RU2077094C1 - Gas-diffusion electrode for chemical cells - Google Patents

Gas-diffusion electrode for chemical cells Download PDF

Info

Publication number
RU2077094C1
RU2077094C1 RU9494045471A RU94045471A RU2077094C1 RU 2077094 C1 RU2077094 C1 RU 2077094C1 RU 9494045471 A RU9494045471 A RU 9494045471A RU 94045471 A RU94045471 A RU 94045471A RU 2077094 C1 RU2077094 C1 RU 2077094C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
carbon
current
hydrophobic
water
Prior art date
Application number
RU9494045471A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94045471A (en
Inventor
Владимир Владимирович Бекеш
Александр Иванович Груздев
Виктор Егорович Конев
Владимир Алексеевич Матвеев
Виктор Георгиевич Милеев
Георгий Ваграмович Серопян
Владимир Леонидович Туманов
Николай Николаевич Цыренщиков
Original Assignee
Владимир Владимирович Бекеш
Александр Иванович Груздев
Виктор Егорович Конев
Владимир Алексеевич Матвеев
Виктор Георгиевич Милеев
Георгий Ваграмович Серопян
Владимир Леонидович Туманов
Николай Николаевич Цыренщиков
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 Владимир Владимирович Бекеш, Александр Иванович Груздев, Виктор Егорович Конев, Владимир Алексеевич Матвеев, Виктор Георгиевич Милеев, Георгий Ваграмович Серопян, Владимир Леонидович Туманов, Николай Николаевич Цыренщиков filed Critical Владимир Владимирович Бекеш
Priority to RU9494045471A priority Critical patent/RU2077094C1/en
Publication of RU94045471A publication Critical patent/RU94045471A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2077094C1 publication Critical patent/RU2077094C1/en

Links

Classifications

    • 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

  • Inert Electrodes (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)

Abstract

FIELD: metal air current supplies. SUBSTANCE: electrode has catalytic active layer, water-repelling layer of mixture of activated carbon and water-repelling polymer, carbonic-material current-collecting layer of carbon-graphite material, such as felt, gauze, cloth, porous or perforated tape. Current-collecting layer may be placed between active and water-repelling layers, or on water-repelling layer side. EFFECT: facilitated manufacture, reduced cost. 6 dwg

Description

Изобретение относится к электрохимии и может быть использовано в производстве воздушно-металлических источников тока. The invention relates to electrochemistry and can be used in the manufacture of air-metal current sources.

Известен газодиффузионный электрод, представляющий собой токоотвод в виде металлической сетки, к обеим сторонам которого прижаты активные слои, один из которых образован нетканым волокнистым углеродным материалом и фторопластовым связующим, а второй пористой гидрофобной полимерной пленкой, проницаемой для кислорода, но непроницаемой для электролита [1]
Известен газодиффузионный электрод, включающий активный слой, состоящий из активированного угля и гидрофобного полимера, гидрофобный слой, состоящий из полиэтилена, и токоотвод, выполненный в виде металлической сетки [2]
Наиболее близким к данному изобретению является газодиффузионный электрод, включающий углеродную ткань с открытыми порами, на которую с одной из сторон нанесен активный слой из смеси углерода и катализатора из благородных металлов с гидрофобным связующим, а с противоположной стороны нанесен гидрофобный слой из смеси некаталитического углерода с гидрофобным связующим, при этом каждый из слоев проникает в поры углеродной ткани на глубину, меньшую чем, толщина этой ткани [3]
Недостатком известного газодиффузионного электрода является его высокая стоимость вследствие использования относительно дорогостоящих материалов и невысокой технологичности его изготовления.A gas diffusion electrode is known, which is a down conductor in the form of a metal grid, the active layers are pressed to both sides, one of which is formed by a nonwoven fibrous carbon material and a fluoroplastic binder, and the second is a porous hydrophobic polymer film permeable to oxygen but impermeable to electrolyte [1]
Known gas diffusion electrode, comprising an active layer consisting of activated carbon and a hydrophobic polymer, a hydrophobic layer consisting of polyethylene, and a collector made in the form of a metal mesh [2]
Closest to this invention is a gas diffusion electrode comprising an open-pore carbon fabric on which an active layer of a mixture of carbon and a catalyst of noble metals with a hydrophobic binder is applied on one side and a hydrophobic layer of a mixture of non-catalytic carbon with hydrophobic is applied on the opposite side. binder, while each of the layers penetrates into the pores of the carbon fabric to a depth less than the thickness of this fabric [3]
A disadvantage of the known gas diffusion electrode is its high cost due to the use of relatively expensive materials and the low manufacturability of its manufacture.

Задачей изобретения является снижение стоимости газодиффузионного электрода за счет использования более дешевых материалов и повышения технологичности его изготовления. Указанный технический результат достигается тем, что в газодиффузионном электроде, включающем каталитически-активный слой, гидрофобный слой из смеси неактивированного углерода и гидрофобного полимера, токоотводящий слой из углеродистого материала, активный слой выполнен из смеси активированного угля и гидрофобного полимера, а в качестве углеродистого материала токоотводящего слоя взят углеграфитовый материал в виде войлока, сетки, ткани, пористой или перфорированной ленты. The objective of the invention is to reduce the cost of a gas diffusion electrode through the use of cheaper materials and increase the manufacturability of its manufacture. The specified technical result is achieved in that in a gas diffusion electrode including a catalytically active layer, a hydrophobic layer of a mixture of non-activated carbon and a hydrophobic polymer, a current-removing layer of carbon material, the active layer is made of a mixture of activated carbon and a hydrophobic polymer, and as a carbon material of a current-removing layer taken carbon graphite material in the form of felt, mesh, fabric, porous or perforated tape.

Гидрофобный слой расположен между активным слоем и токоотводящим слоем. A hydrophobic layer is located between the active layer and the collector layer.

Шаг между отверстиями в сетке или в перфорированной ленте токоотводящего слоя составляет от 1,1 до 5 величин этих отверстий и равен 0,3-10 мм. The step between the holes in the grid or in the perforated tape of the current-conducting layer is from 1.1 to 5 sizes of these holes and is equal to 0.3-10 mm.

Углеграфитовые материалы получены с использованием пиролиза гидрата целлюлозы (вискозы). Carbon-graphite materials were obtained using the pyrolysis of cellulose hydrate (viscose).

Содержание углерода в углеграфитовых материалах составляет не менее 96% Пиролиз гидрата целлюлозы проведен при температурах 2100-2400oС.The carbon content in carbon-graphite materials is not less than 96%. The pyrolysis of cellulose hydrate was carried out at temperatures of 2100-2400 o C.

Пример 1. На графитированную сетку, изготовленную пиролизом вискозного корда при температуре 2200oC (диаметр нити 0,2 мм, размер окна 0,4х0,4 мм), последовательно нанесены гидрофобный слой (технический углерод 80 мас. полиэтилен 20 мас.) толщиной 0,3 мм и активный слой (активированный уголь 95 мас. полиэтилен 5 мас.) толщиной 0,2 мм, после чего сформированный электрод прокатан между валками до толщины 0,7 мм.Example 1. On a graphite grid made by pyrolysis of viscose cord at a temperature of 2200 o C (thread diameter 0.2 mm, window size 0.4x0.4 mm), a hydrophobic layer (carbon black 80 wt. Polyethylene 20 wt.) Thick 0.3 mm and the active layer (activated carbon 95 wt. Polyethylene 5 wt.) A thickness of 0.2 mm, after which the formed electrode is rolled between the rollers to a thickness of 0.7 mm

Пример 2. На графитированную тканевую основу, изготовленную пиролизом вискозных волокон при температуре 2400oС (толщина 0,3 мм), с противоположных сторон нанесены гидрофобный слой (технический углерод 80 мас. полиэтилен 20 мас.) толщиной 0,3 мм и активный слой (активированный уголь 95 мас. полиэтилен 5 мас.) толщиной 0,2 мм, после чего сформированный электрод прокатан между валками до толщины 0,7 мм.Example 2. On a graphite fabric base made by pyrolysis of viscose fibers at a temperature of 2400 o C (thickness 0.3 mm), a hydrophobic layer (carbon black 80 wt. Polyethylene 20 wt.) 0.3 mm thick and an active layer are applied on opposite sides (activated carbon 95 wt. polyethylene 5 wt.) a thickness of 0.2 mm, after which the formed electrode is rolled between the rollers to a thickness of 0.7 mm

Пример 3. На перфорированную ленту из технического углерода (толщина 0,4 мм, диаметр отверстий 2 мм, шаг между отверстиями 3 мм) с противоположных сторон нанесены гидрофобный слой (технический углерод 80 мас. полиэтилен 20 мас. ) толщиной 0,3 мм иактивный слой (активированный уголь 95 мас. полиэтилен 5 мас.) толщиной 0,2 мм, после чего сформированный электрод прокатан между валками до толщины 0,8 мм. Example 3. On a perforated carbon black tape (thickness 0.4 mm, hole diameter 2 mm, pitch between holes 3 mm), a hydrophobic layer (carbon black 80 wt. Polyethylene 20 wt.) 0.3 mm thick and active a layer (activated carbon 95 wt. polyethylene 5 wt.) a thickness of 0.2 mm, after which the formed electrode is rolled between the rollers to a thickness of 0.8 mm

Изготовленные описанными выше способами газодиффузионные электроды были испытаны в электрохимических ячейках с анодами из магниевого сплава МА-5 и 3-молярным раствором NaCl в воде в качестве электролита при плотностях тока до 50 мА/см2.The gas diffusion electrodes made by the methods described above were tested in electrochemical cells with MA-5 magnesium alloy anodes and a 3 molar solution of NaCl in water as an electrolyte at current densities of up to 50 mA / cm 2 .

Claims (5)

1. Газодиффузионный электрод, включающий каталитически активный слой, гидрофобный слой из смеси неактивированного углерода и гидрофобного полимера, токоотводящий слой из углеродистого материала, отличающийся тем, что активный слой выполнен из смеси активированного угля и гидрофобного полимера, а в качестве углеродистого материала токоотводящего слоя взят углеграфитовый материал в виде войлока, сетки, ткани, пористой или перфорированной ленты. 1. A gas diffusion electrode comprising a catalytically active layer, a hydrophobic layer of a mixture of non-activated carbon and a hydrophobic polymer, a current-removing layer of carbon material, characterized in that the active layer is made of a mixture of activated carbon and a hydrophobic polymer, and carbon graphite is taken as the carbon material of the current-removing layer material in the form of felt, mesh, fabric, porous or perforated tape. 2. Электрод по п.1, отличающийся тем, что гидрофобный слой расположен между активным слоем и токоотводящим слоем. 2. The electrode according to claim 1, characterized in that the hydrophobic layer is located between the active layer and the collector layer. 3. Электрод по пп.1 и 2, отличающийся тем, что шаг между отверстиями в сетке или в перфорированной ленте токоотводящего слоя составляет 1,1 5,0 величинам этих отверстий и равен 0,3 10,0 мм. 3. The electrode according to claims 1 and 2, characterized in that the step between the holes in the grid or in the perforated tape of the collector layer is 1.1 to 5.0 the magnitude of these holes and is equal to 0.3 10.0 mm 4. Электрод по пп.1 3, отличающийся тем, что содержание углерода в углеграфитовых материалах составляет не менее 96%
5. Электрод по пп.1 4, отличающийся тем, что углеграфитовые материалы получены с использованием пиролиза гидрата целлюлозы (вискозы).4. The electrode according to claims 1 to 3, characterized in that the carbon content in carbon-graphite materials is at least 96%
5. The electrode according to claims 1 to 4, characterized in that the carbon-graphite materials are obtained using the pyrolysis of cellulose hydrate (viscose). 6. Электрод по п. 5, отличающийся тем, что пиролиз гидрата целлюлозы проведен при 2100 2400oС.6. The electrode according to p. 5, characterized in that the pyrolysis of cellulose hydrate is carried out at 2100 2400 o C.
RU9494045471A 1994-12-28 1994-12-28 Gas-diffusion electrode for chemical cells RU2077094C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU9494045471A RU2077094C1 (en) 1994-12-28 1994-12-28 Gas-diffusion electrode for chemical cells

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU9494045471A RU2077094C1 (en) 1994-12-28 1994-12-28 Gas-diffusion electrode for chemical cells

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94045471A RU94045471A (en) 1996-06-27
RU2077094C1 true RU2077094C1 (en) 1997-04-10

Family

ID=20163543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU9494045471A RU2077094C1 (en) 1994-12-28 1994-12-28 Gas-diffusion electrode for chemical cells

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2077094C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2510548C1 (en) * 2012-08-16 2014-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") Method of making electrode base for chemical cell from carbon felt using asymmetrical alternating current
RU2561720C1 (en) * 2011-12-26 2015-09-10 Торэй Индастриз, Инк. Gas diffusion medium for fuel element, membrane-electrode block and fuel element
RU2672854C1 (en) * 2017-11-09 2018-11-20 Дмитрий Николаевич Галушкин Method of manufacturing the basis of the electrode of a chemical source of a current from a carbon tissue using a variable asymmetric current

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент США N 5053375, кл. H 01 M 4/88, 1991. Авторское свидетельство СССР N 445947, кл. H 01 M 4/86, 1984. Патент США N 4647359, кл. C 25 B 11/12, 1987. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2561720C1 (en) * 2011-12-26 2015-09-10 Торэй Индастриз, Инк. Gas diffusion medium for fuel element, membrane-electrode block and fuel element
RU2510548C1 (en) * 2012-08-16 2014-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") Method of making electrode base for chemical cell from carbon felt using asymmetrical alternating current
RU2672854C1 (en) * 2017-11-09 2018-11-20 Дмитрий Николаевич Галушкин Method of manufacturing the basis of the electrode of a chemical source of a current from a carbon tissue using a variable asymmetric current

Also Published As

Publication number Publication date
RU94045471A (en) 1996-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4091176A (en) Porous electrode
KR101132065B1 (en) Structures for gas diffusion materials and method for their fabrication
CN1166020C (en) Gas diffusion electrode for polymer electrolyte membrane fuel cells
JP3773325B2 (en) Gas diffusion layer material for polymer electrolyte fuel cell and its joined body
US9938627B2 (en) Gas permeable electrode and method of manufacture
KR930000425B1 (en) Flexible fuel cell electrode plate
US4585711A (en) Hydrogen electrode for a fuel cell
US3600230A (en) Gas-depolarized cell with hydrophobic-resin-containing cathode
RU2077094C1 (en) Gas-diffusion electrode for chemical cells
JPH026190B2 (en)
US4564427A (en) Circulating electrolyte electrochemical cell having gas depolarized cathode with hydrophobic barrier layer
JPS59219861A (en) Porous electrode
JP4177697B2 (en) Polymer membrane electrode assembly and polymer electrolyte fuel cell
Gülzow et al. Preparation of gas diffusion electrodes with silver catalysts for alkaline fuel cells
KR100392922B1 (en) Fuel cell
AU672276B2 (en) Air- or oxygen diffusion electrode
JP2005317240A (en) Carbon fiber unwoven fabric, gas diffusion body, membrane-electrode junction, and fuel cell
RU2077095C1 (en) Gas-diffusion electrode
JP2003217599A (en) Solid polymer type fuel cell
JPS5944749B2 (en) gas diffusion electrode
US4636274A (en) Method of making circulating electrolyte electrochemical cell having gas depolarized cathode with hydrophobic barrier layer
JP4423063B2 (en) Membrane / electrode assembly and polymer electrolyte fuel cell using the same
RU2074459C1 (en) Electrochemical cell gas-diffusion electrode
JPS6051505A (en) Gas selective composite membrane
JPH0757742A (en) Gas diffusion electrode