Особенности работы воздушных электродов опреде­ляют специфические требования к его структуре. При изготовлении воздушных электродов для ЭХГ со щелоч­ным электролитом в качестве основы используется ни­келевая подложка. Никелевая сетка с нанесенным на

нее пористым никелем про­питывается политетрафтор­этиленом, после чего стано­вится гидрофобной. На под­ложку наносится слой угля, содержащего пластическое связующее, а затем смесь катализатора с углем. Элек­троды имеют запорный слой из никеля, обращенный к электролиту, и слой угля с газовой стороны. На нике­левую подложку наносится также смесь платинового катализатора (не более 50 г/м2) с политетрафторэтиле­ном. Характеристики этих электродов практически не зависят от перепада давления. Начальная гидрофобность активного слоя позволяет выдерживать без промокания избыточное давление электролита примерно до 10 кПа, однако с течением времени гидрофобность уменьшается. При увеличении температуры с 20 до 80°С плотность то­ка при напряжении 0,76 В возрастает с 0,08 до 0,135 А/см2. На рис. 3.23 изображен воздушный гидро - фобизированный электрод, работающий на окружающем воздухе без перепада давления [3.15]. Гидрофобный газопроводящий слой толщиной 1 мм изготовлен из по­ристого политетрафторэтилена, активный слой толщиной 0,2 мм — смесь угля и политетрафторэтилена. Содержа­ние гидрофобизатора в газопроводящем слое 300, в ра - 120

бочем слое 20 г/м2, количество активированного угля 140 г/м2. Основные параметры электрода: объемная по­ристость 0,95 см3/г; удельное сопротивление 0,6Х XIО-2 Ом-м; радиус пор, соответствующий максимуму функции распределения пор по радиусу, 30 мкм.

Электрод работал в щелочном электролите при ком­натной температуре на воздухе без избыточного давле­ния в интервале плотностей тока 0,03—0,2 А/см2. Элек­тролит в процессе работы не менялся, заданная концен­трация поддерживалась за счет долива воды. Испытания электродов прекращали при увеличении поляризации до Ф=—250 мВ относительно окиснортутного электрода сравнения, а также при появлении капель электролита на газовой стороне электродов (промокание[3]). Перво­начально па электродах при ф=—140 мВ реализовалась /=0,05 А/см2. Введение серебра (около 10 г/м2) в со­став рабочего слоя позволило существенно снизить по­ляризацию электродов. Срок службы электродов сильно зависит от плотности тока и составляет 5000 ч при /= =0,1 А/см2, 8000 ч при /=0,05 А/см2 и 11 000 ч при /= =0,03 А/см2. В качестве гидрофобизатора помимо по­литетрафторэтилена могут быть использованы полинзо - бутилен и полиэтилен высокого давления.

В ФРГ разработан серебряный катализатор для ак­тивации кислородных электродов, промотированный не­большими добавками висмута, никеля, титана. Харак­теристики электродов, активированных промотирован - ным серебром, резко зависят от парциального давления кислорода, и поэтому для работы этих электродов на воздухе необходимо применение компрессоров, а следо­вательно, дополнительные затраты энергии. При нанесе­нии промотированного катализатора на носитель — акти­вированный уголь активность воздушных электродов по­высилась, однако их стабильность была неудовлетвори­тельной из-за малой коррозионной стойкости носителя.

Задача оптимизации структуры катализатора для воздушного электрода была решена за счет совершенст­вования технологии его осаждения (увеличение скорости перемешивания, подбор соответствующей концентрации КОН) и введения добавки ртути в количестве 11%. В результате были получены мелкие частицы катализа­тора с гладкой поверхностью. При работе электродов

с катализаторами такой структуры обеспечиваются благоприятные условия для диффузии кислорода через поры, заполненные инерт­ным газом. Это подтвержда­ется очень малой зависи­мостью характеристик элек­тродов от давления воздуха. Электроды изготовлены пу­тем совместной седимента­ции катализатора (76,6%), политетрафторэтилена (23%) и асбеста (0,4%). Макси­мальной активностью обладали электроды, содержащие 5Я0_г/м2 промотироБанного серебра. Водородно-воздуш­ные ТЭ (водородный электрод активирован никелем Ре - нея) испытывались в течение 1300 ч при плотности тока 0,174 А/см2 (рис. 3.24). В первые 200—300 ч наблюда­лось снижение напряжения на 50 мВ. При дальнейших испытаниях напряжение ТЭ практически не изменялось.