13.02.2018
218.016.296f

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГАЗОДИФФУЗИОННОГО ЭЛЕКТРОДА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0001840851
Дата охранного документа
20.01.2013
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для изготовления источников тока (топливных элементов), систем жизнеобеспечения, для регенерации газов в замкнутых объемных, электролизеров для водородной энергетики, кислородных насосов, датчиков для метрологии и т.д. Техническим результатом является улучшение удельных характеристик и увеличение их стабильности во времени. В способе изготовления газодиффузионного электрода, при котором пропитывают высокопористую основу церий содержащими солями с последующим разложением их до окиси церия. Предварительно пропитанную основу прогревают до температур на 300°-400° выше рабочей температуры. После этого резко меняют парциальное давление кислорода. 2 з.п. ф-лы.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области электрохимических устройств с твердым высокотемпературным электролитом и может быть использовано при изготовлении газодиффузионных электродов для источников тока (топливных элементов), систем жизнеобеспечения, для регенерации газов в замкнутых объемах, электролизеров для водородной энергетики, кислородных насосов, датчиков для метрологии и т.д.

Известны способы обработки электродов газами с целью получения определенных структур окислов, например, никелевого электрода для создания гидроокиси никеля (Пат. США №4064332, опубл. 20.12.77).

Полученные этим способом электроды могут работать только при низких температурах, т.к. гидроокись разлагается, еще не достигнув рабочей температуры высокотемпературных электрохимических устройств (800-1100°C).

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ изготовления электрода с высокими удельными характеристиками путем пропитки высокопористой основы (например, платиновой) насыщенным раствором соли нитрат церий-аммония Ce(NH4)(NO3) с последующей прокалкой в процессе нагревания электрохимического устройства на воздухе до рабочей температуры (А.С. СССР № 1840850).

Полученные этим способом электроды обладают следующими недостатками. После разложения соли нитрат церий-аммония в металлической основе остается меньше 45% вещества в виде окиси церия. Такое незначительное количество окиси церия не позволяет получить максимальных удельных характеристик электродов. Пропитывание с последующей прокалкой приходится проводить многократно, что усложняет технологию изготовления электродов. Поскольку рабочие температуры устройств выше температуры прокалки, в процессе работы наблюдается спекание, уплотнение окиси церия, что приводит к снижению удельных характеристик электродов и нестабильности их во времени. Причем, чем выше рабочая температура, тем быстрее наступает ухудшение характеристик.

Целью настоящего изобретения является способ изготовления электродов с высокими удельными характеристиками, которые остаются стабильными при увеличении срока службы в несколько раз.

Указанная цель достигается благодаря пропитыванию металлической основы электрода насыщенным водным раствором хлористого церия, после разложения которого в основе остается порядка 77% вещества в виде окиси церия. Последняя спекается до образования устойчивой микроструктуры, которая затем подвергается разрушению путем резкого изменения парциального давления кислорода в газовой фазе над окислом.

Предварительно сформированную высокопористую основу платинового электрода, припеченную к твердому электролиту 0,92ZrO2 + 0,1Se2O3, пропитывали насыщенным водным раствором хлористого церия квалификации "Ч". Затем производили термическое разложение и спекание окиси церия при температуре 1200-1250°C в среде воздуха в течение часа. Температура спекания на 300-400° превышает рабочую температуру электрода, благодаря этому создаются хорошие контакты окисла с металлом основы и электролитом. Кроме того, при рабочих температурах дальнейшее спекание окисла практически не наблюдается в течение длительных сроков службы. Однако полученный таким образом электрод еще не обладает высокими удельными характеристиками, т.к. окисел имеет недостаточно развитую поверхность контакта с газовой фазой. Существенное развитие ее осуществляют резким изменением парциального давления кислорода газовой среды, что приводит к растрескиванию и измельчению спеченного окисла церия внутри металлической основы электрода. Резкого изменения парциального давления кислорода достигают или сменой окружающей газовой атмосферы, например, с кислорода на водород, или пропусканием через электролит постоянного тока с быстрой сменой полярности, что приводит к нагнетанию или откачиванию кислорода из электрода. Наиболее целесообразным является комбинированное воздействие, т.к. газовую активацию можно рассматривать как более медленную и поверхностную, токовая же активация более резкая и глубинная, т.е. изменения парциального давления кислорода идут прежде всего на той трехфазовой границе, которая и обуславливает высокую эффективность проходящих реакций, высокие удельные характеристики электродов.

Использование предлагаемого способа изготовления газодиффузионного электрода для высокотемпературных электрохимических устройств с твердым электролитом позволяет получать электроды с большим содержанием в основе спеченной окиси церия, что приводит к снижению на 30÷50% поляризации электродов и к улучшению стабильности их характеристик во времени. Причем срок службы эффективно работающих электродов увеличивается в десять и более раз.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 29 items.
10.02.2013
№216.012.24d3

Электрохимический генератор на твердооксидных топливных элементах

Изобретение относится к устройствам для прямого преобразования химической энергии топлива в электрическую с использованием твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ). Электрохимический генератор на твердооксидных топливных элементах содержит корпус, камеру смешения метана и воздуха, камеру...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474929
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.05.2013
№216.012.4539

Твердоэлектролитный датчик для амперометрического измерения концентрации водорода и кислорода в газовых смесях

Изобретение относится к аналитической технике, в частности к твердо-электролитным датчикам для анализа газовых сред. Твердоэлектролитный датчик для амперометрического измерения концентрации водорода и кислорода в газовых смесях содержит диск из твердого электролита с кислородной проводимостью,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483298
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.05.2013
№216.012.453a

Твердоэлектролитный датчик для амперометрического измерения концентрации водорода в газовых смесях

Изобретение относится к аналитической технике, в частности к твердоэлектролитным датчикам для анализа газовых сред. Твердоэлектролитный датчик для амперометрического измерения концентрации водорода в газовых смесях содержит два электрода, нанесенные на противоположные поверхности одного из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483299
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.05.2013
№216.012.453b

Твердоэлектролитный датчик для амперометрического измерения влажности газовых смесей

Изобретение относится к аналитической технике, в частности к датчикам для анализа газовых сред. Твердоэлектролитный датчик для амперометрического измерения влажности газовых смесей содержит диск из твердого электролита с кислородной проводимостью с двумя электродами - наружным и внутренним,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483300
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.08.2013
№216.012.5e1a

Твердоэлектролитный датчик для измерения концентрации кислорода в газах и металлических расплавах

Изобретение относится к аналитической технике, в частности к датчикам, предназначенным для анализа газовых сред и металлических расплавов на кислородосодержание. Твердоэлектролитный датчик для измерения концентрации кислорода в газах и металлических расплавах содержит выполненный в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489711
Дата охранного документа: 10.08.2013
20.08.2013
№216.012.619f

Твердоэлектролитный датчик для потенциометрического измерения концентрации водорода в газовых смесях

Изобретение относится к аналитической технике, в частности к датчикам для анализа газовых сред. Твердоэлектролитный датчик для потенциометрического измерения концентрации водорода в газовых смесях содержит мембрану из протонпроводящего твердого электролита, эталонный и измерительный электроды,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490623
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.10.2013
№216.012.75f2

Твердый электролит на основе оксида церия и церата бария

Изобретение относится к области электротехники, а именно к твердооксидным композитным электролитам, и может быть использовано в средне- и высокотемпературных электрохимических устройствах. Твердый электролит на основе оксида церия и церата бария, допированный самарием, имеет состав, отвечающий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495854
Дата охранного документа: 20.10.2013
27.12.2013
№216.012.9256

Нагревательный блок и способ его изготовления

Изобретение относится к области электротехники, а именно к производству монолитных металлокерамических нагревательных элементов электрического, в частности резистивного, нагрева. Нагревательный блок содержит трубу из огнеупорного материала, резистивный металлокерамический нагреватель,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503155
Дата охранного документа: 27.12.2013
10.02.2014
№216.012.9e5a

Способ получения газоплотной керамики на основе оксида церия и церата бария

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способам получения газоплотных композитных электролитов со смешанной кислород-ионной и протонной проводимостью. Заявлен способ получения газоплотной керамики на основе оксида церия и церата бария путем спекания порошков состава...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506246
Дата охранного документа: 10.02.2014
10.02.2014
№216.012.9f99

Генератор влажности газов

Изобретение относится к аналитической технике, в частности к генераторам создания и поддержания заданной влажности или осушения газов. Генератор влажности газов содержит помещенную в термостат рабочую камеру, включающую в себя кислородпроводящий и протонпроводящий твердые электролиты,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506565
Дата охранного документа: 10.02.2014

Похожие РИД в системе