Гидрофобизированные электроды

В газодиффузионных гидрофобизированных элект­родах граница раздела электрод—электролит—газ соз­дается с помощью введения гидрофобного вещества. Существует несколько типов пористых гидрофобизпро - ванных электродов различной конструкции, которые мо­гут использоваться с жидким и связанным электроли­том, а также в расплавах. Принципиальная особенность таких электродов заключается в том, что устойчивая граница раздела между газовой и жидкой фазами внут­ри электрода определяется различным характером сма­чивания катализатора. и гидрофобной основы. хАктивным слоем электрод 'обращен в электролит, гидрофобной ос­новой —■ в сторону газа. Если ни со стороны газа, ни со стороны электролита нет избыточного давления, то электролит с помощью капиллярных сил всасывается в мелкие поры катализатора; однако активный слой оказывается смоченным электролитом не полностью, гидрофобные частицы в активном слое не смачиваются электролитом, таким образом, по всей толщине актив­ного слоя создаются поры, заполненные газом. Эти по­ры и обеспечивают беспрепятственный подвод реагиру­ющего газа ко всем частицам катализатора. Пористая основа в силу своей гидрофобное™ также не смачива­ется электролитОхМ. Более того, даже при некотором повышении давления электролита он не проникает в глубь гидрофобной основы, а удерживается силами капиллярного отталкивания на ее границе. Давление, которое выдерживает гидрофобная основа, тем меньше, чем меньше поры в этой основе, и определяется соотно­шением

2а COS0

р=— —

ео

В качестве гидрофобизатора и одновременно связу­ющего элемента, добавляемого к катализатору, приме­няется фторопласт «ли полиэтилен. Основой электрода, на которую наносится гидрофобизированный катализа­тор, служит металлическая сетка, а также пористая угольная или фторопластовая подложки. Схемы двух основных типов электродов представлены на рис. 3.3.

Подпись: Рис. 3.3. Схемы гидрофобизи- рованных электродов. В электроде первого типа (рис. 3.3,а) запорным слоем является мелкопористая ги­дрофильная металлокерами­ческая подложка, а пори­стый гидрофобный слой обе­спечивает подачу газа внутрь гидрофобизирован - ного катализатора. В элек­троде второго типа (рис.

Подпись: 1 — пористая гидрофильная под- ложка; 2 — активный слой; 3 — металлическая сетка: 4 — пористый гидрофобный слой. 3.3,6) запорный слой как та­ковой отсутствует и его функции выполняет более гидрофильный наружный слой катализатора. Таким образом, легко видеть, что для электродов обоих типов характерно постепенное уве­личение степени гидрофобности по мере перехода от электролита к газу.

Использование в качестве активного слоя высоко­дисперсных катализаторов на. основе платиновых ме­таллов в смеси с гидрофобизатором позволило получить хорошие электрохимические характеристики в слоях толщиной 20—50 мкм. Толщина даже наиболее актив­ных гидрофильных металлокерамических электродов на порядок выше. Другим существенным отличием элект­родов с гидрофобизированным катализатором от гид­рофильных газодиффузионных электродов является практическое отсутствие зависимости электрохимиче­ской активности от перепада давления. Это свойство гидрофобных электродов весьма важно в практическом отношении, так ікак, с одной стороны, повышает на­дежность элемента, а с другой — применение низких пе­репадов давления (около 10 кПа) открывает возмож­ность использования воздуха вместо чистого кислорода.

На рис. 3.4 приведены характерные поляризацион­ные кривые для водородно­го и кислородного гидрофо - бизированных электродов. Как и в случае гидрофиль­ных газодиффузионных электродов, поляризацион­ная кривая для водородного электрода в широком интер­вале плотностей тока пред­ставляет собой прямую. Для кислородного электрода ха­рактерна значительная по­ляризуемость в области ма­лых плотностей тока,

Оставить комментарий