Способ изготовления пористой основы электрода для химического источника тока

Способ изготовления пористой основы электрода для химического источника тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛВСТВУ (57) 1 (21) 3512095/07 (22) 1В,1 1Вг (46) 30.1293 Бюл. Ne 47-48 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, лроектно-конструкторский и технологический институт истбчникОВ тока (72) Баркан БЛ„Костюченко Н.Н„. Лев МБ„. Каричев

ЗР„Тейшев ЕА; Ревзис МА; Науменкова Т.Ф„Малышева Вп; Зеликман ВА (54)СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ flOPNCTOA ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОДА ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА

1)9) $Q 1)1) )))Щ))13.1 (51) Н 1М4 0

108 /018

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

Известен способ изготовления пористых основ электродов для химических источников,тока путем смешения никелевого порошка и порообразователя, прессования или п1зокатки, и спекания в водородной атмосфере. В качестве порообраэователя используют бикарбонат аммония„мочевину и другие вещества, которые при нагреве разлагаются и улетучиваются, образуя большое количество пор.

Недостаток этого способа заключается в сложности изготовления и поддержания фракционного состава порошков порообраэующих веществ, склонных к насыщению влагой и комкованию, а также в трудности обеспечения режима спекания для плавного удаления порообразователя.

Кроме того, этот способ не пригоден для получения основы электрода и газозапорных подложек с узким диапазоном размеров пор, поскольку удаление порообразователя происходит раньше спекания частиц никелевого порошка, наблюдается усадка, деформация электрода, радиус пор колеблется в диапазоне 5-20 мкм.

Нгйболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления пористой основы электрода для химического источника тока путем смешения порошка никеля с порообразователем — хлоридом натрия, прокатки, спекания, отмывки от порообраэователя и сушки.

Недостаток этого способа связан с тем, что он не обеспечивает получения нужной пористости, поскольку невозможно полностью отмыть основу от порообраэователя.

После четырехчасовой отмывки в закрытых порах основы никелевого электрода остается до 1,5 мас.$ от введенного количества порообраэователя. Кроме того, отмывка является длительной операцией (не менее 4 ч), требующей к тому же значительного расхода воды.

Целью изобретения является повышение пористости и сокращение длительности технологического цикла.

Указанная цель достигается тем, что в способе изготовления пористой основы для химического источника тока путем смешения порошка никеля с порообразователем— хлоридом натрия, прокатки, спекания, отмывки порообразователя и сушки, отмывку производят в 0,4 — 0,6 мас.$-ном растворе азотной или соляной кислоты с добавкой соответствующей соли никеля в количестве

80-90 r! q в течение 20-25 мин с последующим ополаскиванием водой. При отмывке основу можно анодно поляризовать при плотности тока 10 — 12 А/дм в течение 10-12 мин.

Предлагаемый способ изготовления пористой основы электрода включает следующие последовательные .технологические операции: смешение никелевого порошка с порообразователем, прокатку (или прессование), спекание в атмосфере водорода при

750-800 С в течение 1 ч, охлаждение, отмывку в 0,4-0,6 мас, -ном растворе азотной или соляной кислоты с добавкой соответствующей соли никеля в количестве

15 80-90 г/л в течение 20 — 25 мин (отмывку с анодной поляризацией при плотности тока

10-12 Аlдм в течение 10 — 12 мин), опола2 скивание водой и сушку.

Пример 1. Способ был проведен для

20 подложки электрода топливного элемента.

Смесь порошка карбонильного никеля с размером частиц менее 40 мкм и NaCI c размером частиц менее 30 мкм в соотношении по массе 3:1 прокатывают при усилии

7,5 т, спекают в атмосфере водорода при

750 С в течение 1 ч, охлаждают в водородной среде. Готовят 0,4 мас. g>-ный раствор азотной кислоты, добавляют.в него 80 r/л азотнокислого никеля Ni(N0g)z, Выдержива30 ют подложку в растворе в течение 25 мин, ополаскивают водой и. сушат на воздухе.

Общее время изготовления подложки составило 3,5 ч, вдвое быстрее по сравнению с прототипом. Пористость 737ь.

Пример 2. Способ был проведен на основе никелевого электрода щелочного аккумулятора. Смесь порошка оксалатного никеля с размером частиц 1-5 мкм и порообразователя NaCI с размером частиц

40 менее 30 мкм в соотношении 3:1 прокатывают при усилии 7,5 т, спекают в атмосфере водорода при температуре 750 С в течение

1 ч и охлаждают в среде водорода. Готовят

0,6 мас. j ный раствор соляной кислоты, до45 бавляют в него 90 г/л двухлористого никеля

NiClz, Помещают основу в раствор, анодно поляризуют при плотности тока 11 А/дм, выдерживают под током в течение 10 мин.

Ополаскивают основу водой и сушат на воздухе. Общее время изготовления составило

3,2 ч. Пористость основы 76 (. . Отмывка в слабом растворе кислоты с добавкой соответствующей соли никеля позволяет полностью удалить из основы поро55 обраэователь — хлорид натрия. значительно сократить время отмывки (в 10-12 раз). Как показали эксперименты, концентрация солей никеля ниже 80 r/ë приводит к удлинению времени отмывки, увеличение же

1087018 концентрации выше 90 г/л никаких преимуществ не дает, Время отмывки от NaCI в указанных растворах можно еще более сократить, если основу электрода анодно поляриэовать 5 при плотности тока 10-12 А/дм в течение

10 — 12 мин. При этом происходит не только полное и быстрое удаление порообраэователя, но и частичное небольшое увеличение пористости эа счет растворения никеля. 10

При выдержке больше 14 мин (fl/loTHocTb тока 12 Аlдм ) начинается быстрое уменьшение веса основы, что свидетельствует об энергичном растворении никеля. Это приводит к неконтролируемому росту пори- 15 стости и потере механической прочности

20 сти технологического цикла, отмывку про изводят в 0,4 - 0,6 мас.$-ном растворе азотной или соляной кислоты с добавкой соответствующей соли никеля в количестве

80 - 90 г/л в течение 20 - 25 мин с последующим ополаскиванием водой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при отмывке основу анодно поляризуют при плотности тока 10 - 12 А/дм в те2 чение 10- 12 мин.

Формула изобретения

Составитель М, Лев

Техред М.Моргентал

Корректор С. Шекмар

Редактор.В. Кузнецова

Тираж Подписное

Н ПО "Поиск" Роспатента

113035. Москва. Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Заказ 3465

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

1. СПОСОБ ИЗ ГОТОВЛ ЕНИЯ ПОРИСТОЙ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОДА ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА. ТОКА путем смешения порошка никеля с порообраэователем - хлоридом натрия, прокатки, спекания, отмывки порообраэователя и сушки, отличающийся тем. что, с целью повышения пористости и сокращения длительноосновы электрода. При выдержке при больших плотностях тока процесс растворения никеля наступает через 5 — 6. мин, еще до полного удаления порообразователя. Поэтому указанные параметры процесса отмывки являются оптимальными.

Использование предложенного способа позволяет получать основы с контролируемой пористостью беэ всякого остатка порообраэователя. Общий цикл изготовления существенно сокращается (с 6-7 ч до

3,2-3,5 ч). (56) Багоцкий В.С., Скундин А.М. Химические источники тока. М.; Энергоиздат, 1981, с. 197.

Патент ГДР hh 100406, кл. 12 h 2, 1973.