Способ получения катализатора для воздушного электрода

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУбЛИК 9) ТЕНТН ОСУДАРСТВЕ Н ЮЕ ВЕДОМСТВО СССР ГОСПАТЕНТ СССР РЕТЕН(56) Авторское с видеМ 458324, кл. В 01 1 ий технологический ельство СС 703, 1973 ОПИСАНИК ПАТЕНТУ 24ехнологический инстиВласов, Н.В. Дмитрие,ф. Ракитянская и Р.Н.(54)СПОСОБПОЛУЧЕНИЯКАТАЛИЗАТОДЛЯ ВОЗДУШНОГО ЭЛЕКТРОДА Изобретение относится к области производства катализатора для электродов химических источников тока.Цель изобретения - создание благоприятных условий труда, устранения загрязнения воздушного бассейна и улучшение электрических и электрохимических характеристик катализатора и электрода на его основе,Поставленная цель достигается тем, что в способе получения катализатора путем осаждения аммиаком тидроксидов кобальта и никеля из растворов нитратов этих металлов, отделения, промывки и термообработки образующегося осадка с последующим прокаливанием при 350-400 С, влажный осадок перед термообработкой смешивают с карбамидом, взятым в количестве 150- 200 от стехиометрического в расчете на содержание нитрата, и термообработку ведут при 220-250 С в течение 1,0-1,5 ч. 1825317 АЗ(57) Сущность изобретения: продукт - катализатор (КТ) никель-кобальтовая шпинель. КТ получают соосаждением гидроксидов кобальта и никеля из раствора нитратов этих металлов, отделением и промывкой образующегося осадка, смешением этого осадка с карбамидом, взятым в количестве 150- 2006 от стехиометрии в расчете на содержащиеся в осадке нитраты с последующей термообработкой при,220-250 С в течение 1,0 - 1,5 ч и прокаливанием. Характеристика: благоприятные условия руда, ус ранение загрязнения воздушного бассейна, улучшение электрических и электрохимических характеристик катализатора и электрода на его основе,Техническим результатом изобретения является изменение технологии производства кикель-кобальтовой шпииели (катализатора), а именно введение в соосажденные гидроксиды никеля и кобальта карбамида и повыц)ение температуры сушки смеси до 220-250 ОС.Э,и изменения позволяют создать благоприятные условия труда, экологическую чистоту процесса и улучшить электрические и электрохимические характеристики катализатора и электрода на его основе,Известно, что в процессе прокаливания соосажденных гидроксидов никеля и кобальта выделяется большое количество газообразкых окислов азота, которые отравляют окружающую среду, создают в рабочих ломе" ениях такие условия, в которых без специальных средств защиты работать невозможно, При этом в полученном катализаторе (шпинели) содержи)ся 10 182531745 50 55 15 оксида трехвалентного кобальта, что приводит к ухудшению электрических свойств катализатора и электрохимических характеристик электрода на его основе.Сушка смеси карбамида (восстановителя) и гидроксидов кобальта и никеля при температуре 220-250 С позволяет устранить окисление двухвалентного кобальта и выделение окислов азота. При норме карбамидэ 150 - 200 от стехиометрии на нитрат и времени взаимодействия компонентов 1,0 - 1,5 ч достигается степень денитрэции 97-99 и снижается содержание оксида трехвалентного кобальта до 2-5. Избыток карбамида при последующем прокаливании (240 - 360 С) полностью выгорает. При норме карбамида меньше 150% от стехиометрии на нитрат в осадке практически не происходит уменьшение доли оксида трехвалентного кобальта в шпинели, а степень денитрации не превышает 85. Увеличение количества карбамида больше 200% от стехиометрии на нитрат не увеличивает существенно степени денитрации и не снижает долю оксида трехвалентного кобальта. Температура 220-250 С - это диапазон активного выделения окислов азота. Время 1,0-1,5 ч обеспечивает полноту процессов денитрации и окислительно-восстановительных взаимодействий. С увеличением оксида трехвалентного кобальта в шпинели-катализаторе ухудшаются его электрические свойства и электрохимические характеристики электрода, изготовленного на основе обратной шпинели.Примеры осуществления способа получения катализатора,Берут 63,6 мас,ч. гексагидрата нитрата никеля, смешивают с 95,4 мас.ч. гексагидрата нитрата кобальта и 41 мас.ч. воды, нагревают до температуры 60 С и постепенно вводят 382,5 мас,ч. 10 раствора аммиака. Суспенэию выдерживают 0.5 ч и фильтруют на нутч-фильтре, Полученные 111,3 мас.ч. влажного осадка (влажность 60) смешивают с 20,8 мас.ч. карбамида (180 от стехиометрии на содержание нитратов в осадке). Смесь сушат при температуре 23 С в течение 1 ч и 15 мин. При этом с газовой фазой удаляется 0,3 мас,ч, нитратов в пересчете нэ ЙО 2, что соответствует степени денитрации 977 ь. Далее осадок прокаливают при температуре 380 С в течение 6 ч. Удельная электропроводность полученной шпинели составляет 9 См см, а удельная поверхность - 60 м /г.г 5 10 15 20 25 30 35 40 Для изготовления воздушного электрода в полученную массу катализатора (шпинели) вводят 200 фторопластовой суспенэии ФД. После подсушивания при 80 С и измельчения гидрофобизирооанную массу смешивают с порообразователем (20 бикарбонэта аммония) и прессуют на никелевую армированную сетку под давлением 0,5 т/см, На одну из сторон полученгного электрода наносят тонкий слой разбавленной суспензии (одна часть ФД и 5 частей НгО) для создания гидрозатворного слоя и проводят термообработку при 350- 400 С. Изготовленный электрод испытали в воздушно-цинковом элемен ге при комнатной температуре, В качестве электролита испольэовали 30 ораствор КОН. Воздушно- цинковый элемент имел следующие электрохимические характерис 1 ики: плотность тока 190 мА/см при напряжении 1,0 В, пи 2ковую мощность 265 мВт/см при напряже 2нии 07 В.Результаты примеров, выполненных при предельных и запредельных значениях количества введенного карбамида, температуры и времени обработки влажного осадка, приведены в таблице.Катализатор, полученный данным способом, по своим эксплуатационным характеристикам превосходит известные. Так, удельная поверхность составляет 55-65 м /г, а удельная электропроводность - 8-10 См см . Токовые характеристики электрода, полученного на основе катализатора, также выше известных. Так, электрод в воздушно-цинковом элементе с электролитом в виде "30% раствора КОН имеет плотность тока 167-195 мА/см при напряжении 1,0 Вги пиковую мощность 244-270 мВт/см при напряжении 0,7 В,Формула изобретения Способ получения катализатора для воздушного электрода путем соосаждения аммиаком гидроксидов кобальта и никеля из растворов нитратов этих металлов, отделения и промывки образующегося осадка с последующей термообработкой влажного осадка при повышенной температуре и прокаливанием,отличающийся тем,что влажный осадок перед термообрэботкой смешивают с карбамидом, взятым в количестве 150-200 от стехиометрии в расчете нэ содержащиеся в осадке нитраты, и термообработку ведут при 220-250 С в течение 1,0- 1,5 ч,1825317 Влияние количества кэрбамида, температуры и времени обработки осадков на степень денитрации, на электрические и электрохимические свойства катализатора и электродаСоставитель В.ГаркунТехред М.Моргентал Корректор М.Куль Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина, 101 Заказ 2229 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5