелочным электролитом |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4935173A RU1817706C (ru) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | Катализатор кислородного электрода дл топливного элемента со щелочным электролитом |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU1817706C true RU1817706C (ru) | 1993-05-23 |
Family
ID=21573936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4935173A RU1817706C (ru) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | Катализатор кислородного электрода дл топливного элемента со щелочным электролитом |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU1817706C (ru) |
-
1991
- 1991-03-25 RU SU4935173A patent/RU1817706C/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Давт н O.K. Кинетика и катализ химических и электродных процессов. - Ереван: Изд. АН Арм нской ССР, 1984, с. 67. Коровин Н.В. Электрохимические генераторы, - М.: Энерги , 1974, с. 80. Завгородна Е.В., Илюшина Т.Ю., Поваров Ю.М. -Электрохими , 1977, т. 13, с. 388. Подшивалов С.А., Иванов Э.И., Муратов Л..И. и др.- Энергетические установки космических аппаратов. - М.: Энергоиздат, 1981, с. 124-128. Вишн кова Л.П., Голин Ю.Л., Данченко Н.М. и др. - Электрохими , 1977, т. 14, № 4, с.582. Патент US №4115322, юг. В 01J 21/18, опублик. 1978. Изобретение относитс к области электротехники, св занной с разработкой электрохимических генераторов тока (ЭХГ) и может быть использовано при изготовлении активного катализатора с высокой коррозионной устойчивостью, предназначенного дл формировани кислородного электрода топливного элемента, работающего со щелочным электролитом. За вл емый катализатор кислородного электрода дл топливного элемента со щелочным электролитом представл ет собой сплав золота и.с * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0450849B1 (en) | Catalyst material | |
| EP0355853B1 (en) | Supported platinum alloy electrocatalyst | |
| CA1161824A (en) | Noble metal-chromium alloy catalysts | |
| FI74743B (fi) | Foerfarande foer framstaellning av ett katalytiskt verksamt elektrodmaterial foer syrefoertaer-elektroder. | |
| EP0386764A2 (en) | Platinum alloy electrocatalyst | |
| NL8400034A (nl) | Ternaire oxydatiecel katalysatoren die platina en kobalt bevatten. | |
| NL8603172A (nl) | Geordende ternaire brandstofcelkatalysatoren bevattende platina en kobalt. | |
| GB2024868A (en) | Noble metal-refractorymetal alloys and method for making | |
| KR102360423B1 (ko) | 다공성 Ni-Fe-Al 촉매층이 형성된 알칼리 수전해용 양극 및 그 제조방법 | |
| GB2024501A (en) | Electrochemical cell electrodes incorporating noble metal -base metal alloy catalysts | |
| US4868073A (en) | Highly active catalyst and highly active electrode made of this catalyst | |
| JPH0219487A (ja) | サーメット層と該サーメット層の片側または両側の多孔質の金属層とより成る、電極を備えた隔膜としての複合体の製造方法 | |
| KR20020062933A (ko) | 비활성 양극을 이용한 순수 알루미늄의 전해질 제조 | |
| GB2242203A (en) | Catalyst material comprising platinum alloy supported on carbon | |
| US4294616A (en) | Electrical contacts | |
| US5538585A (en) | Process for producing gas electrode | |
| DE1290612B (de) | Verfahren zur Herstellung von Elektroden fuer Brennstoffelemente | |
| RU1817706C (ru) | Катализатор кислородного электрода дл топливного элемента со щелочным электролитом | |
| US4663010A (en) | Anode for electrochemical process | |
| CN113005481B (zh) | 一种电脱氧制备生物医用锌锆或镁锌锆合金的方法 | |
| JPS58171581A (ja) | 水素の電解製造法 | |
| EP0087185B1 (en) | Manufacture of electrode with lead base | |
| RU2220479C2 (ru) | Катализатор катода топливного элемента на основе золота | |
| US2189755A (en) | Metal composition | |
| RU2066900C1 (ru) | Катализатор кислородного электрода для топливного элемента с щелочным электролитом |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| REG | Reference to a code of a succession state |
Ref country code: RU Ref legal event code: MM4A Effective date: 20080326 |