Газодиффузионный электрод химического источника тока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении воздушных электродов для первичных химических источников тока (ХИТ) со щелочным электролитом. Согласно изобретению воздушный электрод состоит из запорного слоя из гидрофобизированной ацетиленовой сажи (ГФС) со стороны воздуховода, а активный слой - из смеси ГФС и мелкодисперсного каталитически активного угля СИТ, в состав которого включены продукты пиролиза фталоцианина и ацетата кобальта (1:1) на углеродном носителе не менее 10% от общего состава массы, как электрокатализаторы электровосстановления кислорода. Техническим результатом является улучшение электротехнических характеристик ХИТ. 2 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении воздушных электродов для первичных источников тока (ХИТ).

Согласно изобретению активная масса воздушного электрода (катода) химического источника тока со щелочным электролитом содержит электрокатализатор электровосстановления кислорода на основе продуктов пиролиза ацетата кобальта и фталоцианина на углеродном носителе (уголь СИТ) не менее 10% от общего состава массы при соотношении фталоцианин:ацетат кобальта 1:1.

Известен миниатюрный химический источник тока, содержащий корпус с отверстием, в котором находится положительный воздушный электрод, состоящий из гидрофильного и гидрофобного слоя, активного слоя, металлического токоотвода. Положительный электрод отделен от отрицательного из частиц цинка сепаратором и набухающим слоем [1].

Известен воздушный электрод с щелочным электролитом наиболее близкий к предполагаемому по технической сущности и достигаемому результату, содержащий гидрофобизированную сажу, мелкодисперсный каталитически активный уголь СИТ. Воздушный электрод представляет собой двухслойную пористую пластину, в которой со стороны воздуховодного отверстия расположена гидрофобизированная ацетиленовая сажа (ГФС), затем активный слой из смеси сажи ГФС и угля марки СИТ в отношении 25:75 об.% [2]. Однако в таком источнике тока напряжение разомкнутой цепи составляет 1,44-1,45В, напряжение под нагрузкой 1,26÷1,33В.

Цель изобретения - улучшение энергетических характеристик воздушного электрода на основе изменения технологии изготовления, повышение напряжения разомкнутой цепи и напряжения под нагрузкой.

Цель достигается за счет использования в известном воздушном электроде электрокатализатора восстановления кислорода на основе продуктов пиролиза фталоцианина и ацетата кобальта на углеродном носителе. Из композиции ацетата кобальта, фталоцианина (Н₂Рс) и активированного угля получен электрокатализатор восстановления кислорода, по своей активности не уступающий катализаторам, изготовленным из углеродного материала, обработанного азотсодержащими органическими комплексами железа, кобальта или марганца. Синтез электрокатализатора заключается в термообработке шихты, а различные мольные соотношения Рс^2-:Со²⁺, входящие в шихту, позволяют заключить, что наиболее активные катализаторы получаются при соотношении Рс^2-:Со²⁺=1:1 (фиг.1) и при содержании Со²⁺ в катализаторе не менее 8% (фиг.2). При содержании Со²⁺ в шихте до 5% в соотношении Рс^2-:Со²⁺=1:1 активность катализатора падает, что обусловлено низкой вероятностью образования активных центров в катализаторе. При увеличении содержания композиции Рс^2-:Со²⁺=1:1 от 5 до 8% происходит скачкообразное увеличение активности катализатора (фиг.1). Дальнейшее увеличение содержания Рс^2- и Со²⁺ в шихте увеличивает токоотдачу, которая прямо пропорциональна мольному содержанию Со²⁺ и Рс^2- в катализаторе, что приводит к уменьшению перенапряжения реакции восстановления кислорода. Данный электрокатализатор не уступает по своей активности известным пиролизованным макроциклическим азотным - комплексам d-металлов. Пиролиз смеси шихты вышеуказанного состава вели при 750°С в атмосфере аргона при атмосферном давлении в течение нескольких секунд. Использование такого продукта пиролиза позволяет увеличить токовую нагрузку на химический источник, а также использовать угли в составе катода, менее каталитически активные, чем уголь СИТ (например, КАД, АГ-3, Дарко) за счет высокой электрокаталитической активности катализатора.

Источники информации

1. А.С. № 691115 (СССР), НO1М 12/06, 1979.

2. Пат. № 2366039 (Россия), НO1М 4/96, 2009.

Активная масса воздушного электрода (катода) первичного химического источника с щелочным электролитом, отличающаяся тем, что, с целью повышения энергетических характеристик, номинального напряжения разомкнутой цепи и напряжения под нагрузкой, содержит электрокатализатор электровосстановления кислорода на основе продуктов пиролиза ацетата кобальта и фталоцианина на углеродном носителе (уголь СИТ) не менее 10% от общего состава массы при соотношении фталоцианин: ацетат кобальта 1:1.