Способ изготовления мембрано-электродного блока

Способ изготовления мембрано-электродного блока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

/ А, /

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 140780 (2! ) 2959729/23-26 151) М. Кп.з

С 25 В 11/00 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3007.82 Бюллетень № 28 (S3) УДК 621. 357..12(088.8) Дата опубликования описания 30 .07.82.

A Ã. Пшеничников, С.Ф. Чернышов, Е.А. Нижни бЬкий, В.Н. Журавлева, В.С. Багоцкий, Ю.И. Головкин, С.Г. Огрызько-Жуковская, Г.П. Беляков, Ю.A, . Паншин, А.И. Андреева и Н.A. Дрейман (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕМБРАНО-ЭЛЕКТРОДНОГО

БЛОКА

Изобретение относится к электро химической промышленности в частнос-. . ти к технологии изготовлейия электрохимических систем с ионообменными мембранами в качестве электролита.

Известен способ изготовления элементов с твердым полимерным электролитом, заключающийся в непосредственном осаждении катализатора на поверхность мембраны 1).

Недостатком данного способа является небольшая прочность сцепления катализатора с мембраной.

Известен также способ изготовления мембрано-электродного блока для электрохимических процессов, путем нанесения электродной композиции на полимерную мембрану, по которому закрепление частиц катализатора на мембране достигают методом горячего прессования в специальной прессформе при давлении 50-60 атм и температуре 200 С (2).

Изготовленный таким способом блок недостаточно надежен в работе, 25 так как структура катализатора получается плотной и, вследствие затруд;ненных условий отвода газа, особенно при повышенных плотностях тока, становится возможным локальный пере- 30 грев мембраны, что приводит к сквозным прогарам полимера на отдельных участках,.

Цель изобретения — повышение надежности работы блока.

Указанная цель достигается способом изготовления мембрано-электродного блока для электрохимических процессов путем нанесения электродной композиции на ионообменную IIoлимерную мембрану с последующим ее закреплением на мембране, по которому закрепление электродной композиции иа мембране ведут путем обработки электрическим током плотностью

0,5-1,0 A/ñì в течение 0,5-1,0 ч в воде или электролите.

Перед нанесением электродную композиция нагревают до 140-150 С. о

В качестве электродной композиции используют смесь порошков электрокаталитического материала и ионооб" менной полимерной мембраны.

Способ заключается в, нанесении на полимерную мембрану электродной композиции, состояшей из смеси дисперсного металлического катализатора и частиц полимерной мембраны, взятых в соотношении 1 31:1, и подвергшейся тепловой обработке при i.40oС, 947225

Формула изобретения

Составитель Т. Гуменюк

Редактор B. Пилипенко Техред М. Рейвес Корректор Н. Король

Тираж 686 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5551/41

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и закреплении композиции на мембране под действием электрического тока плотностью 0,5-1 А/см в течение

0,5-1,0 ч в водной среде или электролите.

Пример. Дисперсный катализатор - платино-палладиевую чернь смешивают с порошком полимерной ионообменной мембраны с размером частиц

5.-20 мкм, в соотношении 1:1 и подвергают термообработке при 150 С в 10 течение 1 ч, после чего полученную смесь растирают и наносят намаэыва. нием или цодпрессовкой на обе стороны влажной ионообменной мембраны.

Полученную группу с токоотводом в 15 виде платиновой сетки уплотняют с помощью стяжных плит, погружают в сосуд с водой и прорабатывают током плотностью 0,5-1;-0 A/ñì при 80-90 С в течение 30-40 мин. Ресурс непрерывной работы мембрано-электродного блока, изготовленного предлагаемым способом в 1,5 раза превышает ресурс блока, изготовленного по известному способу.

Предлагаемый интервал плотности тока обусловлен тем, что при плотности тока ниже 0,5 A/см не достигается необходимая прочность сцепления частиц электродной композиции с мембраной, которая оценивалась методом отрыва, а при плотностях тока выше 1 A/cM в начальный момент вре- мени после включения тока возможен унос электродной композиции с поверхности мембраны и; кроме того, возможны локальные перегревы мембраны в момент формирования активного слоя и прогары на этих участках мембраны.

Обработка током в течение менее 40

0,5 ч не обеспечивает необходимой прочности сцепления электродной композиции с мембраной, увеличение времени обработки свыше 1 ч уже не влияет на прочностные характеристи- 45 ки блока.

Использование в качестве электродной композиции смеси порошков электрокаталитического материала и ионообменной полимерной мембраны приводит к активному использованию в электродном процессе практически всей массы катализатора, а не только слоя частиц, непосредственно контактиг руюшего с поверхностью мембраны.

Обработка электродной композиции при

140-150 С обеспечивает надежный контакт между частицами катализатора и мембрайы. При температуре ниже

140 С снижается прочность сцепления, о а выше 150 С возможно терморазложе-. о ние полимера.

При закреплении электродной композиции на мембране с помощью электрического тока одновременно идет процесс формирования пористой структуры электродного слоя, образуются поры, размеры которых достаточны для свободного отвода газов. Улучшение условий газовыделения повышает надежность блока при его работе в составе электрохимического устройства.

По сравнению с известным предлагаемый способ позволяет в 1,5 раза увеличить надежность работы блока °

1. Способ изготовления мембраноэлектродного блока для электрохимических процессов путем нанесения электродной композиции на ионообменную полимерную мембрану с последуюшим ее закреплением на мембране, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе мембрано-электродного блока, закрепление электродной композиции на мембране ведут путем обработки электрическим током плотностью 0 52

1,0 A/см в течение 0,5-1,0 ч в воде или электролите.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что перед нанесением электродную композицию нагревают до 140-150" С.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что в качестве электродной композиции используют смесь порошков электрокаталитического материала и ионообменной полимерной мембраны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. E1ectrochtm Acta v 3, 1960, р. 244.

2. Патент США М 4057479, кл. 204139, 1977.