Claims (23)
1. Электрод на основе углерода для электрохимического восстановления серы или кислорода, который включает фитиль электрода и находящуюся в электрическом контакте с ним структуру, включающую пористый активированный уголь в виде частиц, связанных полимерным связующим материалом, отличающийся тем, что толщина этой структуры составляет по меньшей мере 1 мм, активированный уголь в виде частиц получен из лигноцеллюлозного материала и имеет следующие свойства: размер частиц в диапазоне 200 - 850 мкм, объем пор 0,45 - 1,0 см3/г, площадь поверхности - в диапазоне 800 - 1500 м2/г, а связующее используют в количестве, не превышающем 25 мас. % в расчете на смесь активированного угля и связующего материала.1. A carbon-based electrode for the electrochemical reduction of sulfur or oxygen, which includes an electrode wick and a structure in electrical contact with it, comprising porous activated carbon in the form of particles bound by a polymeric binder material, characterized in that the thickness of this structure is at least 1 mm, the activated carbon particles obtained in the form of lignocellulosic material and has the following properties: particle size in the range of 200 - 850 microns, a pore volume of 0.45 - 1.0 cm 3 / g, surface area - in d apazone 800 - 1500 m 2 / g, and the binder is used in an amount not exceeding 25 wt. % based on a mixture of activated carbon and a binder.
2. Электрод по п. 1, где активированный уголь имеет размер частиц в диапазоне 200 - 600 мкм. 2. The electrode according to claim 1, where the activated carbon has a particle size in the range of 200 - 600 microns.
3. Электрод по п. 1 или 2, где активированный уголь имеет объем пор 0,6 - 0,7 см3/г.3. The electrode according to claim 1 or 2, where the activated carbon has a pore volume of 0.6 - 0.7 cm 3 / g
4. Электрод по любому из пп. 1-3, где активированный уголь имеет площадь поверхности в диапазоне 1000 - 1100 м2/г.4. The electrode according to any one of paragraphs. 1-3, where activated carbon has a surface area in the range of 1000 - 1100 m 2 / g
5. Электрод по любому из пп. 1-4, где толщина указанного поверхностного слоя составляет 2 - 5 мм. 5. The electrode according to any one of paragraphs. 1-4, where the thickness of the specified surface layer is 2 to 5 mm
6. Электрод по любому из пп. 1-5, где полимерным связующим материалом является полиэтилен, полипропилен или поливинилиденфторид. 6. The electrode according to any one of paragraphs. 1-5, where the polymeric binder material is polyethylene, polypropylene or polyvinylidene fluoride.
7. Электрод по любому из пп. 1-6, где связующее используют в количестве до 20 мас. %. 7. The electrode according to any one of paragraphs. 1-6, where the binder is used in an amount up to 20 wt. %
8. Электрод по п. 7, где связующим является полиэтилен высокого давления, который используют в количестве 5 - 15 мас. %. 8. The electrode according to claim 7, where the binder is high pressure polyethylene, which is used in an amount of 5 to 15 wt. %
9. Электрод по п. 7, где связующим является поливинилиденфторид, который используют в количестве 10 - 20 мас. %. 9. The electrode according to claim 7, where the binder is polyvinylidene fluoride, which is used in an amount of 10 to 20 wt. %
10. Электрод по п. 7, где связующим является полипропилен, который используют в количестве 5 - 15 мас. %. 10. The electrode according to claim 7, where the binder is polypropylene, which is used in an amount of 5 to 15 wt. %
11. Электрод по любому из пп. 1-10, который включает электропроводящий фитиль из углерод-полимерного композиционного материала, с которым непосредственно соединен слой активированного угля, связанного полимерным связующим. 11. The electrode according to any one of paragraphs. 1-10, which includes an electrically conductive wick of a carbon-polymer composite material, to which a layer of activated carbon bonded by a polymer binder is directly connected.
12. Электрод по п. 11, где композиционный фитиль включает полиэтилен высокого давления в соединении с порошком синтетического графита и сажей. 12. The electrode of claim 11, wherein the composite wick comprises high pressure polyethylene in combination with synthetic graphite powder and soot.
13. Электрод по любому из пп. 1-12, который является биполярным электродом. 13. The electrode according to any one of paragraphs. 1-12, which is a bipolar electrode.
14. Электрод по п. 13, где каждая поверхность биполярного электрода включает поверхностный слой толщиной по меньшей мере 1 мм, состоящий из активированного угля в виде частиц, связанных полимерным связующим материалом, как описано в п. 1. 14. The electrode according to claim 13, where each surface of the bipolar electrode includes a surface layer of at least 1 mm thick, consisting of activated carbon in the form of particles bound by a polymeric binder material, as described in paragraph 1.
15. Способ изготовления электрода на основе углерода по п. 1, который включает формирование смеси активированного угля в виде частиц, как описано в п. 1, с порошкообразным полимерным связующим материалом в количестве до 25 мас. % в расчете на массу смеси, наложение слоя указанной смеси на поверхность предварительно сформованного из углерод-полимерного композиционного материала электропроводящего фитиля электрода и напрессовывание указанной смеси в форме на фитиль электрода, чтобы сформировать на нем слой желаемой толщины. 15. A method of manufacturing a carbon-based electrode according to claim 1, which includes forming a mixture of activated carbon in the form of particles, as described in paragraph 1, with a powdered polymer binder in an amount of up to 25 wt. % based on the weight of the mixture, applying a layer of the mixture to the surface of the electroconductive wick of the electrode preformed from the carbon-polymer composite material and pressing the mixture into the wick of the electrode to form a layer of the desired thickness on it.
16. Способ по п. 15. где прессование в форме проводят при температуре в 150 - 250oС и давлении 0,5 - 5,0 МПа.16. The method according to p. 15. where pressing in the form is carried out at a temperature of 150 - 250 o C and a pressure of 0.5 - 5.0 MPa.
17. Способ изготовления электрода на основе углерода по п. 1. который включает формирование смеси активированного угля в виде частиц, как указано в п. 1, с порошкообразным полимерным связующим материалом в количестве до 25 мас. % в расчете на массу смеси, подачу этой смеси в форму или на полимерную подложку в виде листа, воздействие на эту смесь теплом и давлением, чтобы сформовать лист, и соединение предварительно сформованного листа прямо или косвенно с листом предварительно сформованного углерод-полимерного композиционного материала для электропроводящего фитиля и последующую нарезку соединенной сборки на части желаемого размера, или же нарезку предварительно сформованного листа на части желаемого размера с образованием плиток и приведение этих предварительно сформованных плиток прямо или косвенно в электрический контакт с отдельными предварительно сформованными из углерод-полимерного композиционного материала электропроводящими фитилями электродов. 17. A method of manufacturing a carbon-based electrode according to claim 1. which comprises forming a mixture of activated carbon in the form of particles, as described in paragraph 1, with a powdered polymer binder in an amount of up to 25 wt. % based on the weight of the mixture, feeding this mixture into a mold or onto a polymer substrate in the form of a sheet, exposing the mixture to heat and pressure to form a sheet, and joining the preformed sheet directly or indirectly with a sheet of preformed carbon-polymer composite material for conductive wick and the subsequent cutting of the connected assembly into parts of the desired size, or cutting a preformed sheet into parts of the desired size with the formation of tiles and bringing these in advance After they are formed, directly or indirectly into electrical contact with individual electrically conductive wicks of the electrodes that are preformed from the carbon-polymer composite material.
18. Способ по п. 17, где между предварительно отформованным листом или плиткой и фитилем электрода помещают промежуточную электротехническую ткань. 18. The method according to p. 17, where between the preformed sheet or tile and the wick of the electrode is placed an intermediate electrical fabric.
19. Способ по п. 17 или 18, где соединение осуществляют путем применения тепла и давления. 19. The method according to p. 17 or 18, where the connection is carried out by applying heat and pressure.
20. Электрохимическое устройство, которое включает отдельную ячейку или набор ячеек, где каждая ячейка имеет положительный отсек. содержащий положительный электрод и электролит, и отрицательный отсек, содержащий отрицательный электрод и электролит, причем положительный и отрицательный отсеки отделены друг от друга катионообменной мембраной, а отрицательным электродом является электрод на основе углерода по п. 1. 20. An electrochemical device that includes a single cell or a set of cells, where each cell has a positive compartment. containing a positive electrode and an electrolyte, and a negative compartment containing a negative electrode and an electrolyte, the positive and negative compartments being separated from each other by a cation exchange membrane, and the negative electrode is a carbon based electrode according to claim 1.
21. Электрохимическое устройство по п. 20, которое является устройством для аккумулирования энергии и/или энергоснабжения. 21. The electrochemical device according to claim 20, which is a device for storing energy and / or energy supply.
22. Применение электрода на основе углерода по п. 1 в способе, который включает электрохимическое восстановление серы или кислорода. 22. The use of a carbon based electrode according to claim 1 in a method that includes electrochemical reduction of sulfur or oxygen.
23. Применение по п. 22, где указанный способ является способом электрохимического аккумулирования энергии, включающим окислительно-восстановительную реакцию сульфид/полисульфид. 23. The use of claim 22, wherein said method is an electrochemical energy storage method comprising the redox sulfide / polysulfide reaction.