Способ получения катализатора для электрода

 

ОП ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 08.12.69 (2)) 1357321/07/1382555/ (23} Приоритет 26.08.69 (32) 26.08.68 (31) 6155 1/68 (33) Япония (43) Опубликовано 15.08.77. Бюллетень №30 (45) Дата опубликования описания11.07.77

Союэ Советсннх

Соцналистииесних

Реслублин (11) 56927O (51) М. Кл

В 01 J 37/00

Государственный комитет

Совета Мнннстров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 66.097.3(088.8) (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Масатаро Фукуда, Такаси Миура и Кацухиро Такахаси (Япония) Иностранная фирма Мацусита Электрик Индастриал Ко, ЛТД" (Япония) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ЭЛЕКТРОДА

Изобретение относится к области производства катализаторов для электродов, например для электрода топливного элемента

Известен способ получения катализатора для электродов, например, топливных элементов путем восстановления соединений каталитически активных металлов, например платиновой группы. При этом велик расход дорогостоящих металлов и недостаточно высока актив ность получаемого катализатора.

С целью повышения активности катализатора и уменьшения расхода ценных металлов предложено к исходным соединениям каталитически активных о металлов добавлять соединение урана, предпочтительно нитрат уранила.

Предложенный способ желательно осуществлять путем пропитки носителя водным раствором каталитически акпвных металлов с добавкой соединения урана .с последующим восстановлением в растворе боргидридом натрия, или формалином, или гидраэином. Возможен вариант, когда восстановление катализатора проводят в сухом или полусухом состоянии водородом. Эффект добавления урана наблюдается, когда катализатор, ранее по..ученньш путем восстанавления водного раствора солей, смешивался с порошкообразным носителем, но наибольший эффект получается при восстановлении солей после пропитывания порошкообразного носителя их водным раствором.

Можно применять любой известный способ вос- . становления. Однако каталитическая активность катализатора, полученного путем восстановления сильным восстановителем, например формалином ("с.

lp или боргидридом натрия, выше каталитической активности катализатора, полученного восстановлением,.например, водородом и гидразином. Применение боргидрида натрия дает лучший результат, чем применение формалйна.

1д Каталитическая активность электродов, полученных предлагаемым способом, была определена следующим образом.

Брали водородный электрод, установленный в камере, .Водород удерживался в газовой камере под

20 давлением 5 мм вод.ст. относительно атмосферного

: давления. В качестве электролита применяли водный раствор серной кислоты, а в качестве обратно= го электрода — платиновьш электрод. Поляриэационные характеристики электродов были полу26 чены поср:дством. измерения разности потенциалов

560270

Элект д Pt

Ru U между электродами из мрнокислой ртути и соот ветствуияцими экспериментальными электродами, В таблице показан химический состав катализаторов, поляризационные характеристики которых описаны ниже.

Приведенные в таблице цифры представляют собой весовые проценты металлов соответствую. щих катализаторов, рассчитанные в отношении веса зле ода.

А 1 0 0,2

В 1 0 0

С 2 0 0

0 5 0 0

E 0,1 0 0,03

F 0,1 0 0

6 0,7 0,3 0,3

Н 0,7 0,3 0

j 1 0 . 0,2

1 0 0 к 2 0 0

L 5 0 0

М 1 0 0

N 1 0 0,2

О 1 0 0,5

P 0,7 0,3 0

0 0,7 0,3 0,2

R 0,7 0,3 0,4

S 3 0 0

Т 1,4 0,6 0

Поляризация у электрода А меньше, чем у электрода В, имеющего то же количество платиньь

Электрод А показывает такие же рабочие характеристики, что и электрод D при большой плотности тока. Таким образом, до завляя уран, при небольшом количестве платины в электроде получают рабочие характеристики, которые достигаются в отсутствии урана при большем содержании платииьь Например, характеристики поляризации электрода В, полученные в электрохимической реакции окисления водорода в серной кислоте, превосходят характеристики электрода F, имеющего такое же количество платины, но не содержащего уран.

Уран добавляют в катализаторы, содержащие металлы, группы платины, в количестве 0,01 — 1, предпочтительно 0,05 — 0,7 вес.ч. на 1 вес.ч. катализатора.

Электрод G, содержащий (!o) 0,7 платины, 0,3 рутения и 0,3 урана и применяемый в водном растворе серной кислоты как водородный электрод, превосходит по каталитической активности электрод Н, не содержащий уран.

Электрод . 0 содержащий 1% платины и

0,2% урана, показывает лучшие характеристики поляризации, чем электрод J (только 1% платины) и электрод К (только 2% платины) в отношении восстановления кислорода в воздухе подобно электроду, применяемому как в одородный электрод.

ЭлектродЗ имеет такие же хорошие характеристиЬ

1Ь

Ю

ЗЬ

М

60 ки поляризации, как электрод 1, который содержит примерно 5% платины без урана.

Согласно изобретению получают катализатор длл вспомогательного газового электрода аккумуляторной батареи закрытого типа. Применяют хлорплатиновую кислоту как источник платины, хлористый рутений как источник рутения и нитрат уранила как источник урана. Эти хлориды и нитрат уранила отдельно растворяют в воде и полученные растворы смешивают в соответствии с требуемым химическим составом катализатора. Смешанным раствором пропитывают угольный порошок, Восстановление осуществляют путем загрузки угольного порошка, пропитанного смешанным раствором, в растворе едкого натра высокой концентра- ции и добавления в него 37%- ного водного раствора формальдегида в количестве, достаточном для восстановления катализатора, После восстановления катализатор промывают водой, высушивают, измельчают и затем порошок фторуглеводородной смолы смешивают с катализатором в таком количестве, чтобы вес фторуглеводородной смолы составлял 20% общего веса электрода

Из смешанного порошка прессуют электрод, который затем подвергают термообработке.

В описанном выше способе электроды, состоящие из указанных катализаторов различного химического состава, получены при тех же условиях, т.е, при одинаковом давлении прессования, при той же температуре термообработкн и времени термообработк и в целях срав не ния каталитической активности.

Электрод размером 28хЗх5 мм отрезают от указанного прессованного тела и погружают на половину его длины в серную кислоту, имеющую удельный вес 1,20. Применяя платиновый электрод как обратный электрод, а электрод.из сернокислой ртути как электрод сравнения, указанный образец подвергают колебанию потенциалов в потоке водорода. Скорость колебания потенциалов 30 с/В.

Электрод N имеет более высокий предельный ток, чем электрод М, содержащий то же количество платины, но без добавления урана, и показывает рабочие характеристики, по, существу равные характеристикам электрода S, который имеет в

3 раза больше платины, чем электрод N. Электрод О, который содержит 0,5% урана, добавленного в него в отношении количества платины, показывает дальнейшее улучшение рабочих характеристик.

Эффект присадки урана может быть получен, когда электроды содержат другой катализатор, а не платину и не платину-рутений. Те катализаторы, которые не упоминались в описанных экспериментахх, но к которым относится данное изобретение, включают в себя катализаторы из металлов платиновой группы, например палладий, родий, ирнций, рутений и осмий и двойные и тройные катализаторы, содержащие металл из группы платины такие как, например, платинопалладиевый, платиноосмие569270

Составитель Е. Петухова

Техред 3, Фанта

Корректор Д. Мельниченко

Редактор Г,. Хори.а

Тираж 947 Подгл сное

К1ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий

) 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушскав наб., д. 4/5

Заказ 20!5/693

4х лнал ППП" Патент ", г. Ужгород, ул. Проектная,4 вый, катализатор из платины и золота, из палладия и золота, родиевомедный катализатор, катализатор из платины, палладия и рутения, катализатор из платины, иридия и рутения и катализатор из платины, осмия и рутения.

Считают, что присутствие урана способствует образоватшю частиц восстановленного металла очень небольшого размера Так как в соответствии с изобретением каталитическая активность катализатора усиливается, то принцип изобретения может быть применен к электродам, на которые нанесен катализатор, например электродам, применяемым в электрохимическом окислении метанола и углеводородов, и к электродам, применяемым в восстановлении перекиси водорода.

Изобретение позволяет значительно улучшить качество электродов.

Формула изобретения

1, Способ получения катализатора для электрода, например для электрода топливного элемента, путем восстановления водного раствора соединений каталитически активных металлов, например платиHOBOM группы, OT JIB 3а IOIHHHCII целью повышения акпвности катализатора, к исходным соединениям металлов добавляют соединепт HIM урана, предпочтительно нитрат уранила.

2. Способпоп. 1,отличаюшийсятем,что соединения каталитически активных металлов и соединение урана бе рут в виде их смешанного

15 водного раствора и пропитывают носитель с последуюшим восстановлением в растворе боргидридом натрия, или формалином, или гидразином.