Поскольку очистка от карбонатов в случае реализа­ции водородно-воздушных щелочных ЭХГ приводит к их значительному усложнению, определенный интерес представляет разработка ЭХГ с кислым электролитом, которые не нуждаются в очистке воздуха от С02. В ка­честве электролитов в основном используются серная и фосфорная кислоты, имеющие низкое удельное электри­ческое сопротивление. Существенное преимущество кис­лого электролита — нечувствительность к загрязнениям в рабочих газах. Элементы с серной кислотой могут ра­ботать при температуре примерно до 80°С. При более высокой температуре возможно восстановление сульфат-

ионов электролита до сульфидов, что приводит к неже­лательным побочным реакциям. В ТЭ с фосфорнокислым электролитом допускаются температуры до 150°С. Основ­ной недостаток кислых электролитов — исключительная агрессивность, особенно при повышенных температурах. В связи с этим при изготовлении электродов для ЭХГ с кислым электролитом используются коррозионностой­кие материалы — тантал, графит, политетрафторэти­лен, а в качестве катализа­торов — в основном метал­лы платиновой группы.

Активный слой воздуш­ных электродов ЭХГ с фос­форнокислым электролитом, работающих при 130°С, со­стоит из платины (соответ­ственно 12 или 30 г/м2), по­литетрафторэтилена и до­бавки графита в количестве V2 объема платины [3.17]. Активный слой формирует­ся отдельно, а потом прессуется совместно с подложкой. Поверхность платинового катализатора 28 м2/г, политет­рафторэтилена после спекания 12 м2/г. Количество по­литетрафторэтилена (25%) выбрано с учетом явления промокания и обеспечения необходимой проводимости электродов. На рис. 3.27 приведены поляризационные кривые для электрода, содержащего 10 г/м2 платины и графит. Начальные характеристики и стабильность ТЭ с воздушными электродами, содержащими разное коли­чество платины—12 и 30 г/м2, различаются мало. В то же время уменьшение количества катализатора с 30 до 10 г/м2 позволяет снизить стоимость воздушных элек­тродов на 1 кВт мощности примерно в 2 раза.

При изготовлении воздушных угольных электродов подложка предварительно обрабатывалась политетра­фторэтиленом для увеличения механической прочности и создания необходимой гидрофобностн. На эту подлож­ку последовательно наносятся два слоя смеси угля с политетрафторэтиленом, причем первый слой содержит 55% гидрофобизатора, второй — несколько меньше. Об­щая толщина угольной основы 130 мкм. Электроды активированы платиной (15 г/м2) с модифицирующей и

стабилизирующей добавкой — шпинелью СоО-А1203. Размер кристаллитов платины в электроде 0,3—0,6 нм. Поляризационные характеристики ТЭ с такими электро­дами (водородный электрод изготовлен идентично) пред­ставлены на рис. 3.28. При /=0Д А/см2 напряжение водородно-кислородного ТЭ 0,63 В, водородно-воздушно­го — 0,58 В. Водородно-воз­душные ТЭ устойчиво про­работали 2000 ч при /=0,08 А/см2, напряжение вовремя испытаний было не менее 0,6 В.

Воздушные электроды, не содержащие платинового катализатора, имеют суще­ственно меньшие активность и стабильность.

Следует отметить, что на современном этапе разра­боток электрические и удельные характеристики ЭХГ с кислым электролитом, а также их срок службы суще­ственно ниже соответствующих параметров щелочных ЭХГ. Однако ЭХГ с кислым электролитом весьма пер­спективны, поскольку могут перерабатывать конвертиро­ванный водород и кислород воздуха без предваритель­ной очистки.