ВОЗДУШНЫЙ ЭЛЕКТРОД ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
AIR ELECTRODE FOR CHEMICAL CURRENT SOURCE AND METHOD OF MAKING SAID ELECTRODE

Изобретение относится к области химических источников тока и касается источника тока со щелочным электролитом.
Известен химический источник тока, содержащий воздушный электрод, щелочной электролит и цинковый порошок. В корпусе предусмотрены воздушные отверстия. Воздушный электрод состоит из активного слоя, пористого металлического токоотвода из никелевой губчатой структуры и защитного гидрофобного слоя [1].
Известен воздушный электрод, наиболее близкий к предполагаемому по технической сущности и достигаемому результату, содержащий гидрофобизированный порошкообразный углеродный материал и металлический сеткообразный токоотвод, расположенный в корпусе с отверстием, сепаратор, уплотнительный элемент и щелочной электролит [2].
Цель изобретения - улучшение энергетических характеристик воздушного электрода на основе изменения технологии изготовления.
2
2
Конструктивно воздушный электрод отличается тем, что представляет собой пористую двухслойную пластину. Со стороны воздуховодного отверстия в роли газораспределительной мембраны и запорного слоя по отношению к воде и СО применяется гидрофобизированная ацетиленовая сажа (ГФС), а слой активной стороны состоит из ГФС и электроактивного мелкодисперсного (50 мкм) угля марки СИТ, отожженного при 300°С, в соотношении 25:75 об.%. Оптимальные гидрофобно-гидрофильные свойства активного слоя обеспечиваются давлением 4000 кг/см. Прессование двухслойного пористого электрода проводится в одну операцию с предварительным просеиванием на ситах и отбором фракции угля с размером 50 микрон. Гидрофобизированную сажу получали методом кипячения в водном растворе фторопластовой эмульсии до выпадения в осадок, который потом декантировали и высушивали на воздухе. Объемное соотношение ГФС: активный уголь 25:75 об.% в активном слое газодиффузионного электрода, толщина слоя из ГФС со стороны воздуховодного отверстия 0,5÷0,6 мм.
2
Для миниатюрных воздушно-цинковых источников тока в габаритах ВЦ-43 (⌀ 11,8 мм, Н=4,2 мм) оптимизировано соотношение ГФС и активной массы, высота таблетки 1,3 мм, дисперсность угля 50 микрон. Получены газодиффузионные электроды с плотностью тока 100÷150 мА/см при поляризации 200÷250 мВ без использования катализаторов из благородных металлов. Характеристики ВЦ-43, содержащие в себе различные сепараторные пленки и их расположения: ПИЛ - сепараторная трехслойная (наружные слои из полиэтиленовой пленки ППС, а средний из гидратцеллюлозы, т.е. П100); П100 - гидроцеллюлоза; СПН - сепараторная полипропиленовая с наполнителем, приведены в таблице.
Характеристики элементов ВЦ-43 с катодом из угля СИТ при нагрузке 510 Ом и щелочным электролитом.
Характеристики
1ППЛ
1П100
2П100
4П100
1СМН
1СПН+1П100
1СПН+1СПН
2П100+1СПН
1П100+1СПН
Напряжение разомкнутой цепи, В
1,44
1,44
1,44
1,44
1,45
1,45
1,45
1,45
1,45
Напряжение под нагрузкой, В
1,26
1,30
1,32
1,27
1,32
1,27
1,27
1,30
1,33
Емкость, мА·ч
200
190
180
180
143
165
160
180
170
Достигнута независимость начального напряжения разомкнутой цепи от выдержки элементов на воздухе в течение 168 часов и от установившегося сразу, что говорит об оптимальной конструкции воздушного электрода. Испытания ХИТ с углем марки СИТ показали, что как с предварительной выдержкой на воздухе 120 часов, так и без нее значения емкости элементов совпали при нагрузке 0,51; 1,0; 15 кОм и оказались равны 200 мА·ч, что говорит об оптимальных условиях протекания электрохимических процессов на границе раздела трех фаз. Автоматизированная сборка ХИТ с сепараторной пленкой ППЛ на роторной линии позволяет выпускать элементы, близкие по своим параметрам к теоретическим (220 мА·ч) в указанных габаритах с высоким сроком хранения.
Источники информации
1. А.С. №1499671 (СССР), H01M 4/98, 1988.
2. A.C. №2044370 (СССР), H01M 4/98, 1974.