Способ получения катализатора для электрода

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК ПА 7 ЕНеУ(23) Приоритет 26.08 69 (32) 26,08.68 Союэ Советсннх Соцнадистицесних Республин(51) М. КлВ 01 1 37/ Государственный комнте Совета к 1 нннстров ССС по делам изобретений и открытий(45) Дата опубликования описания 11,07.77 Июстранцыа, Такаси Миура и Кацухиро Такахаси (Япония) Автор изобре сатар Иностранная фирма ацусита Электрик Индастриал Ко, ЛТД"(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ЭЛЕКТРОД блюдается, когдапутем восстановлеИзобретение относится к области производства катализаторов для электродов, например для электрода топливного элементаИзвестен способ получения катализатора для электродов, например, топливных элементов путем восстановления соединений каталитически активных металлов, например платиновой группы, При этом велик расход дорогостоящих металлов и недостаточно высока актив ность получаемого катали. затора.С целью повышения активности катализатора и уменьшения расхода ценных металлов предложено к исходным соединениям каталитически активныхометаллов добавлять соединение урана, предпочти. тельно нитрат уранила.Предложенный способ желательно осущест. влять путем пропитки носителя водным раствором каталитически акпвных металлов с добавкой со. единения урана .с носледуютцим восстановлением в растворе боргидридом натрия, или формалином, или гидраэином. Возможен вариант, когда восста. новление катализатора проводят в сухом или полусухом состоянии водородом.Эффект добавления урана накатализатор, ранее по. ученньпт ния водного раствора солей, смешивался с порошкообразным носителем, но наибольший эффектполучается при восстановлении солей после пропи.тывания порошкообразного носителя их водным5 раствором.Можно применять любой известный способ восстановления. Однако каталитическая активностькатализатора, полученного путем восстановлениясильным восстановителем, например формалиномфс10 или боргидридом натрия, выше каталитическойактивности катализатора, полученного восстанов.леннем,.например, водородом и птдразином. При.мененне боргидрида натрия дает лучший результат,чем применение формалйна,1 б Каталитическая активность электродов, полученных предлагаемым способом, была определенаследующим образом,Брали водородный электрод, установленный вкамере, .Водород удерживался в газовой камере под20 давлением 5 мм вод.стотносительно атмосферногодавления. В качестве электролита применяли водный раствор серной кислоты, а в качестве обратного электрода - платиновьш электрод. Поляриэа.ционные характеристики электродов были полу.чены поср:дством. измерения разности потенциаловЭлект д Р 1 Во О между электродами из сернокислой ртути и соот ветствуияцими экспериментальными электродами,В таблице показан химический состав катализаторов, поляризационные характеристики которых описаны ниже. Приведенные в таблице цифры представляют собой весовые проценты металлов соответствую щих катализаторов, рассчитанные в отношении веса зле ода. А 1 0 0,2 В 0 0 С 2 0 0 О 5 0 0 Е 0,1 0 0,03 Е 0,1 0 0 8 0,7 0,3 0,3 Н 0,7 0,3 01 0 . 0,2 1 0 0к 2 0 05 0 0М 1 0 0 й 1 0 0,2 О 1 0 0,5 Р 0,7 0,3 0 0 0,7 О,З 0,2 й 07 0,3 0,4 Ь 3 0 0 Т 1,4 0,6 0Поляризация у электрода А меньше, чем у элек. тродаВ, имеющего то же количество платинь, Электрод А показывает такие же рабочие характеристики, что и электрод О при большой плотности тока. Таким образом, до 1 эавляя уран, при неболь. шом количестве платины в электроде получают рабочие характеристики, которые достигаются в отсутствии урана при большем содержании платииьь Например, характеристики поляризации электрода В, полученные в электрохимической реакции окисления водорода в серной кислоте, превосходят характеристики электродами, имеющего такое же количество платины, но не содержащего уран.Уран добавляют в катализаторы, содержащие металлы, труппы платины, в количестве 0,01 - 1, предпочтительно 0,05 - 0,7 вес.ч. на 1 вес.ч. катали. затора.Электрод О, содержащий (о) 0,7 платины, 0,3 рутения и 0,3 урана и применяемый в водном растворе серной кислоты как водородный элек. трод, превосходит по каталитической активности электрод Н, не содержащий уран.Электрод О содержащий 1% платины и 0,2% урана, показывает лучшие характеристики поляризации, чем электрод 1 (только 1% платины) и электрод К (только 2% платины) в отношении вос.становления кислорода в воздухе подобно электро.ду, применяемому как в одородный электрод, ЭлектродЗ имеет такие же хорошие характеристиб 10 1 Ь Ю 2 Ь 30 3 40 45 М 60 ки поляризации, как электрод 1., который содержит примерно 5% платины без урана,Согласно изобретению получают катализатор длл вспомогательного газового электрода аккуму. ляторной батареи закрытого типа. Применяют хлор- платиновую кислоту как источник платины, хло. ристый рутений как источник рутения и нитрат уранила как источник урана. Эти хлориды и нитрат уранила отдельно растворяют в воде и полученные растворы смешивают в соответствии с требуемым химическим составом катализатора. Смешанным раствором пропитыванл угольный порошок, Вос. становление осуществляют путем загрузки угольного порошка, пропитанного смешанным раство. ром, в растворе едкого натра высокой концентра. ции и добавления в него 37%- ного водного раствора формальдегида в количестве, достаточном для восстановления катализатора, После восстановления катализатор промывают водой, высушивают, измельчают и затем порошок фторуглеводородной смолы смешивают с катализатором в таком коли. честве, чтобы вес фторуглеводородной смолы сос. тавлял 20% общего веса электродаИз смешанного порошка прессуют электрод, который затем подвергают термообработке.В описанном выше способе электроды, состо. ящие из указанных катализаторов различного хи. мического состава, получены при тех же условиях, т,е, при одинаковом давлении прессования, при той же температуре термообработкн и времени термообработки в целях сравнения каталитической активности,Электрод размером 28 хЗх 5 мм отрезают от указанного прессованного тела и погружают на половину его длины в серную кислоту, имеющую удельный вес 1,20. Применяя платиновый электрод как обратный электрод, а электрод.из сернокислой ртути как электрод сравнения, указанный образец подвергают колебанию потенциалов в потоке водорода. Скорость колебания потенциалов 30 с/В.Электрод М имеет более высокий предельный ток, чем электрод М, содержащий то же количество платины, но без добавления урана, и показывает рабочие характеристики, по, существу равные характеристикам электрода Я, который имеет в Зраза больше платины, чем электрод М. Электрод О, который содержит 0,5% урана, добавленного в него в отношении количества платины, показывает дальнейшее улучшение рабочих харак. теристик.Эффект присадки урана может быть получен, когда электроды содержат другой катализатор, а не платину и не платину-рутений. Те катализаторы, которые не упоминались в описанных экспериментах, но к которым относится данное изобретение включают в себя катализаторы из металлов платиновой группы, например палладий, родий, ирнций, рутений и осмий и двойные и тройные катализато. ры, содержащие металл из группы платины такие как, например, платинопалладиевый, платиноосмие569270 Составитель Е. Петухова Техред 3, Фанта Корректор Д. Мельниченко Редактор Г,. Хор ива Тираж 947 Подлисное ВСИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 313035, Москва, Ж - 35, Раушскаи наб., д. 4/5Заказ 205/693 Млнал ППП" Патент ", г, Ужгород, ул. Проектная,4 вый, катализатор из платины и золота, из палладия и золота, родиевомедный катализатор, катализатор из платины, палладия и рутения, катализатор из платины, иридия и рутения и катализатор из плати. ны, осмия и рутения.Считают, что присутствие урана способствует образоватшю частиц восстановленного металла очень небольшого размера Так как в соответствии с изобретением каталитическая активность катали. затора усиливается, то принцип изобретения может быть применен к электродам, на которые нанесен катализатор, например электродам, применяемым в электрохимическом окислении метанола и углеводородов, и к электродам, применяемым в вос. становлении перекиси водорода.Изобретение позволяет значительно улучшить качество электродов. Формула изобретения 1, Способ получения катализатора для электрода, например для электрода топливного элемента, путем восстановления водного раствора соединений каталитически активных металлов, например платиновой группы, отлича юшийся тем, что, с целью повышения акпвности катализатора, к исходным соединениям металлов добавляют соедине 1 р ние урана, предпочтительно нитрат уранила. 2. Способ поп. 1, от лич а юш и й с ятем, что соединения каталитически активных металлов и соединение урана берут в виде их смешанного 15 водного раствора и пропитывают носитель с после. дуюшим восстановлением в растворе боргидридом натрия, или формалином, или гидразином.