Способ изготовления образца для измерения электрохимической активности порошковых катализаторов

Способ изготовления образца для измерения электрохимической активности порошковых катализаторов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

СоцивлистичВских

Республик

{11! 542131

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.06.75 (21) 2144259/25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.01.77. Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 04.04.77 (51) М. Кл,г- 6 01 N 27/30

Государственный комитет

Соввтв Министров СССР оо делам изаоретений и открытий (53) УДК 541.136(088.8) (72) Авторы изобретения О. С. Абрамзон, В. С. Багоцкий, А. Г. Пшеничников и С. Ф. Чернышов (71) Заявитель

Институт электрохимии АН СССР (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПОРОШКОВЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ

Изсбретение относится к областч электрохимии, а именно к электродам, предназначенным для измерения истинной электрохимической активности порошковых катализаторов с развитой удельной поверхностью, используемых для процессов электролиза, электрохимического синтеза и в топливных элементах. Мерой электрохимической активности катализатора является величина тока обмена исследуемой электрохимической реакции на единицу истинной поверхности катализатора. Для получения корректной величины тока обмена вся поверхность исследуемого катализатора должна быть равнодоступной для протекания реакции.

Известны методы определения токов обмена на гладких электродах /компактной металлической пластине/ по экстраполяции линейных участков анодных и катодных поляризационных кривых, построенных в координатах перенапряжение — логарифм плотности тока до пересечения их в точке, отвечающей величине тока обмена (1). Использовать этот метод для определения истинной активности дисперсных катализаторов невозможно вследствие возникающих диффузионных ограничений.

Известен метод устранения внешних диффузионных ограничений и измерения токов обмена с помощью вращающегося дискового электрода (2) .

В этом случае ток обмена определяется по наклону начального линейного участка поляризационной кривой и вычисляется по уравнению: т. б (1) о" р где 0 — ток обмена, а/смг;

R — универсальная газовая постоянная, R =

=8,313 дж/град г.м;

F — число Фарадея, F = 96500 кул.:

Т вЂ” температура, К;

i — плотность тока а/см; г.

15 г — перенапряжение, в.

Однако использование вращающегося дискового электрода позволяет, в случае дисперсных катализаторов, лишь перевести электродную poRKцию из. внешнедиффузионного режима во внутри20 диффузионный, но не обеспечивает работу электрода в кинетическом режиме.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ изготовления электрода, в ко25 тором смесь катализатора и неэлектропровод542131

Составитель M. Кривенко

Техред М Ликович

Редактор И. Тимофеева

Корректор Т. Чаброва

Заказ 5957/28

Тираж 1О29 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП Патент™, r Ужгород, ул. Проектная, 4 ного материала наносят на электропроводящую подложку. Толщина полученного электрода составляет обычно 150 — 300 мкм. Истинную величину тока обмена на таких электродах определить невозможно, так как и в этом случае поверхность катализатора неодинаково доступна в диффузионном отношении.

Цель изобретения — повышение чувствительности электрода за счет изготовления его таким образом, чтобы вся поверхность находилась в условиях равно доступных для протекания электрохимиче ской реакции.

Укаэанная цель достигается тем, что электропроводящую подложку покрывают слоем инертного неэлектропроводного материала, например фторопласта, в который впрессовывают катализатор. Толщина слоя инертного материала должна быть меньше толщины слоя катализатора для надежного обеспечения электрического контакта между подложкой и катализатором.

Создание тонкого электрода на основе порошкового катализатора, вся поверхность которого работает в равнодоступных условиях, позволяет определить истинную величину тока обмена по наклону начального линейного участка поляризационной кривой (см. формулу 1).

Доказательством работы электрода в равнодоступных условиях является независимость величины тока обмена от толщины электродов в некотором интервале его толщины.

При м е р, На обезжиренную подложку из никелевой фольги наносят слой суспензии фторопласта ФП-4Д с концентрацией 60 вес.% и после подсушивания на воздухе при комнатной температуре в течение 30 мин спекают в печи при температуре о

320 С в воздушной атмосфере в течение 3-5 мин.

Толщина полученной таким образом пленки фторопласта составляет -3 мк. На подложку, покрытую пленкой спеченного фторопласта, через никелевую стенку 340 меш равномерно по всей площади подложки напыляют навеску (1,6 мг) порошка скелетного никелевого катализатора с удельной поверхностью 30 м /г, полученного выщелачиванием сплава Ni-AP-Ti (50% AI, 47% Ni, 3% Ti). Подложку с напыленным слоем катализатора подпрессовывают между полированными никелевыми пластинами под давлением 0,5-1,5 т/см . Истинная поверхность электрода, полученного таким способом, измерена методом кривых заряжения в 0,1 N растворе КОН при комнатной температуре и составляет 420 см

Активность катазплзатора оценивают Ilo величине тока обмена реакции ионизации-выделения водоЬ рода на указанном катализаторе, В растворе 0,1N

КОН при температуре 15 С в атмосфере водорода измеряют зависимость тока ионизации водорода от потенциала электрода и по наклону начального участка поляризационной кривой /в интервале по1р ляризаций» и 10 мв/ вычисляют ток обмена по уравнению 11);

-e

О 1 10 . — 6 г

1 =25 10 1,=037 10 lа/см / о 6,7 <0

)б

Величина тока обмена, измеренная на других образцах этого катализатора, не завичит от навески и толщины слоя катализатора (в интервале толщин

20 до" 5 мкм) и составляет" 04106 а/см .

Использование электродов с равнодоступной поверхностью порошкового катализатора открывает возможность проводи ь непосредственные измерения электрохимической активности порзшксвгнх

2б катализаторов с развитой удельной пове зхностью что необходимо при разработке, испытаниях и сравнительной оценке катализаторов для процессов электролиза, эгюктрохимического синтеза и в топливных элементах.

Формула изобретения

Способ изготовления образца для измерения электрохимической активности порошковых катализаторов путем нанесения на электропроводящую подложку смеси катализатора и неэлектропроводного материала, о тл ич аю щ и и ся тем, что, с целью повышения чувствительности электрода, 4п электропроводящую подложку покрывают слоем инертного неэлектропроводного материала, например фторопласта, в который впрессовывают катализатор.

Источники информации, принятые во внимание

4б при экспертизе изобретения:

1. Фрумкин А. Н. и др. "Кинетика электродных процессов", МГУ, 1952, стр 136;

2. йостя и Chimia 23, 255, (1969 г ):

3. Y. Electrochem Soc, 117, 1512 (1970 г.) .