Способ изготовления мембрано-электродного блока

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 140780 (2 ) 2959729/23-26 51) М. Кп,з С 25 В 11/00 с присоединением заявки Мо -Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытийДата опубликования описания 30.07. 82. А.Г. Пшеничников, С.ф. Чернышов, Е.А. НижнигбЬкий,В.Н. Журавлева, В.С. Багоцкий, Ю.И. Головкин,С.Г. Огрызько-Жуковская, Г.П. Беляков, Ю.А,ф. Паншин,А.И. Андреева и Н.А. Дрейман. ти к технологии изготовлейия электрохимических систем с ионообменнымимембранами 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 сцеплениякатализатора с мембраной.Известен также способ изготовления мембрано-электродного блокадля электрохимических процессов, путем нанесения электродной композициина полимерную мембрану, по которомузакрепление частиц катализаторана мембране достигают методом горячего прессования в специальнойпрессформе при давлении 50-60 атми температуре 200 С 2,Изготовленный таким способомблок недостаточно надежен в работе, 25так как структура катализатора получается плотной и, вследствие затруд;ненных условий отвода газа, особенно при повышенных плотностях тока,становится возможным локальный пере 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 полимерную мембрану с последующим ее закреплением на мембране, по которому закрепление электродной композиции ва мембране ведут путем обработки электрическим током плотностью 0,5-1,0 А/смф 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 г 31 г 1, и подвергшейся тепловой обработке при 140 оС,947225 Формула изобретения Составитель Т. ГуменюкРедактор В. Пилипенко Техред М. Рейвес Корректор Н Король Тираж 686 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, 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 вводной среде или электролите,П р и м е р. 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 А/смпри 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 известномуспособу. 25Предлагаемый интервал плотности тока обусловлен тем, что при плотности тока ниже 0,5 А/см не достигается необходимая прочность сцепления частиц электродной композиции с мембраной, которая оценивалась методом отрыва, а при плотностях тока выше 1 А/см в начальный момент вре-мени после включения тока возможенунос 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 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 контактирующего 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,оа выше 150 С возможно терморазложе-.оние 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 блока1. Способ изготовления мембраноэлектродного блока для электрохимических процессов путем нанесенияэлектродной композиции на ионообменную полимерную мембрану с последующим ее закреплением на мембране,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения надежности в работе мембрано-электродного блока, закрепление электродной композиции намембране ведут путем обработкиэлектрическим током плотностью 0 52.11,0 А/см в течение 0,5-1,0 ч вводе или электролите.2. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что перед нанесением электродну композицию нагревают до 140-150"С.3, Способ по и. 1, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что в качествеэлектродной композиции используютсмесь порошков электрокаталитического материала и ионообменной полимерной мембраны.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Е 1 есйгосЫв. Аса, ч, 3, 1960,р, 244.2. Патент США М 4057479, кл. 204139, 1977.