Файл: Коровин, Н. В. Электрохимические генераторы.pdf

да) выполнены Э. Юсти, и А. Внпзелем [Л. 4]. ДСК электрод изготовляется из порошка карбонильного ни­ келя, играющего роль механически прочного электро- и теплопроводного -скелета, и порошка никеля Ренея, слу­ жащего катализатором. Наиболее активными оказались электроды, изготовленные из сплава, состоящего из 50% (по массе) никеля и алюминия, с размерами зерен 6— 10 мкм II 'карбонильного никеля с размерами зерен

5 мкм при массовом соотношении сплава Ренея и кар­ бонильного никеля 1:2. Электроды прессовались при давлении 3,7-10s Па п спекались при 680°С в течение 30 мни. После спекания из электродов удалялся алюми­ ний химической и электрохимической или только элект­ рохимической обработкой в щелочи. Полученные таким образом электроды достаточно активны. При 90 °С крат­ ковременная плотность тока на однослойных электро­ дах может достигать 400 мА/см2. Однако использование водорода на однослойных электродах невелико (10—

15%). Для предотвращения пробулькивания газа через, электрод был применен запорный слой.

Поляризация двухслойных электродов выше, чем однослойных электродов, но степень использования газа выше. В двухслойных электродах Юсти при 40 °С и плотности тока 160 мА/см2 получено использование газа

90%. Кислородные гидрофильные электроды разработа­ ли Э. Юсти II К. Фризе [Л. 4]. В результате исследова­ ний были рекомендованы двухслойные электроды с за­ порным слоем из карбонильного никеля (размер зерна

затором служит сплав, полученный из 35 ч. А1н65ч. Ag. Электрод готовится методом горячего прессования при

0,31 г/см2, по может быть снижено применением треть­ его слоя (газоподводящего) из карбонильного никеля. Характеристики электрода улучшаются с повышением температуры. При 70 °С удается получить на кислород­ ном электроде плотность тока 300 мА/см2 при перена­

пряжении 400 мВ.

На основе двухокелетных электродов Э. Юстн с со­ трудниками [Л. 4] создали ТЭ, имеющие достаточно вы­ сокие характеристики при температуре ниже 100°С.Так,

96

при 85°С II плотности тока 200 мА/см2 напряжение со­

ставляет 0,86 В, а к. п. д. — 0,7. Хотя .характеристики ТЭ Юсти ниже характеристики ТЭ Бэкона, однако они работают при более низких температурах, проще по устройству и эксплуатации и значительно стабильнее. На основе модифицированных ТЭ Юсти фирма Варта разрабатывает ЭХГ [Л. 32,45].

Фирма Варта предложила и использует двусторонние электроды (янус-электроды), состоящие из пяти слоев. Средний слой электрода имеет широкие 'поры и являет­ ся газовым слоем. Два внешних слоя являются запор­ ными слоями, а 'Промежуточные слои — активными сло­ ями. Общая толщина электрода 2,5 мм. Фактически та­ кой двусторонний электрод представляет собой два электрода. При изготовлении электродов предваритель­ но выщелачивают никель Реиея. Скорость выщелачива­ ния увеличивают, добавляя в раствор щелочи тартрат калия. Для снятия пирофорности порошок выщелачен-

Ренея), в частности металлов платиновой группы или меди.

Напряжение элементов в батарее при длительной на­

ки, герметизируемые эпоксидной смолой. Мощность бло­ ка 50 II 100 Вт. Отработан и выпускается для продажи ЭХГ мощностью 50 Вт и напряжением 24 В. Установка работает автономно в интервале температур от —24 до + 35 °С. Раствор электролита по мере разбавления не­ прерывно заменяется свежим концентрированным рас­ твором из резервного бака. Реагенты проходят последо­ вательно через все ТЭ, накопление инертных газов кон­ тролируется по напряжению последнего ТЭ, соответст­

ние воды и тепла из батареи осуществляется циркуля­ цией электролита Tip и помощи насоса, масса которого с мотором равна 170—270 г.. Вода испаряется в испари­ теле, который состоит из двух пористых дисков, разде­ ленных водородом. Одни диск омывается раствором щелочи, другой диск — охлаждающей водой. Вода из рас­ твора щелочи испаряется в водород, а затем через дру­ гой диск — в воду. Испаритель занимает объем, равный 10% объема батареи. Масса ЭХГ 170 «г, объем 0,17 м3.

Фирма Сименс [Л. 46, 47] на основе скелетных ката­ лизаторов Юсти (никель на аноде и серебро на катоде) разработала двухслойные электроды, у которых запор­ ным слоем служит асбест. Катализатор наносится на асбест седиментацпонным осаждением, при этом зерна малых размеров располагаются около асбеста, а зерна

ном из вариантов в состав активного слоя вводилось связующее вещество — гидрофильный латекс. Электроды имели толщину 0,75 мм, содержали 50 мг/см2 катализа­

тора. Для улучшения активности электроды окислялись на воздухе и затем восстанавливались в атмосфере во­ дорода при 300°С. Стабильность скелетных никелевых катализаторов увеличивалась путем введения в исход­

175 мВт/см2 при комнатной температуре и 500 мВт/см2

при 60 °С. Фирма разработала и испытала несколько ЭХГ. Водородно-кислородный ЭХГ мощностью 25 Вт в течение трех лет испытывался па одной из радиостан­ ций ФРГ.

б) Элементы фирмы АСЕА

Водородно-кислородные ТЭ с никелевыми металло­ керамическими двухслойными электродами разработала известная шведская фирма АСЕА [Л. 32, 48]. Катализа­ тором водородного электрода служил борид никеля, катализатором кислородного электрода— серебро или

98

серебро с палладием. Электроды готовились методом прессования п спекания и имели активный и запорный слои. На электродах с толщиной активного слоя 0,45 мм

равно 0,7 В. Гарантированный ресурс в этих условиях составляет 2 000 ч. Батарея ТЭ мощностью 2 кВт имеет удельный объем 50 л/кВт.

В цехах фирмы обеспечен массовый выпуск электро­ дов. В смену могут быть изготовлены электроды для батареи мощностью 8 кВт.

в) Элементы и ЭХГ фирмы Дженерал Электрисите

Фирма Дженерал Электрисите [Л. 49—51] (Франция) разработала водородно-кислородные ТЭ, у которых ка­ тод и анод готовят методом прессования и спекания по­

слойные электроды. Запорным слоем, механическим скелетом и токоотводом служила тонкая (порядка деся­ тых долей миллиметра) лента, полученная прнпекаинем никелевого порошка на никелевую сетку. Актив­ ным слоем катода служила смесь угля, серебра и орга­ нической связки. Активным слоем анода служил высокопорпстый никель, содержащий катализатор — борид никеля или окиси неплатиновых металлов. Водородные электроды могут работать 8 000 ч при плотности тока

100 мА/см2.

Топливные элементы, изготовленные из этих элект­ родов, собирались в блоки с напряжением 6 В, мощно­

стью 0,5 кВт (максимальной— 1 кВт), массой 30 кг и объемом 15 л. Четыре последовательно соединенных блока составляли батарею. В 1969 г. масса блока была уменьшена до 20 кг.

99