×
06.08.2020
220.018.3d69

Способ получения нанодисперсного порошка диоксида молибдена для изготовления анода твердооксидного топливного элемента

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может быть использовано в промышленном производстве батарей высокотемпературных твердооксидных топливных элементов. Способ получения нанодисперсного порошка диоксида молибдена включает электрохимическое осаждение. Электролиз проводят при постоянной плотности тока 400-800 А/м в течение 5-30 мин с использованием химически стойкого катода в электролите с содержанием 15-80 г/л гептамолибдата аммония, 10-30 г/л хлорида аммония при рН 8,5-10,0. Затем осуществляют дегидратацию полученного в результате электролиза порошка нагреванием при температуре 150°С в течение 30 мин. Изобретение позволяет получить материал с удельной площадью поверхности 10-25 м/г для применения в качестве материала анода высокотемпературного твердооксидного топливного элемента, использующего жидкие углеводороды в качестве топлива. 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к технологии получения нанодисперсных материалов, и может быть применено в качестве анодного материала в твердооксидных топливных элементах, использующих жидкие углеводороды в качестве топлива.

Известны разработки в области высокотемпературных твердооксидных топливных элементов с Ni-содержащим анодом, использующие смесь жидких углеводородов в качестве топлива. В патенте WO 2000016423 A2 (МПК Н01М 8/06; Н01М 8/12; Н01М 8/24; (IPC1-7): Н01М 8/00, дата публикации 23.03.2000) рассматривается работа такой установки: тепло, затрачиваемое на крекинг молекул углеводородов, компенсируется экзотермической реакцией, протекающей в топливном элементе. В результате достигается оптимальный режим работы топливного элемента. При этом отмечается, что максимальный коэффициент использования топлива составляет приблизительно 40%.

Существенными недостатками высокотемпературных топливных элементов с Ni-содержащим анодом, использующих жидкое углеводородное топливо, является протекание процессов коксования угля, приводящих к деградации материала электрода, и низкая толерантность к соединениям серы.

В патенте RU 2323506 С2 (МПК Н01M 8/12 (2006.01), Н01M 4/86 (2006.01), опубл. 27.04.2008) указан способ преодоления такого недостатка: использование анодов на основе сложных сплавов, включающих титан, молибден, кобальт, вольфрам и другие металлы. Химический состав таких анодов является весьма сложным, что вызывает трудности его контроля при производстве анодов и их эксплуатации.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения порошка МoО2 высокой чистоты, включающий (а) помещение молибденового компонента в печь, причем молибденовый компонент выбран из группы, состоящей из соли димолибдата аммония, триоксида молибдена и их сочетаний, и (б) нагревание молибденового компонента в печи в восстановительной атмосфере при температуре менее 700°С и таким образом формирование порошка МoО2 высокой чистоты (заявка на изобретение №2006105325 А, МПК C01G 39/00 (2006.01), опубл. 27.07.2006).

Недостатками данного технического решения являются большие энергетические затраты для производства диоксида молибдена.

Технической задачей изобретения является разработка технологии получения нанодисперсного порошка диоксида молибдена и дальнейшего его использования в качестве анодного материала для высокотемпературных твердооксидных топливных элементов.

Техническая задача решается способом электрохимического синтеза нанодисперсного оксида молибдена (IV), для его применения в качестве анода высокотемпературного твердооксидного топливного элемента (ТЭ) и тестированием приготовленного анодного материала в ТЭ.

Электрохимическое получение порошка оксида молибдена (IV) проводили из раствора, содержащего 15-80 г/л гептамолибдата аммония (NН4)6Мо7O24 (в расчете на безводную соль) и дополнительно 10-30 г/л хлорида аммония при рН=8,5-10,0, регулируемом аммиачным буфером. Роль ионов аммония сводится к буферированию катодного слоя при электроосаждении. В качестве катодов может быть использован любой материал, устойчивый в растворе, от которого образующийся слой МoО2 может быть легко отделен. Плотность тока при электроосаждении 400-800 А/м2, время электролиза - 5-30 мин. В случае, если требуется получить большее количество оксида молибдена (IV), электролиз можно повторить несколько раз.

Полученный порошок гидратированного оксида молибдена МоО2⋅nН2О подвергают дегидратации нагреванием при температуре 150°С в течение 30 минут. Удельная поверхность полученным таким образом материала составляет 10-25 м2/г, что является оптимальным для последующего использования в высокотемпературном твердооксидном топливном элементе.

Затем 5 мг приготовленного катализатора смешивают с 50 мл смеси этиленгликоль:вода (1:1) и наносят на поверхность электролита YSZ (оксид циркония, модифицированный оксидом иттрия), формируя активный анодный слой под действием электростатических сил (ESD метод). В качестве катода используется LSM - нанопорошок манганита лантана-стронция формулой Lа0,8Sr0,2МnО3-δ. На этой основе собирается высокотемпературный топливный элемент планарной геометрии, как это показано на сборке (фиг. 1, 2).

Заявляемое техническое решение изобретения поясняется изображениями:

фиг. 1 - представлен вид общий конструкции высокотемпературного топливного элемента планарной геометрии;

фиг. 2 - представлен вид общий процесса спекания конструкции высокотемпературного топливного элемента планарной геометрии;

фиг. 3 - представлены графики - разрядная кривая и мощностные характеристики.

Электрохимическое получение порошка оксида молибдена (IV) проводится из раствора, содержащего 15-80 г/л гептамолибдата аммония (NH4)6Mo7O24 (в расчете на безводную соль) и дополнительно 10-30 г/л хлорида аммония при рН=8,5-10,0, регулируемом аммиачным буфером.

При концентрации гептамолибдата аммония меньше 15 г/л скорость осаждения оксида молибдена(IV) становится слишком низкой. При превышении концентрации выше 80 г/л относительно малоэлектропроводный слой образующегося гидратированного оксида молибдена(IV) блокирует поверхность электрода, что приводит к резкому увеличению напряжения на ячейке.

При рН<8,5 образуется много растворимых соединений молибдена в промежуточных степенях окисления, являющихся продуктами неполного восстановления молибдат-ионов, и выход по току МоО2 снижается. При высоких рН>10 молибдат-ионы не восстанавливаются, на катоде происходит лишь выделение водорода.

Роль ионов аммония сводится к буферированию катодного слоя при электроосаждении. Без ионов аммония в электролите выход по току оксида молибдена (IV) очень низок. В качестве катодов может быть использован любой материал, устойчивый в растворе, от которого образующийся слой МoО2 может быть легко отделен. Плотность тока при электроосаждении 400-800 А/м2, время электролиза - 5-30 мин. В случае, если требуется получить большее количество оксида молибдена (IV), электролиз можно повторить несколько раз.

Полученный порошок гидратированного оксида молибдена МoО2⋅nН2О подвергают дегидратации нагреванием при температуре 150°С в течение 30 минут.

Удельная поверхность полученным таким образом материала составляет 10-25 м2/г, что является оптимальным для последующего использования в высокотемпературном твердооксидном топливном элементе.

Применение данного материала осуществляется следующим образом: 5 мг приготовленного катализатора смешивается с 50 мл смеси этиленгликоль:вода (1:1) и наносится на поверхность электролита YSZ (оксид циркония, модифицированный оксидом иттрия), формируя активный анодный слой под действием электростатических сил (ESD метод). В качестве катода используется LSM - нанопорошок манганита лантана-стронция формулой La0,8Sr0,2MnO3-δ. На этой основе собирается высокотемпературный топливный элемент планарной геометрии, как это показано на сборке (фиг. 1, 2).

Использование полученного таким образом анодного материала может быть протестировано в условиях сборки одного твердооксидного топливного элемента. Разрядная кривая и мощностные характеристики полученного мембранно-электродного блока (МЭБ) не уступают аналогам известных высокотемпературных топливных элементов, использующих углеводородное топливо (фиг. 3).

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ отличается от известных способом приготовления каталитически активного наноматериала МoО2, а также планарной конструкцией предлагаемого МЭБа и батареи твердооксидных топливных элементов.

Заявителю не известны технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками данного изобретения, кроме того, не установлена известность влияния отличительных признаков на указанный технический результат, а заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники.

Заявленное техническое решение можно реализовать в промышленном производстве батареи высокотемпературных твердооксидных топливных элементов.

Способ получения нанодисперсного порошка диоксида молибдена для изготовления анода твердооксидного топливного элемента, включающий электрохимическое осаждение, отличающийся тем, что электролиз проводят при постоянной плотности тока 400-800 А/м в течение 5-30 мин с использованием химически стойкого катода в электролите с содержанием 15-80 г/л гептамолибдата аммония, 10-30 г/л хлорида аммония при рН 8,5-10,0, после чего осуществляют дегидратацию полученного в результате электролиза порошка нагреванием при температуре 150°С в течение 30 мин.
Способ получения нанодисперсного порошка диоксида молибдена для изготовления анода твердооксидного топливного элемента
Способ получения нанодисперсного порошка диоксида молибдена для изготовления анода твердооксидного топливного элемента
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 33 items.
20.01.2016
№216.013.a386

Устройство для автоматической смазки шарниров тяговой цепи подвесного конвейера

Устройство включает представляющую собой двутавр трассу с расположенными на ней каретками, основание с распределительной плитой, блок подготовки воздуха, систему подачи смазочного материала, состоящую из резервуара со смазкой и трубопровода подачи смазочного материала, разветвляющегося на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573504
Дата охранного документа: 20.01.2016
20.04.2016
№216.015.3641

Способ измерения координат центра и радиуса цилиндрических участков деталей

Изобретение относится к средствам для измерения координат центра и радиуса цилиндрических участков деталей. Данный способ включает в себя определение координат центра сферического наконечника радиусом R измерительной головки при каждом его касании с поверхностью изделия. Измерения выполняют не...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581384
Дата охранного документа: 20.04.2016
10.06.2016
№216.015.4486

Способ обработки профиля зубьев шлицевых протяжек

Способ заключается в шлифовании профиля зубьев протяжки в два этапа. На первом этапе профиль черновых и переходных зубьев шлифуют на проход с обратной конусностью. На втором этапе профиль чистовых и калибрующих зубьев шлифуют с нулевой обратной конусностью. Шлифование выполняют радиусными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586185
Дата охранного документа: 10.06.2016
13.01.2017
№217.015.6f09

Датчик для определения положения детали относительно системы координат станка

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано при настройке положения режущего инструмента. Датчик содержит корпус (1), измерительный щуп (2), узел создания измерительного усилия, выполненный в виде пружины (3), опорные элементы (4), связанные со щупом (2). Щуп (2)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597449
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.89e3

Приспособление для нарезания глобоидных червяков на станке с чпу

Приспособление содержит плиту, на которой смонтирована поворотная часть приспособления в виде зубчатого сектора, имеющего возможность поворота по направляющим вокруг вертикальной оси с помощью вращающего механизма. Вращающий механизм выполнен в виде зубчатой рейки, жестко связанной с винтом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602574
Дата охранного документа: 20.11.2016
25.08.2017
№217.015.d037

Фрезерный станок для обработки долбяков

Изобретение относится к области обработки материалов резанием и предназначено для нарезания глобоидных червяков. Станок содержит смонтированный на станине подвижный стол для установки заготовки, инструментальную стойку с подвижной кареткой, на которой смонтирована шпиндельная бабка для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621199
Дата охранного документа: 01.06.2017
25.08.2017
№217.015.d04a

Способ нарезания винтовых канавок с переменным шагом на фрезерном станке с чпу

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано при фрезеровании винтовых канавок с переменным шагом на фрезерном станке с ЧПУ. Используют дисковую фрезу, имеющую профиль винтовой канавки. Заготовку размещают в делительной головке, установленной на поворотном столе,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621200
Дата охранного документа: 01.06.2017
25.08.2017
№217.015.d11d

Комплект шаблонов для контроля допустимых размеров дефектов в виде раковин на поверхности отливок

Комплект шаблонов для контроля допустимых размеров дефектов в виде раковин на поверхности отливок состоит из восьми металлических прутков, используемых в качестве шаблонов. Прутки собраны в связку посредством кольца и сквозных отверстий. Сквозные отверстия выполнены перпендикулярно поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622091
Дата охранного документа: 09.06.2017
25.08.2017
№217.015.d13f

Комплект шаблонов для контроля допустимой глубины дефектов в виде раковин на поверхности отливок

Комплект шаблонов для контроля допустимой глубины дефектов в виде раковин на поверхности отливок состоит из пяти металлических прутков, используемых в качестве шаблонов. Металлические прутки собраны в связку посредством кольца и сквозных отверстий. Сквозные отверстия выполнены перпендикулярно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622090
Дата охранного документа: 09.06.2017
26.08.2017
№217.015.e973

Противоизносная композиция к смазочным маслам

Изобретение относится к области машиностроения и производства смазочных материалов и может быть использовано для введения в моторные, трансмиссионные, индустриальные масла и пластичные смазки. Сущность: противоизносная композиция к смазочным маслам содержит диалкилдитиофосфат молибдена с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627771
Дата охранного документа: 11.08.2017
Showing 1-10 of 49 items.
27.09.2013
№216.012.6f55

Способ науглероживания чугуна с использованием наноструктурированного науглероживателя

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к получению чугуна с высоким содержанием углерода. Способ включает выплавку исходного расплава чугуна в печи, инжекционный ввод науглероживателя и выпуск расплава металла, при этом выплавку исходного расплава чугуна в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494152
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.10.2013
№216.012.7324

Способ производства высокопрочных чугунов с шаровидным или вермикулярным графитом на основе наноструктурированного науглероживателя

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при получении высокопрочных чугунов с шаровидным или вермикулярным графитом. Способ включает расплавление шихты в плавильном агрегате, температурную обработку расплава при 1300…1650°С, при этом при получении чугуна с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495133
Дата охранного документа: 10.10.2013
10.08.2014
№216.012.e7f8

Способ очистки воды

Изобретение может быть использовано в области водоочистки подземных и поверхностных вод от железа и для получения питьевой воды для небольших населенных пунктов, сельскохозяйственных комплексов. Способ очистки воды включает прокачивание очищаемой воды в режиме кавитации через волновое...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525177
Дата охранного документа: 10.08.2014
10.11.2014
№216.013.05a1

Способ оценки жизнеспособности клеток в микробиореакторе с помощью оптического световода

Изобретение относится к области биохимии. Предложен способ оценки жизнеспособности клеток в микробиореакторе с помощью оптического световода. Способ включает помещение клеток в мембранную ячейку сменного клеточного блока микробиореактора, приготовление рабочего раствора витального красителя,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532839
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.01.2015
№216.013.1967

Трехосный автомобиль с комбинированной энергетической установкой

Изобретение относится к транспортному машиностроению. Трехосный автомобиль с комбинированной энергетической установкой содержит тепловой двигатель, связанный с колесами среднего моста, обратимые электрические машины, трансмиссию и бортовую управляющую систему. Автомобиль выполнен с приводом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537931
Дата охранного документа: 10.01.2015
20.06.2015
№216.013.55c6

Система охлаждения с отключаемыми радиаторами

Изобретение относится к конструкциям систем охлаждения узлов и агрегатов транспортного средства. Система охлаждения с отключаемыми радиаторами содержит не менее одного охлаждаемого объекта (1), более одного радиатора (4) с вентилятором и более одного насоса (6). Радиаторы и насосы соединены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553488
Дата охранного документа: 20.06.2015
10.08.2015
№216.013.68e4

Устройство управления приводом ведущих колес транспортного средства с расширенными функциональными возможностями

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Устройство управления приводом ведущих колес транспортного средства с расширенными функциональными возможностями содержит две обратимые электрические машины, два тяговых инвертора, блоки преобразования и накопления энергии, тепловой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558405
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.09.2015
№216.013.7688

Устройство гидравлического привода клапана двигателя внутреннего сгорания

Изобретение может быть использовано в приводах клапанов газораспределения двигателя внутреннего сгорания. Устройство гидравлического привода клапана двигателя внутреннего сгорания содержит закрепленный на головке блока цилиндров двигателя корпус (1) гидроцилиндра, в полости которого с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561933
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.768b

Исполнительный механизм гидравлического привода клапана двигателя внутреннего сгорания (варианты)

Изобретение может быть использовано для привода газораспределительных клапанов двигателя внутреннего сгорания. Исполнительный механизм гидравлического привода клапана двигателя внутреннего сгорания содержит закрепленный на головке блока цилиндров двигателя корпус (1) гидроцилиндра, в полости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561936
Дата охранного документа: 10.09.2015
27.09.2015
№216.013.7ef2

Анод топливного элемента на основе молибденовых бронз и платины и способ его изготовления

Изобретение относится к области электротехники, а именно к аноду низкотемпературного метанольного топливного элемента с полимерной мембраной и способу его изготовления. Предложенный анод содержит в качестве каталитического слоя композитный материал, приготовленный из соединений платины и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564095
Дата охранного документа: 27.09.2015
+ добавить свой РИД