Способ определения структурных параметров пористых электродов

Способ определения структурных параметров пористых электродов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (11) 48 2658

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.05.72 (21) 1779942/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.08.75. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 02.12.75 (51) М. Кл. G 01п 15/08

В 011с 3/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.3.035.222:

: 62-405.8 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. H. Журавлева, Л. Л. Кноц, Б. И. Ленцнер и А. Г. Пшейитгйттков

Институт электрохимии АН СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРУКТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ПОРИСТЫХ ЭЛЕКТРОДОВ

-й/ Q — 2,05

5,63

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу определения структуры пористых электродов, применяемых в топливных элементах и электролизерах.

Известны методы исследования структуры электродов, основанные на вытеснении смачивающей жидкости из пор образца под действием перепада давлений между газом и электролитом и на вдавливании несмачивающей жидкости (ртути) в поры образца под давлением. Сущность указанных методов состоит в непосредственном определении объема жидкости, вытеснешюй из пор образца или внедренной в поры под действием давления.

Конечной целью этих методов является определение количества газа и жидкости в пористом электроде в зависимости от структуры, перепада давлений между газом и электролитом, содержания гидрофобизатора и других факторов. Применение указанных методов возможно либо при использовании специальных приборов, либо при разрушении образца.

Известен способ определения структурных параметров пористых электродов, заключающийся в вытеснении жидкости из пор электрода в специальной ячейке под действием перепада давлений между газом и электролитом.

Недостатком упомянутого способа является необходимость использования для измерения специальной ячейки, что требует либо изготовления специальных электродов, либо использования части электродов (разрушення образца).

Общим признаком предлагаемого способа и указанного выше является освобождение под действием перепада давлений между газом и жидкостью (электролитом) части пор электрода и измерение перепада давлений между газом и жидкостью.

Особенность предлагаемого способа состоит в том, что электрод помещают в электролит, накладывают на электрод потенциал, изменяют потенциал по закону треугольника, н по количеству электричества Q, идущего на изменение состояния границы раздела электрод — электролит, определяют суммарное сечение пор Ф по соотношению

Предлагаемый способ позволяет проводить структурные измерения пористых электродов непосредственно в электромеханической ячейке без разрушения образца и, тем самым, упрощает исследование зависимости этих параметров от времени и условий работы электрода.

На фиг. 1 представлено изменение потенциала электрода (ср, мв) во времени (т, сек) 482658

IIo закону треугольника; на фиг. 2 — поляризяционная кривая никелевого водородного электрода при изменении потенциала (ср, мв) и зависимости от силы тока (1, ма) по закону треугольника; па фиг. 3 представлепа зяВИСЕIМОСТЬ КОЛЕIЧЕСТВЯ ЭЛЕКТРИЧЕСТВЯ, ИДУЩЕГО

lia изменение состояния поверхности электрода (Q, кул/см ), От квадрата c ì.ч(яр((ОГО Относительного сече(еия пор, заполненных электролитом (Ф), для ряда структур и перепадов давлений между газом и электролитом для никелевого пористого электрода; на фиг. 4 представлена зависимость сечения газовых пор (5 = q — Ф, где q — общая пористость) от перепада давлений между газом и электролитом AI мм Но для никелевого пористого a;IcKTpo;la. 3 па M(IF(8 Ф полу 1с((ВI раз личными сгособами: 1) метод ртутной порометрии; 2) метод вытесне(п!я жидкости;

3) предлагаемый метод.

Предлагаемый способ основан на определении количества электричества, идущего на изменение состояния границы металл †электролит на пористом электроде (посадка и снятие адсорбировапнь(х Водорода и кислорода, заряжение двойного слоя) при изменении потенциала электрода по закону треугольника (фиг. 1). Типичная зависимость тока 1 от потенциала ср приведена на фиг. 2. количество электричества Q, идущее на изменение состояния поверхности электрода, определяется как площадь, ограниченная кривыми прямого и обратного хода (заштрихованная площадь).

Регистрация зависимости I = ) (1«) может также осуществляться на двухкоординатпом самописце типа ПДС-О21М.

Б общем случае справедливо соотношение: (.

Q = Ь ау(Ух, о где 5 (съ(«) — Внутре(п!яя дельная поверхность электрода в расчете пя едп(п!цу объема электрода, д — колпчг .;;о электри(ества, приходящееся на единицу истинной повсрхности катализатора. В соответствии с теорией процессов В пористых электродах при изменении перепада давлений между газом и электролитом Лр:

L=f(@), 5 где Ф вЂ” суммарное относительное сечение (Iop, заполненных электролитом, численно равное отношению объема жидкости в образце к объему образца.

Q является, таким образом, функцией верх10 него предела интеграла Z или функцией сечения пор, заполненных электролитом Ф. Зависимость Q от Ф - для ряда структур и перепадов давлений между газами и электролитом приведена на фиг. 3. Ф определялось методом

15 вытеснения жидкости из пор под действием перепада давлений. Полученная методом наименьших квадратов эмпирическая формула для определения Ф и Q для Еюристого никелевого электрода имеет вид: у / Q — 2.05

5,5З где Q — количество электричества (кул/см ) видимой поверхности электрода.

25 Рассчитанные по этой формуле зависимости

Ф(Лр) сопоставлены с аналогичными зависимостями, полученными методами ртутной порометрии и вытеснения смачивающей жидкости (фиг. 4).

Предмет изобретения

Способ определения структурных параметЗ5 ров пористых электродов путем определения суммарного сечения пор Ф, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения способа, электрод помещают в электролит, накладывают на электрод потенциал, изменяют потенци40 ал по закону треугольника и по количеству электричества Q, идущего на изменение состояния границы раздела электрод — электролит, определяют суммарное сечение пор Ф по соотношению

q/ (;) — 2,05

5,63

482658

2,0

О,/25

0775

0,250

Фиг..Т 1ф я г/и

4ð,мирау

Щгр л

Заказ 2907/5 Изд. ¹ 1776 Тираж 902 Г!сдпнспсе

Ц1-1ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раугнская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель A. Груздев

Редактор H. Спиридонова Техред Т. Миронова Корректоры; А. Динискина и О. Тюрина