SU1258095A1 - Способ изготовлени мембранно-электродного блока - Google Patents

Description

tNp.

in

30

х

ел Изобретение относитс  к электрохимической промышленности, в частное ти к технологии изготовлени  электрохимических систем с ионообменными мембранами в качестве электролита. Целью изобретени   вл етс  повьппе ние стабильности работы мембраноэлектроднрго . блока иуменьшение расхода материала, электрокатализатора, П :Р и м е р 1. На ионообменную по лимерную мембрану МФА-СКтолщиной 300 мкм методом седимёнтации с двух сторон нанос т электродную композицию , В качестве неорганического твер дого протонпровод щего электролита используют полисурм ную кислоту (50% с размером частиц 0,01 мкм, а в качестве материала электрокатализатора используют платиновую чернь (50%). Нанос электродной композиции на аноде А мг/см, на катоде.- 1 мг/см . За тем с обеих сторон мембраны прижимают коллекторы тока из пористого тита на с токоподводами, уплотн ют полученную сборку с помощью ст жных плит, погружают в сосуД с водой и обрабатывают током 0,5-1,0 А/см при 90°С ч. Полученный мембранно-элек тродный блок устанавливают в электролизер дл  -электролиза деионизированной воды. Напр жение на блоке составл ет 2,2 В при плотности тока 1 А/см и температуре и не измен етс  в течение 1000 ч. . П р и м е р 2. Аналогичен примеру 1, но размер частиц неорганического твердого протонпровод щего электролита 10 мкм. Нанос электродной композиции на катоде 1,5 мг/см, на аноде - 5 мг/см. Напр жение на блоке составл ет 2,2 В при плотности тока 1 А/см. и и не измен етс , в течение 1000 ч. П р и м е р 3. Аналогичен примеру I, но размер частиц полисурм ной кис лоты равен 0,006 мкм. Напр жение на  чейке 2,2 В. Через 1000 ч работы напр жение на  чейке возросло до 2,32 В. Визуально наблюдаетс  отслаивание частиц эл&ктродной композиции . . П р и м е р А. Аналогичен примеру 3, но размер частиц полисурм ной кислоты 13 мкм, Нанос электродной композиции на катоде 2 мг/см, на аноде - 6 мг/см, напр жение на  чейке 2,3В. П р и м е р 5. Аналогичен примеру J, но в качестве неорганического твердого протонпровод щ его электролита используют кислый фосфат циркони , Напр жение на  чейке составл ет 2,3 В при плотности тока I А/см и и не измен етс  в течение 1000 ч.. П р и н е р б. Аналогичен примеру 5, но размер частиц кислого фос- . фата циркони  10 мкм, нанос электродной KOhmo3HiiHH на катоде 1,5 мг/см, на аноде - 5 мг/см, напр жение на  чейке 2,3 В не мен етс  через 1000 ч. Пример. Аналогичен примеру 5, но размер частиц кислого- фосфата циркони  0,006 мкм. Напр жение на  чейке составл ет 2,28 В. Через 1000 ч работы напр жение возросло до 2,35 В, Визуально наблюдаетс  отслаивание электродной .композ.иции. Примере, Аналогичен примеру 5, но размер частиц кислого фосфата циркони  12 мкм. Нанос электродной массы на катоде 2,5 мг/см, на ;аноде - 6,5 мг/см, Напр жение 2,3 В не мен етс  в течение 1000 ч. П р и м е р 9. Аналогичен примеру 1, но в качестве материала электрокатапизато-ч на катоде используют палладиевую чернь, а в качестве электрокатализатора анода - иридиевую чернь. Насос электродной композиции на катйде 1 мг/см, а на аноде 0 ,1 мг/см. Напр жение на  чейке 2,2 В не мен етс  в течение 1000 ч. П р и м е р 10. Аналогичен примеру I, но в качестве электрокатализатора на катоде - родиева  чернь. Нанос электродной композиции на катоде 0,4 мг/см Напр жение 2,2 В не мен етс  в течение 1000 ч. П р и м е р 1 1. Аналогичен приме-, ру 1I но в качестве твердого протонпровод щего электролита используют полифосфорсурьм ную кислоту с соотношением сурьма:фосфор 1:1. Напр жёние на  чейке 2,2 В не мен етс  в течение 1000 ч. Прим ер 12. Аналогичен примеру 1, но в качестве твердого протонпровод щего электролита использована

П р и м е р 13, Аналогичен примеру , но в качестве твердого протонпровод щего электролита использован кисутый полимолибдзд цези . Напр жени 2,3 В не мен етс  в течеиие 1000 ч.

Пример 14. Аналогичен пример 1, но в качестве твердого протонпроводпщего электролита используют кислый поливольфрамат рубиди . Напр жение 2,26 В и не .мен етс  в течение 1000 ч,

П р и м е р 15, Аналогичен примеру 1| но в качестве твердого протонпровод щего электролита используют кислый уранилфосфат (30 мас.%), платинова  чернь - 70- мас,%. Напр жение на  чейке 2,21 В не мен етс  в течеirae 1000 ч.

Пример 16. Аналогичен примеру 1, но в качестве твердого протон- 20 провод щего электролита используют кислый ураниларсенат (20 мас.%), платинова  чернь - 80 мае,%. Напр жение 2,3 В не мен етс  через 1000 ч. Пример 17. Аналогичен приме- 5 ви  дл 

ру 1 , но мембранно-электродный блок : использован в процессе выделени  водорода из влажной смеси с азотом (1:1), где блок выполн ет функцию электрохимического насоса окисгг   водород на аноде, транспортиру  в виде ионов к катоду, восстанавлива  их там до молекул. -Напр жение 0,6 В при плотности тока 0,05 А/см при и не мен етс  через 1000 ч.

П р и м е р 18. Аналогичен примеру 1, но мембранно-электродный блок использован при электролизе раствора хлорида кали  (1 мг/л). Напр жение 2,24 В не мен етс  в течение 1000 ч,

Пример 19. Мембранно-электродный блок готов т в соответствии с прототипом, использу  в качестве электродной композиции смесь платиновой черни (50%) и порошок полимер- 45 характеристик.

ной ионообменной мембрань МФА-СК. Расход композиции на катоде 2 мг/см, на аиоде - 6 мг/см. Напр жение па  чейке составл ет 2,2 В при плотнести тока I А/см и 1 ЮС. Через 1000 ч работы напр жение на блоке возросло до 2,3 В,

Предлагаемый способ позвол ет снизить расход материала электрокатализатора в качестве которого используют благородные металлы, на 23-50% и увеличить стабильность работы мембранно-электродного блока на 20-30 по сравнению с прототипом,

Нанесение электродной композиции, содержащей несплавл емый материал неорганический твердый протонпрово щий электролит, способствует сохранению электрического контакта межи жидкости. Это позвол ет эффективно использовать массу электрокатализатора и повышает стабильность работы мембранно-электродного блока. Кроме того,.из неорганическогг твердого протонпровод щего электролита легко получаютс  стабильные по размерам мелкие частицы, обеспечивающие высокую степень развитости контакта твердого электролитаи электроката- лизатора, что также повьтает эффективность использовани  массы электрокатализатора . Частицы с размером менее 0,01 мкм плохо закрепл ютс  на ионообменной полимерной мембране , а при использовании частиц с размером более 10 мкм возрастает расход материала электрокатализатора, необходимый дл  получени  рабочих ду частицами электрокатапизатора и высокой степени развитности поверхности контакта электрокатализатора с твердым протонпровод щим электролитом , обеспечивает неизменные уелоэффективной диффузии газов