Способ получения газодиффузионного электрода химического источника тока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении газодиффузионных электродов химических источников тока системы «металл-воздух». Заявленный способ позволяет снизить поляризационное сопротивление электрода путем двукратной экстракции из него загрязняющих веществ - сначала неполярным органическим растворителем, а затем - полярным органическим растворителем. 1 табл.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении химических источников тока.

Известен способ получения газодиффузионного электрода химического источника тока, включающий нанесение на токоотводящую основу гидрофобного и гидрофильного слоев, содержащих углеродные порошкообразные материалы, полимерное связующее и минеральное масло, и последующее экстрагирование из отформованного электрода масла четыреххлористым углеродом (пат. РФ №2040832, кл. Н01М 4/86).

Недостатком известного способа является то, что полученные этим способом газодиффузионные электроды имеют высокое поляризационное сопротивление.

Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем.

Заявляемое изобретение направлено на повышение разрядных характеристик химических источников тока системы «металл-воздух» путем снижения поляризационного сопротивления газодиффузионного электрода.

При осуществлении заявляемого изобретения достигается значительное повышение среднего разрядного напряжения путем практически полного удаления с активной поверхности газодиффузионного электрода смолистых веществ, представляющих собой органические вещества с повышенной молекулярной массой, что повышает площадь активной поверхности электрода.

Указанный технический результат при осуществлении заявляемого изобретения достигается тем, что в известном способе получения газодиффузионного электрода, включающем нанесение на токоотводящую основу гидрофильного и гидрофобного слоев, содержащих порошкообразные углеродные материалы, полимерное связующее и минеральное масло, и последующую экстракцию масла, экстрагирование осуществляется сначала неполярным органическим растворителем, а затем - полярным органическим растворителем.

В качестве неполярного органического растворителя могут применяться индивидуальные углеводороды, например гексан, или смеси углеводородов, например фракция бензина, а также четыреххлористый углерод. В качестве полярного органического растворителя могут применяться вещества с гидроксильными или карбонильными группами, например метанол, этанол, ацетон.

Возможность осуществления заявляемого способа показана на следующих примерах.

Готовят гидрофильный слой. Для этого смешивают 95 г активированного угля и 5 г полиэтилена с молекулярной массой более 10⁶. Затем к смеси добавляют 120 мл индустриального масла и смешение продолжают сначала при комнатной температуре, а затем при 160°С. После этого из полученной смеси при 160°С прессуют лист толщиной 0,4 мм.

Готовят гидрофобный слой. Для этого смешивают 80 г технического углерода и 20 г полиэтилена с указанной молекулярной массой. Затем к смеси добавляют 250 мл индустриального масла и смешение продолжают сначала при комнатной температуре, а затем при 160°С. Из полученной смеси при 160°С прессуют листы толщиной 0,8 мм.

Формуют электрод в целом. Для этого укладывают последовательно активный слой, лист гидрофобного слоя, сетку, плетеную из нержавеющей стальной проволоки диаметром 0,2 мм, и лист гидрофобного слоя. Прессуют пакет в ограничительной рамке толщиной 1 мм при 160°С, удельном давлении ˜5,0 МПа и выдержке 1 мин.

Из отпрессованного пакета вырезают круглые образцы с диаметром 60 мм и проводят их экстрагирование в соответствии с известным и заявляемым способами.

По известному способу образцы электрода экстрагируют в аппарате Сокслета с помощью четыреххлористого углерода в течение 5 мин при трехкратной смене растворителя. После этого образцы электрода сушат сначала при комнатных условиях в вытяжном шкафу в течение 1 часа, а затем - сушильном шкафу при температуре 60°С в течение 30 мин.

По заявляемому способу образцы электрода экстрагируют в аппарате Сокслета сначала с помощью гексана в течение 5 мин при трехкратной смене растворителя. После этого образцы электрода сушат сначала при комнатных условиях в вытяжном шкафу в течение 1 часа, а затем - сушильном шкафу при температуре 60°С в течение 30 мин. Затем образцы подвергают повторной экстракции в аппарате Сокслета с использованием ацетона в качестве экстрагента и сушат. Методики экстракции и сушки такие же, как описаны выше.

Вольт-амперные характеристики образцов электродов определяли в составе элемента системы «Воздух - Al». В качестве электролита применяли 3М раствор NaCl. В качестве анода использовали алюминиевый сплав со стабильными электрохимическими характеристиками. Ячейка цилиндрической формы с рабочей площадью 20 см².

Расстояние между электродами - 6 мм. Объем электролита - 12 мл. В качестве электрода сравнения применялась цинковая палочка. Схема измерения вольт-амперных характеристик стандартная. Результаты испытаний приведены в таблице.

Ток, мА	Разность потенциалов между образцом газодиффузионного электрода и электродом сравнения, мВ
образец получен заявляемым способом	образец получен известным способом
0	1172	1160
100	860	738
200	817	675
300	784	623
400	747	565
500	712	498
600	670	448
700	639	385
800	605	329
900	561	283
1000	537	220

Как видно из данных, приведенных в таблице, образец газодиффузионного электрода, полученный заявляемым способом, в равных условиях испытания имеет значительно выше среднего разрядное напряжение по сравнению с образцом, полученным известным способом, а следовательно, и более низким поляризационным сопротивлением.

Способ получения газодиффузионного электрода, включающий нанесение на токоотводящую основу гидрофильного и гидрофобного слоев, содержащих порошкообразные углеродные материалы, полимерное связующее и минеральное масло, и последующую экстракцию масла, отличающийся тем, что экстрагирование масла осуществляется сначала неполярным органическим растворителем, а затем - полярным органическим растворителем.