SU482658A1 - Способ определени структурных параметров пористых электродов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области электротехники , а именно к способу определени  структуры пористых электродов, примен емых в топливных элементах и электролизерах.

Известны методы исследовани  структуры электродов, основанные на вытеснении смачивающей жидкости из пор образца под действием перепада давлений между газом и электролитом и на вдавливании несмачивающей жидкости (ртути) в поры образца под давлением . Суш,ность указанпых методов состоит в непосредственном определении объема жидкости, вытесненной из пор образца или внедренной в поры под действием давлени . Конечной целью этих методов  вл етс  определение количества газа и жидкости в пористом электроде в зависимости от структуры, перепада давлений между газом и электролитом , содержани  гидрофобизатора и других факторов. Применение указанных методов возможно либо при использовании специальных приборов, либо при разрушении образца.

Известен способ определени  структурных параметров пористых электродов, заключающийс  в вытеснении жидкости из пор электрода в специальной  чейке под действием перепада давлений между газом и электролитом .

Недостатком упом нутого способа  вл етс  необходимость использовани  дл  измерени 

специальной  чейки, что требует либо изготовлени  специальных электродов, либо использовани  части электродов (разрушени  образца).

Общим признаком предлагаемого способа и указанного выше  вл етс  освобождение под действием перепада давлений между газом и жидкостью (электролитом) части пор электрода и измерение перепада давлений

между газом и жидкостью.

Особенность предлагаемого способа состоит в том, что электрод помещают в электролит , пакладывают на электрод нотенциал, измен ют потенциал но закону треугольника, и

по количеству электричества Q, идущего на изменение состо ни  границы раздела электрод-электролит , определ ют суммарное сечение пор Ф по соотношению

/

Q -2,05

Ф: 5,63

Предлагаемый способ позвол ет проводить структурные измерени  пористых электродов непосредственно в электромеханической  чейке без разрушени  образца и, тем самым, упрощает исследование зависимости этих параметров от времени и условий работы электрода .

На фиг. 1 представлено изменение потеппиала электрода (ср, мв) во времени (т, сек)

по закону треугольника; на фиг. 2 - пол ризационна  крива  никелевого водородного электрода при изменении потенциала (ф, мв) в зависимости от силы тока (Д ма) по закону треугольника; на фиг. 3 представлена зависимость количества электричества, идущего на измеиение состо ни  поверхности электрода (Q, кул/см-), от квадрата суммарного относительного сечени  пор, заполненных электролитом (Ф), дл  р да структур и перепадов давлений между газом и электролитом дл  никелевого пористого электрода; на фиг. 4 представлена зависимость сечени  газовых пор (5 1 - Ф, где 7 - обща  пористость ) от перепада давлений между газом и электролитом Д-Р мм Hg дл  иикелевого пористого электрода. Значени  Ф получены различными способами: 1) метод ртутной порометрии; 2) метод вытеснени  жидкости; 3) предлагаемый метод.

Предлагаемый способ основан на определении количества электричества, идущего на изменение состо ни  границы металл-электролит на пористо л электроде (иосадка и сн тие адсорбированных водорода и кислорода, зар жение двойного сло ) при изменении потенциала электрода по закону треугольника (фиг. 1). Типична  зависимость тока / от потенциала ф приведена на фиг. 2. Количество электричества Q идущее на изменение состо ни  поверхности электрода, определ етс  как площадь, ограниченна  кривыми пр мого и обратного хода (защтрихованна  площадь). Регистраци  зависимости / /(ф) может также осуществл тьс  на двухкоординатном самописце типа ПДС-021М.

В общем случае справедливо соотнощение:

L

Q 5f qdx,

где S (см-) - внутренн   удельна  поверхность электрода в расчете на единицу объема электрода, д - колпчссгзо электричества , приход ш,еес  на единицу истинной поверхности катализатора. В соответствии с теорией процессов в пористых электродах

при изменении перепада давлений между газом |И электролитом Ар:

L f{0},

где Ф - суммарное относительное сечение пор, заполненных электролитом, численно равное отнощению объема жидкости в образце к объему образца.

Q  вл етс , таким образом, функцией верхнего предела интеграла L или функцией сечени  пор, заполненных электролитом Ф. Зависимость Q от Ф дл  р да структур и переиадов давлений между газами и электролитом приведена на фиг. 3. Ф онредел лось методом

вытеснени  жидкости из пор под действием перепада давлений. Полученна  методом наименьщих квадратов эмпирическа  формула дл  определени  Ф и Q дл  пористого никелевого электрода имеет вид:

ф -

-- у 5,63

где Q - количество электричества (кул/см) видимой поверхности электрода. Рассчитанные по этой формуле зависимости Ф ( сопоставлены с аналогичными зависимост ми , полученными методами ртутной порометрии и вытеснени  смачивающей жидкости (фиг. 4).

Предмет изобретени 

Способ определени  структурных параметров пористых электродов путем определени  суммарного сечени  нор Ф, отличающийс   тем, что, с целью упрощени  способа, электрод помещают в электролит, накладывают на электрод потенциал, измен ют потенциал по закону треугольника и по количеству электричества Q, идущего на изменение состо ни  границы раздела электрод-электролит , определ ют суммарное сечение пор Ф по соотношению

Q-2,05

. 1 / У 5,

63

i, сек

50100 ,M§

Pui.2

Q аУ: смг

0,t250,250

0.5

0,375

07

Фиг.З

Ар, мм Ид

(иг.Ч