Способ изготовления мембраноэлектродного блока

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 160378(21) 2590727/24-07с присоединением заявки М(51)М. Кл.2н 01 м 8/10 Н 01 м 4/94 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий,6 (088. 8) Дата опубликования описания 25.07,79(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯмЕМБРАНО-ЭЛЕКТРОДНОГО БЛОКА Изобретение относится к производству мембрано-электродных блоксв в электрохимических устройствах с ионообменными мембранами(ИОм) в качестве электролита и может быть использовано 5 при изготовлении топливных элементов, электролизеров, электрохимических нагнетателей водорода и кислорода.Известен способ изготовления мембрано-электродных блоков, заключающиеся в одновременном воздействии на два. электрода с находящейся между ними ИОМ повышенных температуры и давления, причем температура и давление в определенных пределах связаны 15 между собой обратно пропорциональной зависимостью (1).Наиболее близким к предлагаемому способу является способ изготовленкя мембрана-электродного блока путем спрессовывания двух электродов с находящейся между ними ионообменнрй мембраной из фторсодержащего сополимера и одновременного нагревания вводной среде (23. Полученный пакет подвергается прессованию давлением от 140 до 210 кг/смф при температуре от 80 до 120 С.Однако указанные параметры режимов горячего прессования оказываются недостаточными для получения прочногосоединения электродов с ИОм, обладающими повышенной химической и термохимической стойкостью, Прочное сое-.динение электродов с ИОМ такого типа происходит при температурах от100 до 200 С,В результате повышения температуры горячего прессования лкнейные размеры свободных участков ИОм эа счет . впитывания"воды увеличиваются на 30- -50. Изменение соотношения линейных размеров ИОм в зоне контакта с электродами и на свободных участках приводит к появлению гофр на свобод- ных участках ИОМ, что затрудняет или делает невозможной герметизацию полостей электрохимических устройств. Увеличение давления прессования при соответствующем снижении температуры приводит .к ухудшению проницаемости электродов, в результате чего затрудняется транспорт реагентов в Зону электрохимической реакцйи.Цель изобретения - обеспечение герметизации путем сохранения заданных линейных размеров ИОм,Для этого до спрессовывания ионообмЕнную мембрану обрабатывают водой3 675491в автоклаве при 100-200 С в течение с выдержкой при этой температуре в 10-30 мнй.течение 10 мин, После охлаждения водыПосле проведения такой обработкидо комнатной температуры извлекают ИОм за счет дополнительного погло- из нее приспособление, после разборки щения воды увеличивает свои размеры которого извлекают мембрано-электрод- по сравнению с исходными и не изменя- ный блок, поступающий либо на сборку, ет их при последующих операциях , 5 либо на хранение. ,изготовления мембрано-электродного П р и м е р 2. Изготовляют мембраблока. Ровная поверхность ИОм позво- но-электродный блок с использованием ляет легко осуществить герметизацию сульфокатионитной ИОМ, полученной из , рабочих полостей электрохимйческйх экструзионной пленки на основе перфтоустройств. 10 рированных сополимеров (мембранаСпособ осуществляется следующим МФСК).образом. ИОм помещают в автоклав с водой :ИОМ помещают в автоклав с водой, и нагревают до температуры 20025 фС, который нагревают в зависимости от при которой выдерживают в течение типа ИОМ до температуры 100-200 С, 15130 мнн. После охлаждения автоклава после достижения необходимой темпера- до комнатной температуры иОм извлекают туры дают выдержку 10-30 мин, после иэ воды я придают ей размеры в соотчего охлаждают воду с находящейся ветствии с-йртежом. В приспособлев ней ИОМ до комнатной температурй. ние для горячего прессования закладыГорячее прессование мембрано-элек" 2 О вают два электрода с предварительнотродного блока проводят в приспособ- обработанной ИОМ мЕждУ ними. ЗаложенГ 1ленни, фиксирующем взаимное положе- ные в приспособление электроды с ИОМние электродов и ИОМ. В приспособ- сжимают усилием 25 кг/см -, котороеление сначала закладывают "один Фиксируется с помощью стяжных болтов. из электродов, затем обратную ИОМ и После этой операции приспособление второй электрод, Заложенные в приспо помещают в автоклав с водой, который собление ИОм С электродами сжййают: затеМ подогревают"до температурыусилием 25-250 кг/см, котбрые Фик с выдержкой 20 мин, после охсируются стяжными болтами. После это-лаждейия автоклава до,комнатнойго присйособление с заготовкой блока температурыизвлекают из него приспопомещают в автоклав.с водой и нагре собление, после разборки которого вают до температуры 100-200 С. По извлекают мембрано-электродный блок, достижении необходимой температуры йоступающий либо на сборку, либо на приспособление выдерживают 10-30 мин, хранение. -после чего автоклав охлаждают до ком- При использовании для иэготовле-натной температуры и извлекают иэ не- З 5 ния мембрано-"электродных блоков ИОМго приспособлеиие,а из приспособле- МРФи МФСК беэ предварительнойния - мембрано-электродный блок, прй обработки Водой брак составлял соотгодный для использования в электрохи- вЕтственно 20 и 50. ОдиовРемЕнно вмических устройствах. брак шлй использованные при прессоП р и м е р 1, Изготовляют мембра О ванин электроды с платиновым каталино-электродный блок с использовайием "затором.сульфокатионной ИОМ, представляющейпродукт сульфирования пленки радиационно привитого полимера трифтор- Способ изготовления мембрано-элекстирола и Фтористого винилидена (мем тродного блока путем спрессовываниябрана МРФ). двухэлектродов с находящейся междуИОМ помещают в воду и подогревают ними ионообменной мембраной из Фторсодо температуры 100 С, при которой вы- держащего сополимера и одновременногодерживают 10 мин. После охлаждения нагревания в водной среде, о т л и "водЫ до комнатной температуры ИОМ ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюизвлекают из воды и придают ей раэ- обеспечения последующей герметизациимеры в соответствии с чертежом. В " путем сохранения заданных линейныхприспособление для горячего прессова- размеровг 9 э спрессовывания ионообменния сначала закладывают один иэ элек- ную мембрану. обрабатывают водой втродов,. затем ИОМ, прошедщую предва- автоклаве при 100-200 С в течение РительнУю обРаботкУ, и снова электРод. 5 10-30 мин.Заложенные в приспособленйеДва элек- Источники информации, принятыетрода и ИОМ сжимают усилием 250 кг/сии, во внимание при экспертизекоторое Фиксируется с помощью стяжных 1. патент сшА 9 2913511,болтов, После этой операции приспособ , кл. 136-86, 1959. . ление с заготовкой блока помещают в 60 2. Патент СШ 3 9 3522095,емкость с водой и нагревают до 100 С кл. 136-86, 1970.