RU1840850C - Способ изготовления электродов в ячейках с твёрдым электролитом - Google Patents
Способ изготовления электродов в ячейках с твёрдым электролитомInfo
- Publication number
- RU1840850C RU1840850C SU1525100/07A SU1525100A RU1840850C RU 1840850 C RU1840850 C RU 1840850C SU 1525100/07 A SU1525100/07 A SU 1525100/07A SU 1525100 A SU1525100 A SU 1525100A RU 1840850 C RU1840850 C RU 1840850C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- oxygen
- electrode
- cells
- decomposition
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y02E60/521—
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для создания топливных элементов, для разложения кислородосодержащих газов для получения кислорода, разложения воды для получения водорода и т.д. Техническим результатом является повышение стабильности работы электрода. В способе изготовления топливного электрода в ячейках с твердым электролитом, при котором пропитывают подложку раствором соли металла с последующей прокалкой, в качестве указанного раствора соли применяют насыщенный раствор соли церия (нитрат церия-аммония - Ce(NH4)(NO3)3).
Description
Настоящее изобретение относится к способу изготовления электродов в ячейках с твердым окисным электролитом, используемых для создания топливных элементов, для разложения кислородсодержащих газов с целью получения кислорода, разложение воды для получения водорода и т.д.
Известно несколько способов изготовления электродов на. твердых электролитах. Наиболее распространенным является нанесение на электролит взвеси металлических порошков (Pt, Pd, Co, Ni) без добавок или с добавками порошка электролита с последующим припеканием их при высокой температуре, способ изготовления двухслойного электрода /М.В.Перфильев, Авторское свидетельство №225944 с приоритетом от 22 июля 1966 г./, а также "сульфидный" способ /M.B.Глумов, А.Д.Неуймин, С.Ф.Пальгуев, Б.Л.Кузин. Авторское свидетельство СССР № 1709655, опубл. в БИ № 32-1999 г./, заключающиеся в образовании низкоплавного сульфида некоторых металлов и затем последующего их восстановления в атмосфере восстановительных газов. Электроды, получаемые первым и вторым способами, имеют значительную поляризацию, особенно при работе их в восстановительных атмосферах (смеси газов CO+CO2, H2+H2O).
Поляризация уменьшается при анодной обработке их током в атмосфере кислорода, приводящей в результате выделения на аноде кислорода под большим давлением к образованию пор в электроде /М.В.Перфильев, С.Ф.Пальгуев: Труды ин-та электрохимии УФ АН СССР, вып.6, 107, 1065 г., а также после формирования в них второго мелкодисперсного слоя при катодной обработке электрода в атмосфере водорода /авторское свидетельство №225944, см. выше/. Однако и после этого поляризация электродов остается высокой, особенно при температурах 800-900°С.
Изготовление электродов сульфидным способом наряду с рядом существенных преимуществ имеет и ряд недостатков, таких как довольно усложненная технология, требующая использования сероводорода и водорода, ограниченность применения, так как пригодна лишь для металлов, имеющих низкую температуру плавления сульфидов (например, из Pt таким способом электрод изготовить нельзя), в большинстве случаев требует герметичного разделения анодного и катодного пространств при изготовлении электродов.
Цель настоящего изобретения состояла в создании малополяризуемого электрода.
Согласно изобретению, поставленная цель достигается введением в электроды окислов, активных по отношению к реакции гетерогенного обмена кислорода из газовой фазы. Введение окислов осуществляется пропиткой электродов насыщенным раствором кислородсодержащих солей активирующих добавок, которые при разогреве ячеек разлагаются с образованием окислов.
В качестве активирующих добавок берутся металлы, которые в условиях работы электродов имеют окислы переменного состава. Для электродов, работающих в атмосфере кислорода, это, например, окислы лантана, урана, меди. Для электродов, работающих в восстановительной атмосфере (смеси газов CO+CO2, H2+H2O), это будут окислы урана, ниобия, церия и т.д. Обработанные указанным способом электроды имеют малую поляризацию.
Предлагаемый способ активации электродов был апробирован в лабораторных условиях в институте электрохимии УФ АН СССР. Ниже приводятся результаты этих испытаний.
1. Испытание электрода в ячейке с электролитом в форме таблетки
В качестве примера ниже приводятся результаты испытания одной из ячеек с электродами, изготовленными предлагаемым способом.
На таблетку электролита состава 0,9ZrO2 0,1Y2O3 диаметром 18 мм наносили к виде взвеси в спирте слой толщиной в несколько десятков микрон и поверхностью 0,65 см2 смеси тонкоизмельченных порошков платины 85% по весу и 15% керамики того же состава, что и электролит. Нанесенную электродную массу высушивали и припекали при температуре 1500°C в атмосфере воздуха в течение 2-3 часов.
Далее на основе этой таблетки организовывали электрохимическую ячейку и проводили анодную обработку электродов, пропуская в атмосфере кислорода при температуре 900°C ток плотностью 0,5 А/см2 сначала в одну, затем в другую сторону. После этого газовую атмосферу в ячейке меняли на водород и проводили "катодную" обработку электродов, для чего снова пропускали ток плотностью порядка 0,3 А/см2 как в одну, так и в другую сторону. При этом приходилось смотреть за тем, чтобы не происходило восстановление электролита. При появлении восстановления ток электролиза уменьшали.
После обработки электроды в атмосфере смеси газов CO+CO2 имели следующие характеристики: при температуре 800°C и плотности тока 100 А/см2 катодная поляризация составляла 650 мВ; при 900°C и плотностях тока 100 и 150 мА/см2 - соответственно 450 и 800 мВ.
Затем ячейку охлаждали, электроды кисточкой смачивали насыщенным раствором нитрата церий-аммония, подсушивали и проводили разогрев ячейки до рабочей температуры, одновременно продувая через рабочее пространство ячейки воздух для удаления газообразных продуктов разложения соли. После установления рабочей температуры провели повторное измерение поляризации электродов, которая в атмосфере смеси газов CO+CO2 для катода составила при 800°C и плотностях тока 100 и 200 мА/см2 соответственно 70 и 150 мВ; при 900°C и плотностях тока 100 и 200 мА/см2 соответственно 20 и 50 мВ.
Как следует из приведенных данных, поляризация электродов после введения в них активирующей добавки снизилась в 10-20 раз. Такие электроды при плотности тока 300 мА/см2 имеют катодную поляризацию при 800°C - 220 мВ; при 900° - около 100 мВ.
2. Испытание электродов на длительность работы
Чтобы проверить, сохраняется ли активность электродов, обусловленная введением в них активирующего окисла, длительное время, было проведено длительное испытание ячейки с активированным катодом. Электролит был взят в виде пробирки. Катодом служил наружный никелевый металлокерамический электрод состава 75% весовых никеля и 25% электролита, который припекался при температуре 1400°С 2 часа в атмосфере смеси газов CO+CO2. Введение активирующей добавки в электрод проводили способом, описанным выше. Ячейка использовалась для проведения. процесса электрохимического разложения углекислого газа до окиси углерода с целью получения кислорода. Она проработала непрерывно 1100 часов без ухудшения характеристик.
До введения в электрод активирующей добавки ячейка при напряжении на ней 2,0 в позволяла пропускать ток плотностью 35 мА/см2 при 800°C и 95 мА/см2 при 900°C. После введения активирующей добавки эти плотности тока соответственно возросли до 80 мА/см2 при 800°C и до 180 мА/см2 при 900°C, т.е. увеличились примерно в 2 раза. С уменьшением толщины электролита улучшение характеристик ячеек будет еще более значительным.
Claims (1)
- Способ изготовления топливного электрода для высокотемпературного топливного элемента с твердым окисным электролитом путем пропитки подложки раствором соли металла и последующей прокалки, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности работы электрода, в качестве указанного раствора соли применяют насыщенный раствор соли церия (нитрат церий-аммония - Ce(NH4)(NO3)3).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU1525100/07A RU1840850C (ru) | 1970-10-12 | 1970-10-12 | Способ изготовления электродов в ячейках с твёрдым электролитом |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU1525100/07A RU1840850C (ru) | 1970-10-12 | 1970-10-12 | Способ изготовления электродов в ячейках с твёрдым электролитом |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1840850C true RU1840850C (ru) | 2013-01-20 |
Family
ID=48806281
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU1525100/07A RU1840850C (ru) | 1970-10-12 | 1970-10-12 | Способ изготовления электродов в ячейках с твёрдым электролитом |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1840850C (ru) |
-
1970
- 1970-10-12 RU SU1525100/07A patent/RU1840850C/ru active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3291753A (en) | Catalyst preparation | |
Rasiyah et al. | A Mechanistic Study of Oxygen Evolution on NiCo2 O 4: I. Formation of Higher Oxides | |
US3212930A (en) | Porous carbon electrode preparation | |
EP0004169A2 (en) | Electrochemical cell with an electrode having deposited thereon an electrocatalyst; preparation of said cell | |
US20190106796A1 (en) | Electrochemical oxidation of aromatic aldehydes in acidic media | |
Mahato et al. | Linear Potential Sweep of Lead‐Acid Battery Electrodes Containing Trace Te, Sb, As, Co, and Ni | |
JPS589989A (ja) | オゾン製造用電解セルおよびこのセルを用いたオゾン製造方法 | |
US1442238A (en) | Electrolytic apparatus | |
RU1840850C (ru) | Способ изготовления электродов в ячейках с твёрдым электролитом | |
US3196050A (en) | Method of preparing a catalyst impregnated carbon electrode | |
NO153376B (no) | Oksygendepolarisert katode og anvendelse derav | |
EP0655795A2 (de) | Brennstoffzelle und Verfahren zur Herstellung der Anode | |
Pavese et al. | Oxidation of formic acid on palladium anodes in acidic medium. Effect of Pd (II) ions | |
US3239383A (en) | Fuel cell process | |
US3507701A (en) | Process of using fuel cell including tungsten oxide catalyst | |
US3468717A (en) | Electrodes having an intimate mixture of platinum and a second metal | |
Enache et al. | Anodic Oxidation of Sulphite in Alkaline Solutions on Skeletal Nickel Electrode. I. Voltammetric Studies | |
US3261717A (en) | Process of operating a fuel cell containing inorganic acid electrolyte | |
CN115011993A (zh) | 具有分级结构的铋基电催化剂及其制备和在电还原二氧化碳中的应用 | |
Roethlein et al. | The Electrochemical Oxidation of Adsorbed Hydrogen and Carbon Monoxide on Noble Metals and Their Alloys | |
Adams et al. | A new electrolyte for hydrocarbon air fuel cells | |
JPS5975569A (ja) | 燃料電池の保管方法 | |
US3615840A (en) | Fuel cell and fuel cell electrode comprising a sulfurated compound of tungsten and oxygen | |
US3287172A (en) | Electrode and method for preparation thereof | |
KR20220074293A (ko) | 백금계 전극의 제조방법 |