Газодиффузионный электрод

Газодиффузионный электрод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ь.! мгя

Союз Соеетскна

Соцнаинстнчесннз

Республнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 27,04.78 (21) 2608230/18-25 с присоединением заявки М

G 01 N 27/30

Гесударствеиный комитат

СССР (23 1Ïðèîðèòåò с

Опубликовано 07 07 80 Б1оллетень № 25 по делам иэо4ретеиий и еткрьпий

{53) УДК 541.135.

;5 (088.8) Дата опубликования описания 07.07.80 (72) Авторы изобретения

Г. В. Штейнберг, И. А. Кукутцкйна н В, С. Багоцкнй с

Институт электроники АН СССР (7I) Заявитель (54) ГАЗОДИФФУЗИОННЫЙ ЭЛЕКТРОД

Изобретение относится к области электро химии, а именно к электродам, предназначенным для измерения электрохимической активности высокодисперсных катализаторов в реакциях ионизации газов. с

Известен электрод для определения электро- 5 химической активности катализатора, представляющий собой тонкйй слой катализатора, напрессованный на электропроводную подложку (1}.

Электрод полностью погружен s электролит, 10 насыщенный активным газом. Недостатком этого электролита является то, что активность катализатора в реакции ионизации газа может быть оценена только при потенциалах, близких к равновесному. При больших поляризациях воз15 никают диффузионные затруднения по подаче газа к электроду через слой раствора.

Известен газодиффузионный электрод для измерения активности катализатора, который состоит иэ тонкого слоя катализатора со связу кяцим, нанесенного на гидрофильную токоотводящую основу. Основа погружается в электролит, а катализатор контактирует с газовой фазой. К недостаткам данного электрода следует

I с ссссс отнести экранирование части поверхности катализатора связующим, а также необходимость термообработки для закрепления катализатора на основе, что ведет к изменению его активности. Все это снижает точность определения удельной активности катализатора.

Известна возможность сравнения активности катализаторов по току при малых поляризациях кислородных газодиффузионных электродов.

Недостатком такого электрода цри использовании его для оценки активности катализато1уа является то, что в нем катализатор также подвергается температурной обработке, -Мто снижает точность определейия удельной активности катализатора. Кроме того, определение активности катализатора может быть проведено только в узкой области малых поляризаций. При больших поляризациях активность искажается диффузионными затруднениями в электроде.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является газодиффузнонный электрод для измерения злектрохимической активности дисперсных катализаторов на основе углеродистых материалов, содержаший пористую

3 74627 электропроводную подложку, тонкий слой катализатора и связующее для закрепления катализатора на подложке (2).

Недостатком данного электрода является, во-первых, экранирование части поверхности

5 катализатора тефлоном, во-вторых, значительный вклад в активность тока никелевой подложки.

Кроме того, определение малых колйчеств катализатора (0,1 мг) по привесу никелевой íодложки не является надежным. Перечисленные недостатки снижают точность определения удельной активности катализатора.

Цель изобретения — увеличение точности измерения удельной электрохимической активнос" ти дисперсных катализаторов на основе углеродистых материалов и определение кинетических параметров реакции ионизации газов, Это достигается за счет применения газодиффузионного электрода, в котором в качестве связующего для катализатора используется гидрофобный матерйал, введенный в подложку.

Использование тонкого слоя катализатора без связующего, а также гидрофобной основы, на которой катализатор закрепляется без тем25 пературной обработки, позволяет получать неискаженнйе эйачения удельной Ытйвности катализатора. Гндрофобная пористая пбдложка обеспечивает хороший доступ газа к" катализа" тору; так что, нредельный диффузионййй ток не имеет места даже при значи тельных поляри30 зациях электрода. Это позволяет получать истинные значения удельной актйвности в широ ком интервйле потенциалов, т.е. получать кине,тические зависимости для катализатора с большой внутренней поверхностью. Электропровод ность подложки обеспечивает хороший токоотвод от зерен катализатора.

Пример. Сажа с удельной поверхностью по БЭТ, равной 50 — 70 м /г, смешивается с

40 суспензйей политетрафторэтилена (фторонласта 4 Д) из расчета 35% политетрафторэтнлена в смеси по сухому веществу. Масса iCfcei-" вается и прокалнвается при 300 С. Из цолу45 ченного гидрофобизированного порошка прессуют подложку давлением 1000 — 1500 кг/см .

Кажущаяся плотность подложки 0,95 г/смэ, толщина -1 мм, На одну сторону подложки напрессовывают металлический токоотвод, на

50 другую сторону равномерно напыляют порошок активнрованного угля Аà — 3 с удельной поверхностью по БЭТ 1000 м /г в количестве 0,11 мг/см и поцпрессовывают при давлении

900-1000 кг/см . Количество катализатора оп55 ределяют по привесу основы после прессования порошка. Точный контроль количества угля производят непосредственно s измерительной ячейке по величине двойнослойной емкости

2,4 угля, которую определяют методом кривых заряжений. Отношение величины двойнослойной емкости угля на подложке к величине двойнослойной емкости единицы массы того же угля в порошке дает количество катализатора, контактирующего с электролитом и подложкой.

Токи ионизации кислорода (активность), от несенные к массе катализатора, хорошо воспро- изводятся и не зависят от навески. . Ток на подложке без угля составляет менее 2% от тока на электроде с 0,6 мг угля, т.е. корректировка на ток подложки не требуется, начиная с навесак 0,1 мг/смэ.

Поляризационные кривые имеют постоянный ,наклон в интервале трех порядков плотностей токов при всех парциальных давлениях кислорода.

Ток на электроде при постоянном потенциале пропорционален парциональному давленйю кислорода. Все зти результаты указывают на кинетический режим работы катализатора в электроде и свидетельствуют о высокой точности определения истинной электрокаталитической активности катализатора в широком интервале токов в предлагаемом электроде.

Использованйе предлагаемых электродов с равнодостуниой новерхностью диснерсного каталйзатора дает возможность проводить непос- . редственные йэмерения электрохимнческой активности катализаторов с развитой поверхностью, а благодаря эффекианому подводу газа через гидрофобкув т1одложку получать дополнительные данные о микрокийетике реакции иониза ция газа, что важно прй разработке новых катализаторов и электродов для электрохимических источников тока, электролиэеров, электроЙйиического синтеза, а также для исследования

Механизма реакаий ионизации газов на таких катализаторах.

Формула изобретения

Газодиффузионный электрод для измерения электрохимической активности дисперсных ка-тализаторов на основе углеродистых материалов, содержащий пористую электропроводную подложку, тонкий слой катализатора и связующее для закрепления катализатора на подложке, о т л и ч à ю шийся тем, что, с целью увеличения точности измерения удельной активности катализаторов, в качестве связующего использован гидрофобный материал, введенный в подложку.

746272

Составитель Л.,11икая

Техред А. Щепанская

Редактор Н. Воликова

Корректор М. Коста

Заказ 3930/30 Тираж 1019

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 542131, кл. G 01 N 27/30, 1976.

2. А. I. Appleby„M. Savy "Oxiden reduction ultraphien carbon supported polimerlc

phtha locyamine electroolis in 6 NICOH"

Electrochimica Acta, Vob 21, 1977, рр 561-674

5 (прототип) .