RU2510548C1 - Способ изготовления основы электрода химического источника тока из углеродного войлока с использованием переменного асимметричного тока - Google Patents
Способ изготовления основы электрода химического источника тока из углеродного войлока с использованием переменного асимметричного тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2510548C1 RU2510548C1 RU2012135360/07A RU2012135360A RU2510548C1 RU 2510548 C1 RU2510548 C1 RU 2510548C1 RU 2012135360/07 A RU2012135360/07 A RU 2012135360/07A RU 2012135360 A RU2012135360 A RU 2012135360A RU 2510548 C1 RU2510548 C1 RU 2510548C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alternating current
- current
- carbon felt
- asymmetrical alternating
- electrolyte
- Prior art date
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
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для изготовления электродов химических источников тока, например для щелочных и кислотных аккумуляторов. Согласно изобретению углеродный войлок, обладающий электронной проводимостью, гальванически металлизируют в каком-либо стандартном электролите переменным асимметричным током при соотношении амплитуд катодного и анодного импульсов тока γ и соотношении длительностей катодного и анодного импульсов τ, определяемых индивидуально для каждого типа электролита и углеродного войлока с помощью двухфакторного эксперимента в интервалах γ=1,1÷5 и τ=0,1÷0,9 соответственно, среднее значение переменного асимметричного тока выбирают в соответствии с требованиями используемого электролита, частота переменного асимметричного тока может быть любая в интервале от 1 Гц до 100 кГц. Техническим результатом изобретения является: упрощение технологического процесса изготовления пористых электродов, сокращение расхода необходимых материалов за счет устранения нестабильных стадий активации и химической металлизации войлочной основы, повышение качества изготовленных электродов, создание различных профилей металлизации по глубине пористых электродов.
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для изготовления электродов химических источников тока, например для щелочных и кислотных аккумуляторов.
Известен способ изготовления электродов химических источников тока [Заявка ФРГ N 4004106, кл. H01M 4/75, 1991.], который состоит в активации нетканого полотна из полимерных, например полиолефиновых, волокон в растворе, содержащем олово и палладий; химическом никелировании полотна и гальваническом никелировании.
Недостатком способа является использование больших количеств олова и применение дорогостоящего палладия. Расход палладия в случае металлизации волокнистых материалов оказывается особенно большим из-за развитой металлизируемой поверхности. Кроме того, при металлизации подготовленного таким образом полимерного волокнистого материала высока вероятность разложения раствора металлизации на случайно попавших в раствор с поверхности полимера частицах палладия.
В качестве прототипа выбран способ [патент РФ №№2054758 МПК H01M 4/80, H01M 10/28, 1996.] изготовления основы электрода химического источника тока. Согласно изобретению, основу из нетканого волокнистого полимерного материала с обменной емкостью по катионам 0,5-6 мг-экв/г активируют насыщением ионами никеля с последующей обработкой водным раствором борогидрида щелочного металла при концентрации 0,1-1,2 г/л при температуре 15-70°C в течение 0,5-30 мин, после чего проводят химическую и гальваническую металлизацию. Недостатком изобретения является то, что он требует нескольких подготовительных стадий перед химической и гальванической металлизацией. Причем качество каждой стадии сильно зависит от свойств нетканого волокнистого полимерного материала, в частности от его обменной емкости по катионам, что приводит разбросу в качестве уже готовых металлизированных электродов.
Задачей изобретения является создание способа изготовления металлизированных электродов для химических источников тока без дополнительной неустойчивой стадии активизации.
Поставленная задача решалась благодаря тому, что в известном способе гальванической металлизации поверхности волокнистого материала, полимерный волокнистый материал был заменен на углеродный войлок, обладающий электронной проводимостью, а гальваническая металлизация велась переменным асимметричным током при соотношении амплитуд катодного и анодного импульсов токов у и соотношении длительностей катодного и анодного импульсов т определяемых индивидуально для каждого типа электролита и углеродного войлока с помощью двухфакторного эксперимента в интервалах γ=1,1÷5 и τ=0,1÷0,9 соответственно, при этом среднее значение переменного асимметричного тока выбиралось в соответствии с требованиями используемого электролита, а частота переменного асимметричного тока выбиралась любая в интервале от 1 Гц до 100 кГц.
Если металлизировать углеродный войлок с использованием постоянного тока, то в основном металлизируются поверхностные слои войлочного электрода, а в глубине электрода войлок почти не металлизируется. Это связано с тем, что ток металлизации войлока экспоненциально убывает в глубь пористого электрода [Галушкин Н.Е., Кудрявцев Ю.Д. Исследование глубины проникновения электрохимического процесса в пористых электродах // Электрохимия. - 1994. - Т.30, N3. - С.382-387]. Причем после металлизации поверхностных слоев войлочного электрода их проводимость становится много выше не металлизированного войлока внутри электрода, что еще более способствует дальнейшему оседанию металла именно на поверхности.
Как показали исследования [Кукоз Ф.И, Кудрявцев Ю.Д., Галушкин Н.Е. Распределение количества прошедшего электричества в пористом электроде при поляризации переменным асимметричным током // Электрохимия. - 1989. - Т.35, - N7. - С.759-765] использование переменного асимметричного тока позволяет получать любое распределение количества прошедшего электричества по глубине пористых электродов, в том числе и равномерное. В этом случае углеродный войлок будет равномерно металлизироваться по всей его глубине. Частота асимметричного переменного тока не имеет большого значения в интервале от 1 герца до 100 килогерц [Галушкин Н.Е., Кудрявцев Ю.Д. Влияние частоты внешнего тока на распределение количества прошедшего электричества по глубине пористого электрода // Электрохимия. - 1993. - Т.29, N10. - С.1192-1195].
Сущность предложенного способа заключается в следующем. Согласно исследованиям [Кукоз Ф.И, Кудрявцев Ю.Д., Галушкин Н.Е. Распределение количества прошедшего электричества в пористом электроде при поляризации переменным асимметричным током // Электрохимия. - 1989. - Т.35, -N7. - С.759-765] распределение тока по глубине пористого электрода зависит от соотношения амплитуд катодного и анодного импульсов тока γ (причем γ>1) и соотношения длительностей катодного и анодного импульсов тока τ, которые в свою очередь зависят от типа электродов из толщины, пористости и т.д. Поэтому оптимальные значения γ, τ, дающие равномерное распределение тока заряда по глубине пористых электродов, имеют разные значения для различных типов углеродных войлочных электродов и могут быть найдены только экспериментально.
Ниже приведен пример осуществления предлагаемого способа.
Для изготовления металлизированной основы, например оксидно-никелевого электрода никель кадмиевого аккумулятора, был использован углеродный войлок марки НТМ-200М ТУ 3497-010-04668002-2004 с толщиной полотна 3 мм. Металлизация производилась гальванически в стандартной ванне Уотса до содержания никеля 0,5 г/см3. Параметры асимметричного переменного тока: плотность катодных импульса тока 17,5 А·дм-2, плотность анодных импульсов тока 20 А·дм-2, длительность катодных импульсов 20 мс, длительность анодных импульсов 10 мс В результате получается металлическая войлочная матрица с равномерным покрытием по всей глубине пористого электрода с толщиной покрытия 4 мкм.
Используемый способ изготовления основы электрода химического источника тока с использованием переменного асимметричного тока по сравнению с существующими способами имеет следующие преимущества:
1. Не использует нестабильные стадии активации и химической металлизации войлочной основы, что упрощает технологический процесс изготовления пористых электродов, сокращает расход необходимых материалов и повышает качество изготовленных электродов.
2. Позволяет создавать металлические пористые электроды с любым распределением металла по глубине пористого электрода.
Источники
1. Заявка ФРГ N 4004106, кл. H01M 4/75, 1991.
2. Патент РФ №№2054758 МПК H01M 4/80, H01M 10/28
3. Галушкин Н.Е., Кудрявцев Ю.Д. Исследование глубины проникновения электрохимического процесса в пористых электродах // Электрохимия. - 1994. - Т.30, N3. - С.382-387
4. Кукоз Ф.И, Кудрявцев Ю.Д., Галушкин Н.Е. Распределение количества прошедшего электричества в пористом электроде при поляризации переменным асимметричным током // Электрохимия. - 1989. -T.35, - N7. - C.759-765
5. Галушкин Н.Е., Кудрявцев Ю.Д. Влияние частоты внешнего тока на распределение количества прошедшего электричества по глубине пористого электрода // Электрохимия. - 1993. - Т.29, N10. - С.1192-1195
Claims (1)
- Способ изготовления основы электрода химического источника тока с использованием переменного асимметричного тока, заключающийся в гальванической металлизации поверхности волокнистого материала, отличающийся тем, что в качестве волокнистого материала берут углеродный войлок, обладающий электронной проводимостью, а гальваническую металлизацию ведут переменным асимметричным током при соотношении амплитуд катодного и анодного импульсов токов γ и соотношении длительностей катодного и анодного импульсов τ, определяемых индивидуально для каждого типа электролита и углеродного войлока с помощью двухфакторного эксперимента, в интервалах γ=1,1÷5 и τ=0,1÷0,9 соответственно, при этом среднее значение переменного асимметричного тока выбирают в соответствии с требованиями используемого электролита, а частоту переменного асимметричного тока выбирают любую в интервале от 1 Гц до 100 кГц.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012135360/07A RU2510548C1 (ru) | 2012-08-16 | 2012-08-16 | Способ изготовления основы электрода химического источника тока из углеродного войлока с использованием переменного асимметричного тока |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012135360/07A RU2510548C1 (ru) | 2012-08-16 | 2012-08-16 | Способ изготовления основы электрода химического источника тока из углеродного войлока с использованием переменного асимметричного тока |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012135360A RU2012135360A (ru) | 2014-02-27 |
RU2510548C1 true RU2510548C1 (ru) | 2014-03-27 |
Family
ID=50151515
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012135360/07A RU2510548C1 (ru) | 2012-08-16 | 2012-08-16 | Способ изготовления основы электрода химического источника тока из углеродного войлока с использованием переменного асимметричного тока |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2510548C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2672854C1 (ru) * | 2017-11-09 | 2018-11-20 | Дмитрий Николаевич Галушкин | Способ изготовления основы электрода химического источника тока из углеродной ткани с использованием переменного асимметричного тока |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1043867A (en) * | 1974-11-27 | 1978-12-05 | Richard C. Saunders | Cathode comprising a transition metal chalcogenide in a carbon matrix |
GB2109410A (en) * | 1981-10-23 | 1983-06-02 | Deutsche Automobilgesellsch | Attaching lead-out tags to electrodes |
DE4004106A1 (de) * | 1990-02-10 | 1991-08-22 | Deutsche Automobilgesellsch | Faserstrukturelektrodengeruest fuer akkumulatoren mit erhoehter belastbarkeit |
RU2054758C1 (ru) * | 1992-11-02 | 1996-02-20 | Алексей Борисович Степанов | Способ изготовления основы электрода химического источника тока |
RU2077094C1 (ru) * | 1994-12-28 | 1997-04-10 | Владимир Владимирович Бекеш | Газодиффузионный электрод для химических источников тока |
US6358878B1 (en) * | 1989-09-28 | 2002-03-19 | Hyperion Catalysis International, Inc. | Carbon fibril-forming metal catalysts |
RU2406185C1 (ru) * | 2009-06-09 | 2010-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Способ изготовления оксидно-никелевого электрода |
-
2012
- 2012-08-16 RU RU2012135360/07A patent/RU2510548C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1043867A (en) * | 1974-11-27 | 1978-12-05 | Richard C. Saunders | Cathode comprising a transition metal chalcogenide in a carbon matrix |
GB2109410A (en) * | 1981-10-23 | 1983-06-02 | Deutsche Automobilgesellsch | Attaching lead-out tags to electrodes |
US6358878B1 (en) * | 1989-09-28 | 2002-03-19 | Hyperion Catalysis International, Inc. | Carbon fibril-forming metal catalysts |
DE4004106A1 (de) * | 1990-02-10 | 1991-08-22 | Deutsche Automobilgesellsch | Faserstrukturelektrodengeruest fuer akkumulatoren mit erhoehter belastbarkeit |
RU2054758C1 (ru) * | 1992-11-02 | 1996-02-20 | Алексей Борисович Степанов | Способ изготовления основы электрода химического источника тока |
RU2077094C1 (ru) * | 1994-12-28 | 1997-04-10 | Владимир Владимирович Бекеш | Газодиффузионный электрод для химических источников тока |
RU2406185C1 (ru) * | 2009-06-09 | 2010-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Способ изготовления оксидно-никелевого электрода |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2672854C1 (ru) * | 2017-11-09 | 2018-11-20 | Дмитрий Николаевич Галушкин | Способ изготовления основы электрода химического источника тока из углеродной ткани с использованием переменного асимметричного тока |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012135360A (ru) | 2014-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5691107B2 (ja) | 高耐食性を有する金属多孔体及びその製造方法 | |
Cai et al. | Fabrication of three-dimensional nanoporous nickel films with tunable nanoporosity and their excellent electrocatalytic activities for hydrogen evolution reaction | |
US8377567B2 (en) | Highly corrosion-resistant porous metal member | |
Liu et al. | The effect of external resistance on biofilm formation and internal resistance in Shewanella inoculated microbial fuel cells | |
CN103668376B (zh) | 一种卷对卷制作电极材料的方法 | |
KR101760635B1 (ko) | 초미세기포 수소기체 제조장치 | |
RU2014128541A (ru) | Способ синтеза металлопены, металлопена, её применение и устройство, включающее такую металлопену | |
Singh et al. | Electrodeposition of porous copper as a substrate for electrocatalytic material | |
CN111060575A (zh) | 一种用于葡萄糖无酶检测的多孔Co-P复合电极及其制备方法与应用 | |
RU2510548C1 (ru) | Способ изготовления основы электрода химического источника тока из углеродного войлока с использованием переменного асимметричного тока | |
TW201333269A (zh) | 耗氧電極及其製造方法 | |
JP2007152492A (ja) | 金属ナノチューブ及びその製造方法 | |
RU2672854C1 (ru) | Способ изготовления основы электрода химического источника тока из углеродной ткани с использованием переменного асимметричного тока | |
CN106148919B (zh) | 多孔镍纸及其制备方法、电极片及其制备方法 | |
Floner et al. | Homogeneous coating of graphite felt by nickel electrodeposition to achieve light nickel felts with high surface area | |
CN106929875B (zh) | 一种基于碳片镀铁制备高铁酸盐的方法 | |
JP2003277967A (ja) | 水素発生用陰極の製造方法 | |
CN114622238B (zh) | 一种过渡金属基析氢析氧双功能电极的制备及应用 | |
RU2616584C1 (ru) | Способ изготовления металловойлочных основ оксидно-никелевых электродов щелочных аккумуляторов | |
RU153346U1 (ru) | Электролитическая установка для получения газообразной смеси водорода и кислорода | |
RU2054758C1 (ru) | Способ изготовления основы электрода химического источника тока | |
KR20170037066A (ko) | 전기 도금 장치 및 방법 | |
KR101602952B1 (ko) | 타공 및 격자가 형성된 전극을 포함하는 레독스 흐름 전지용 전해액 제조장치 | |
JPH08276184A (ja) | 水の電気分解用電極 | |
CN109056011A (zh) | 一种应用于高容量锂离子电池负极微孔铜箔的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140817 |