Электрохимическая активность и стабильность элек­тродов во многом определяются свойствами катализато­ров. На первом этапе при подборе катализаторов для ТЭ использовался богатый экспериментальный материал органического катализа и препаративной химии. Для за­дач этих областей были разработаны такие катализато­ры, как платиновая чернь, никель Ренея, серебро Ренея из сплавов Ag-Ca и Ag-Mg, а также платина, нанесен­ная на высокодисперсный уголь. Конечно, развитие ТЭ 9* 131

стимулировало многочисленные работы по исследованию этих катализаторов и их дальнейшее совершенствование.

Требования к оптимальной дисперсности и структуре катализаторов для ТЭ и органического катализа имеют существенные различия. Наиболее четко это различие видно на примере нанесенных платиновых катализато­ров. В органическом катализе для снижения расхода драгоценных металлов были созданы высокодисперсные платиновые катализаторы на носителях, обладающие благодаря большому разбавлению (0,1—1%) очень вы­сокой удельной поверхностью (100—300 м2/г) и боль­шой нагревостойкостью. В электродах ситуация более сложная. Токообразующие реакции и транспорт веществ протекают в среде электролита, и кроме диффузионного торможения велика роль омических потерь. Для созда­ния активных электродов в первую очередь необходима достаточно высокая удельная поверхность катализатора в единице объема, а не на единицу массы активной со­ставляющей. Поэтому очень разбавленные нанесенные платиновые катализаторы найти широкого применения в ТЭ, по-видимому, не должны. Довольно жесткие тре­бования предъявляются к электрической проводимости катализаторов. Для реализации в электроде возможно большей активности проводимость катализатора (актив­ной массы) должна быть не ниже эффективной проводи­мости электролита в активном слое, составляющей обычно 1 —10% проводимости свободного электролита. Необходимость снижения диффузионных потерь предъ­являет вполне определенные требования к размеру и микропористости гранул катализатора и структуре сфор­мированного активного слоя (см. § 3.2).

Активность электрохимических катализаторов оцени­вается, как известно, плотностью тока обмена /о и кон­стантой Ь, входящей в выражение для локальной кине­тики. Такой подход не учитывает особенностей протека­ния реакций на различных катализаторах, проявляю­щихся в различной зависимости /0 и b от условий экс­перимента (давление, температура, состав электролита и другие факторы). Несмотря на это, вышеуказанный подход является пока практически единственно прием­лемым и принимается большинством исследователей.

У катализаторов электроокисления водорода, приме­няемых в реальных элементах, ток обмена на несколько порядков больше, чем у катализаторов кислородного

электрода. Такое положение не случайно, так как из-за хемосорбции кислорода и примесей и других причин во­дородные катализаторы при поляризациях 300—400 мВ и более обычно неработоспособны. Поэтому для реали­зации практически используемых плотностей тока на водородном электроде плотность тока обмена на ката­лизаторе должна быть не менее 10-7—10~8 А/см2.

Серьезные требования предъявляются к коррозионной стойкости материала катализаторов. Вопрос этот до­вольно сложный, так как процессы коррозии часто вуа­лируются процессами разрушения гранул вследствие пептизации и миграции заряженных частиц. Для умень­шения влияния коррозии необходимо тщательное изуче­ние влияния различных факторов на характер процессов коррозии и переноса. Так, палладийсодержащие катали­заторы достаточно стабильны при водородных потенциа­лах и быстро корродируют на кислородном электроде. У серебряных катализаторов скорость растворения силь­но зависит от потенциала, поэтому для снижения раство­рения серебра ТЭ рекомендуется всегда держать хотя бы под небольшой нагрузкой [3.18]. Для платиновой черни в щелочном электролите наиболее опасно, по-видимому, частое чередование включений-выключений нагрузки. Никелевые катализаторы устойчивы до потенциалов 150—170 мВ по отношению к 9Нг. Далее начинает обра­зовываться гидроокись никеля, растворимость которой в щелочи существенно выше растворимости никеля и сильно зависит от pH и потенциала. Коррозионное раз­рушение катализатора может привести к ряду отрица­тельных последствий: уменьшение активности электро­дов, выпадение электропроводящих осадков на сепаратс*- ре и других участках, отравление или блокировка продуктами коррозии противоположного электрода. Хо­тя в литературе эти явления описаны сравнительно мало,, все они встречаются на практике и требуют применения определенных защитных мер.