Способ изготовления электрокаталитической группы

Способ изготовления электрокаталитической группы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к техническому электролизу, в частности к способам получения электрокаталитических групп, состоящих из пленки полимерной мембраны и нанесенного с одной стороны металла-катализатора . Изобретение может найти применение при электролизе воды. Цель изобретения - сокращение продолжительности способа. Приготавливают раствор восстановителя, содержащий г/л: борогидрид натрия 76-80, гидроксид натрия 78-82 и дистиллированную воду до 1 л, приготавливают раствор соединения иридия, содержащий , г/л: гексахлориридиевую кислоту 6 - гидрат 36-42, нитрит натрия 50-54, соляную кислоту конц. 10-14 и воду дистиллированную до 1 л. Этот раствор нагревают на водяной бане до изменения цвета от темно-коричневого до желтого и охлаждают до комнатных температур, после чего пленку катионитной мембраны на основе сульфированного перфторуглеродного полимера приводят в контакт одной стороной с раствором восстановителя и одновременно другой стороной с раствором соединения иридия. 4 табл. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 С 25 В 11/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,Г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4744247/26 (22) 29.09.89 (46) 23.09.92. Бюл. М 35 (71) Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я.Карпова (72) В.Н.Безуевская, В.А.Кондратьев, M.Ä.Ãoëüäøòåéí и С.Г.Огрызько-Жуковская (56) Takenako Н, et. al. In!. J. Hyolr energy, 1982, ч.7, N 5, р. 397-403, прототип, (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОКАТАЛИТИЧЕСКОЙ ГРУППЫ (57) Изобретение относится к техническому электролизу. в частности к способам получения электрокаталитических групп, состоящих из пленки полимерной мембраны и нанесенного с одной стороны металла-катализатора. Изобретение может найти применение при электролизе воды. Цель

Изобретение относится к области технического электролиза, в частности к способам получения электрокаталитических групп, состоящий из пленки полимерной мембраны и нанесенного с одной ее стороны металла — катализатора. Изобретение может найти применение при электролизе воды.

Цель изобретения — сокращение продолжительности способа, Сущность предложенного способа заключается в том, что при действии нитрита натрия на гексахлориридиевую кислоту, где иридий проявляет валентность +4, в подобранных условиях происходит восстановление

1 r / ч /+ 1 г /lll/ с образованием нитрокомплекса, восстанавливающегося борогидридом до металла с более высокой скоростью, „„ Д „„1763524 А1 изобретения.— сокращение продолжительности способа. Приготавливают раствор восстановителя, содержащий г/л: борогидрид натрия 76-80, гидроксид натрия 78-82 и дистиллированную воду до 1 л, приготавливают раствор соединения иридия, содержа-. щий, г/л: гексахлориридиевую кислоту 6— гидрат 36-42, нитрит натрия 50-54, соляную кислоту конц. 10-14 и воду дистиллированную до 1 л, Этот раствор нагревают на водяной бане до изменения цвета от темно-коричневого до желтого и охлаждают до комнатных температур, после чего пленку катионитной мембраны на основе сульфированного перфторуглеродного полимера приводят в контакт одной стороной с раствором восстановителя и одновременно другой стороной с раствором соединения иридия.

4 табл. чем хлорид иридия (И1). Вместе с тем. соотношения концентраций ингредиентов раствора восстановителя и соли иридия, а также содержание щелочи и кислоты в них подобраны таким образом, что осаждение иридия идет на поверхности пленки, а необходимое сцепление металла с поверхностью пленки мембраны и необходимые электрокаталитические свойства получаемой электрокаталитической группы (ЭКГ) достигаются без дополнительной обработки пленки.

При снижении концентрации ингредиентов иридийсодержащего раствора или увеличении концентрации инградиентов раствора восстановителя по сравнению с заявленными не происходит прочного удержания металла на поверхности мембраны, 1763524 что неблагоприятно сказывается на вольтамперной характеристике МЭБ и долговечности ЭКГ. При снижении концентрации ингредиентов раствора восстановителя либо повышении концентрации ингредиентов иридийсодержащего раствора по сравнению с заявленными слой металла формируется в глубине пленки, что также неблагоприятно сказывается на вольт-амперной характеристике МЭБ, При приготовлении раствора I>occTBIloвителя вначале растворяют навеску гидроксида, затем борогидрида натрия, При приготовлении иридийсодержащего раствора ингредиенты растворяют в воде в последовательности, указанной в формуле, раствор нагревают на водяной бане до перехода цвета раствора от темно-коричневого до желтого и охлаждают. Оба раствора устойчивы на воздухе, по крайней мере, в течение недели.

Пленку мембраны на основе супьфированного перфторуглеродного полимера (марка МФ-4 СК-2, ТУ 6-05-041-639-88, отечественный аналог пленки Нафион, выпускаемый фирмой "Дюпон" ), гидролизованную изготовителем, очищают от возмож Iblx примесей кипячением B дистиллированной воде в течение 30-40 мин, и закрепляют в устройстве для металлизации, Устройство представляет собой полый цилиндр из плексигласса с навинчивающейся цилиндрической крышкой из того же материала с отверстием посредине, Пленку помещают между двух резиновых прокладок и крышкой прижимают к торцевой части цилиндра, Цилиндр опускают B QMKocTL с раствором BoccTBHQBMTcIlsl и закр ппяют в держателе вертикально. Во внутрейнюю часть цилиндра заливают иридийсодержащий раствор. Через заданное время пленку извлекают из устройства, кипятят в концентрированной соляной кислоте10-15 мин„кипятят в дистиллированной воде 20-30 мин и в дальнейшем хранят под слоем дистиллированной воды.

Для оценки электрокатапитических свойств полученных ЭКГ на электрод из спеченного титана наносят порошок платины, выполняющий роль катодного электрокатализатора, После удаления избыточной воды к электроду со стороны порошка прикладь1вают пленку иридйрованной мембраны стороной, свободной от металла, а второй электрод из спеченного титана прикладывают к иридиевому слою, Полученную таким образом сборку закрепляют между двумя профилированными титановыми токоподводами, обогреваемыми циркулирующей водой. В анодное отделение МЭБ(со стороны иридиевого электрокатализатора) подают деионизованную воду, На клеммы МЭБ от источника постоянного тока подают ток

В установившсмся режиме измеряют напряжение на клеммах (ЕмэБ).

Металлизацию проводят в 5 вариантах заявленных рабочих растворов, представленных и табл, 1, а также способом-прототипом (см. примечание к табл. 2), 10 В табл. 2 представлены данные по изменению Ецэь в зависимости от времени одновременного контактирования рабочих растворов с пленкой мембраны (т.е. времени металлизации), Из данных табл. 2 следует, что время метаппизации мембраны., необходимое для достижения минимального напряжения на клеммах МЭБ, сокращается от 6 ч по прототипу до 0,5 — 1 ч.

20 Все образцы иридированных мембран имели на поверхности блестящее покрытие, не снимающееся ногтем или щеткой, В табл.

3 представлены данные по изменению напряжения на клеммах МЭБ в процессе непрерывной работы, Из данных табл. 2 следует, что по сохраняемости электрокаталитических свойств при эксплуатации МЭБ в течение около

10з I ЭКГ, полученные предложенным спо30 собом, не отличаются от ЭКГ, полученных способом-прототипом, что указывает на доcTBTo÷IIóþ прочность сцепления металла и поверхности пленки мембраны. Однако эта прочность достигнута без предварительной обработки пленки плазмой и водой в автокла ве. В целом продолжительность способа по сравнению с прототипом сокращается на

7-8 ч, что следует из табл,4

Формула изобретения

Способ изготовления электрокаталитической группы для мембрано-электродного блока, содер>кащей пленку катионообменной мембраны на основе сульфированного перфторированного полимера с закрепленным на одной из ее сторон слоем иридия, путем контактирования пленки одной стороной с раствором восстановителя, содер>кащим боргидрид натрия, и одновременно другой стороной с раствором соединения иридия, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса, используют раствор восстановителя, дополнительно содержащий гидроксид натрия при следующих соотношениях ингредиентов, в г/л: боргидрид натрия 76-80; гидроксид натрия 78-82; вода дистиллированная до 1 и, в качестве раствора соединения иридия используют раствор гексахлориридиевой кислоты, дополнительно содержащий нитрит

1763524

Таблица 1

Таблица 2

*При токе 4 А на видимую поверхность электрода 4 см и Т = 80 + 2 С

**После обработки 1 ч плазмой (ЗООВт, подача кислорода 150 мл/мйн, разряжение 10

-1 мм рт. ст., Т = 25 С) и выдерживания в автоклаве 1 ч при 130 С; водный раствор борогидрида натрия в оптимально рекомендуемой прототипом концентрации 60 г/л, водный раствор трихлорида иридия в концентрации 12 г/л, эквимолярной заявленной (т. к. концентрация соли иридия в прототипе не указана).

Таблица 3 натрия и соляную кислоту при следующем соотношении ингредиентов. г/л: гексахлориридиевая кислота 36-42; нитрит натрия 50-54; соляная кислота, конц. 10-14; вода дистиллированная до 1 л, и перед контактированием этот раствор нагревают на водяной бане до изменения цвета от темно-коричневого до желтого и

5 охлаждают.

1763524

Продолжение табл. 3

+При токе 4 А на видимую поверхность электрода 4 см и Т = 80 + 2 С, 2 о

Таблица 4 осстановителя оли иридия мой и в автоклаве брану

oM Hcl

Составитель В.Кондратьев

Редактор M.ÊóçíeöîBà Техред M,Mîðãåíòàë Корректор О.Густи

Заказ 3432 Тира>к Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Т.-35, Раушская наб„4/5

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