Способ изготовления мембраноэлектродного блока

Способ изготовления мембраноэлектродного блока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1 есовзная I те но-т ни ч, ея

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1)675491

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 160378(21) 2590727/24-07 с присоединением заявки М(51)M. Кл.2 н 01 м 8/10

Н 01 M 4/94

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 2507.79. Бюллетень Ио 27 (53) УДК621, 352. . 6 (088. 8) Дата опубликования описания 2507,79 (72) Авторы изобретения

Л.С.Табакман, М.И.Фролова, В.И.Боровков и Ю.A.Ïèêèí (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ мЕмБРАНО-ЭЛЕКТРОДНОГО БЛОКА

Изобретение относится к производству мембрано-электродных блоксв в электрохимических устройствах с ионообменными мембранами(ИОм) в качестве электролита и может быть использовано 5 при изготовлении топливных элементов, электролизеров, электрохимических нагнетателей водорода и кислорода.

Известен способ изготовления мембрано-электродных блоков, заключающиеся в одновременном воздействии на два- электрода с находящейся между ними HOM повышенных температуры и давления, причем температура и давление в определенных пределах связаны 15 между собой обратно пропорциональной зависимостью (1).

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ изготовленкя мембраио-электродного блока путем спрессовывания двух электродов с на-. ходящейся между ними ионсобменнрй мембраной из фторсодержащего сополимера и одновременного нагревания s водной среде (23. Полученный пакет подвергается прессованию давлением от 140 до 210 кг/см при температуре от 80 до 120 С.

Однако указанные параметры режимов горячего прессования оказываются недостаточными для получения прочного соединения электродов с ИОМ, обладающими повышенной химической и термохимической стойкостью. Прочное сое-. динение электродов с ИОМ такого тиha происходит при температурах от

100 до 200 С.

В результате повышения температуры горячего прессования лкнейные размеры свободных участков ИОМ эа счетвпитывания воды увеличиваются на 30-50%. Изменение соотношения линейных размеров MOM в зоне контакта с электродами и на свободных .участках приводит к появлению гофр на свобод- ных участках ИОМ, что затрудняет или делает невозможной герметизацию полостей электрохимических устройств.

Увеличение давления прессования при соответствующем снижении температуры приводит .к ухудшению проницаемости электродов, в результате чего затрудняется транспорт реагентов в Бону электрохимической реакцйи.

Цель изобретения — обеспечение герметизации путем сохранения заданных линейных размеров ИОМ.

Для этого до спрессовывания ионообмЕнную мембрану обрабатывают водой

3 675491 в автоклаве при 100-200 С в течение с выдержкой при этой температуре в

10-30 мнй. течение 10 мин, После охлаждения воды

После проведения такой обработки :-- до комнатной температуры извлекают

HOM за счет дополнительного погло- из нее приспособление, после разборки щения воды увеличивает свои размеры которого извлекают мембрано-электродпо сравнению с исходными и не изменя- ный блок, поступающий либо на сборку, ет их при последующих операциях, 5 либо на хранение. ,изготовления мембрано-электродного . Il р и м е р 2. Изготовляют мембра блока. Ровная поверхность ИОм позво- но-электродный блок с использоэанием ляет легко осуществить герметизацию сульфокатионитной ИОМ, полученной из . Рабочих полостей электрохимйческйх экструзионной пленки на основе перфтоустройств. ) 0 рированных сополимеров (мембрана

Способ осуществляется следующим МФ-4CK) . образом. HOM помещают в автоклав с водой —:HOM помещают в автоклав с водой, и нагревают до температуры 20025 С, который нагревают в зависимости от при которой выдерживают в течение типа ИОм до температуры 100-200 С. 15130 мнн. После охлаждения автоклава после достижения необходимой темпера- до комнатной температуры иОм извлекают туры дают выдержку 10-30 мин, после иэ воды я придают ей размеры в соотчего охлаждают воду с находящейся ветствии с чертежом. В приспособлев ней HOM до комнатной температурй. ние для горячего прессования закладыГорячее прессование мембрано-элен" 2О вают два электрода с предварительно тродного блока проводят в приспособ- обработанной ИОМ мЕждУ ними. Заложенб"i ленни, фиксирующем взаимное положе- ные s приспособление электроды с ИОМ ние электродов и HOM. В приспособ- сжимают усилием 25 кг/см, которое ление сначала закладывают "один Фиксируется с помощью стяжных болтов. из электродов, затем обратную ИОМ и После этой операции приспособление второй электрод, Заложенные в приспо- 5 помещают в автоклав с водой, который собление ИОм С электродами сжйМают : затеМ подогревают"до температуры усилием 25-250 кг/см, котбрые Фик- 200 151 с выдержкой 20 мин. после ох сируются стяжными болтами. После это- лаждейия автоклава до комнатной

ro присйособление с заготовкой блока температуры извлекают из него приспопомещают в автоклав.с водой и нагре- 3О собление, после разборки которого вают до температуры 100-200 С. По извлекают мембрано-электродный блок, достижении необходимой температуры йоступающий либо на сборку, либо на приспособление выдерживают 10-30 мин, хранение. "" после чего автоклав охлаждают до ком- При использовании для иэготовле- натной температуры и извлекают иэ не- 35 ния мембрано- электродных блоков HOM

ro приспособлеиие,а из приспособле- МРФ-26 и МФ-4СК беэ предварительной ния — мембрано-электродный блок, при» обработки Водой брак составлял соотгодный для использования в электрохи- вЕтственно 20 и 50%. ОдиовремЕнно в мических устройствах. брак шлй использованные нри прессоПример 1. Изготовляют мембра- 4() ванин электроды с платиновым каталино-электродный блок с использовайием затором. сульфокатионной ИОМ, представляющей продукт сульфирования пленки радиа ционно привитого полимера трифтор- Способ изготовления мембрано-элекстирола и Фтористого винилидена (мем- 4 тродного блока путем спрессовывания брана МРФ-26). двух электродов с находящейся между

ИОМ помещают в воду и подогревают ними ионообменной мембраной из Фторсодо температуры 100 С, при которой вы- держащего сополимера и одновременного держивают 10 мин. После охлаждения нагревания в водной среде, о т л иводЫ до комнатной температуры ИОМ ч а ю шийся тем, что, с целью извлекают из воды и придают ей pas- обеспечения последующей герметизации меры в соответствии с чертежом. В " путем сохранения заданных линейных приспособление для горячего прессова- размеров,grab спрессовывания ионообменния сначала закладывают один иэ элек- ную мембрану. обрабатывают водой в тродов,. затем ИОМ, прошедщую пРедва- автоклаве при 100-200 С в течение рительную обработку, и снова электрод. 5 10-30 мин..

Заложенные в приспособление Два элек- Источники информации, принятые трода и ИОМ сжимают усилием 250 кг/сии, во внимание при экспертизе которое фиксируется с помощью стяжных 1. Патеит ChlA Р 2913511, болтов. После этой операции приспособ, кл. 136-86, 1959. . ление с заготовкой блока помещают в ga 2. Патент CtiJA 9 3522095, емкость с водой и нагревают до 100 С кл. 136-86, 1970.

ЦНИИПИ Заказ 4315/44 Тираж 922 Подписное

Филиал ППП, Патент, г. ужгород, ул, Проектная, 4