Никель электроды для топливных элементов

В последние годы разработаны никель-водородные аккумуляторы, в которых отрицательным электродом является водородный, аналогичный электроду топливного элемента. При заряде аккумулятора водород собирается в баллон, при разряде расходуется из этого баллона. Такие аккумуляторы имеют достаточно высокую удельную энергию (50—70 Вт-ч/кг). [c.416]

К среднетемпературным ТЭ относятся воздушно-кислородные топливные элементы, работающие при 250 °С и при давлении газов до 6 МПа. Электроды такого ТЭ выполнены из никеля без катализаторов электролит — 85%-ный раствор щелочи. При рабочей плотности тока 1 кА/м напряжение элемента составляет [c.286]

В качестве топлива для этих элементов применяют водород, спирты, альдегиды и другие активные органические вещества. При высоких температурах можно использовать оксид углерода (П), углеводороды, нефтепродукты и др. В топливном элементе электродвижущая сила образуется за счет реакции соединения кислорода (или воздуха) с веществами, способными более или менее легко окисляться. Материалом для изготовления электродов в топливных элементах могут служить металлы переходных групп (например, никель или металлы группы платины), а также угли с сильно развитой поверхностью, на которую наносят соответствующие катализаторы (оксиды некоторых металлов и др.). [c.221]

Скелетные катализаторы используют в процессах гидрирования сахаров, жиров, фурфурола, многоядерных хинонов и т. д. Кроме того, они являются составной частью электродов низкотемпературных топливных элементов, предназначенных для преобразования химической энергии в электрическую [142, 149]. Материалами для получения скелетных контактов служат двух-или многокомпонентные сплавы каталитически активных металлов с такими веществами, которые можно частично или полностью удалить при обработке растворами сильных электролитов, отгонке в вакууме или других операциях, основанных на различии их физико-химических свойств. По мере удаления из сплава растворимых компонентов происходит перегруппировка атомов остающегося металла в свойственную ему кристаллическую решетку. Так, при выщелачивании А1 из N1—А1-сплава атомы никеля перестраиваются в кубическую гранецентрированную решетку. После удаления из сплава растворимого (например, в щелочи) компонента получается почти чистый активный металл в виде мельчайшего порошка [150]. К каталитически активным относятся переходные металлы к неактивным — сера, фосфор, алюминий, кремний, магний, цинк и ряд других веществ. [c.163]

Усовершенствование топливного элемента во многом зависит от успехов в области получения электродов высокой активности. Далеко не всякий материал пригоден для таких электродов. Ускорить реакции в топливном элементе можно только с помощью электродов, обладающих высокими каталитическими свойствами. Материалом для таких электродов могут служить металлы переходных групп, например никель, или металлы группы платины, [c.101]

Процессы электроокисления органических веществ изучены в значительно меньшей степени, чем реакции их катодного восстановления. Лишь за последние годы в связи с использованием органических веществ как горючего в топливных элементах эта область электрохимической кинетики стала интенсивно разрабатываться. Полученные данные указывают на то, что, как и в реакциях электровосстановления, здесь большую роль играет материал электрода. Так, например, электроокисление ряда органических веществ, в частности низших спиртов, на металлах первой электрохимической группы (платина, никель) совершается по диссоциативному механизму с отщеплением водорода (дегидрогенизаций) и образованием радикала [c.474]

Никелевые электроды, изготовленные из тончайших порошков, используются и в топливных элементах. Здесь особое значение приобретают каталитические свойства никеля и его соединений. Никель — прекрасный катализатор сложных процессов, протекающих в этих источниках тока. Кстати, в топливных элементах никель и его соединения могут пойти на изготовление и плюса и минуса . Разница лишь в добавках. [c.66]

Борид никеля, полученный восстановлением хлорида никеля боргидридом калия, используется при изготовлении пористых электродов для топливных элементов [617, 618]. [c.477]

Сборник содержит обзорные статьи по теории работы топливных элементов, позволяющих осуществлять непосредственное превращение химической энергии топлива в электрическую. Рассматриваются методы макроскопического описания пористых электродов с учетом большого числа транспортных и кинетических стадий, модельные системы, капиллярные явления, кинетика электрохимических превращений на гладких электродах. Большое внимание уделено кинетике и механизму электровосстановления кислорода на металлах-катализаторах (металлах платиновой группы, серебре, никеле и на сплавах серебро — никель), широко используемых в электрохимических генераторах. Описывается механизм окисления в топливных элементах таких перспективных видов топлива, как метан, метанол, муравьиная кислота и гидразин. [c.2]

Исследование реакции ионизации кислорода на серебре и никеле представляет значительный интерес в связи с тем, что эти металлы в щелочных растворах работают как кислородные электроды и в то же время находят широкое применение в качестве материалов для электродов водородно-кислородных топливных элементов [1, 2]. Композиции никеля с серебром также используются для изготовления кислородных электродов [3]. Изучение реакции ионизации кислорода на серебре и никеле, как и вообще на электродах из твердых металлов, представляет трудность вследствие неоднородной поверхности твердых электродов. Для реакции ионизации кислорода па серебре и никеле, как и для многих твердых электродов, характерным является то, что ионизация кислорода происходит в области потенциалов, при которых имеет место значительная адсорбция кислорода. [c.138]

Расширение областей применения и масштабы использования топливных элементов в значительной степени зависят от того, будут ли найдены катализаторы, не содержащие платиновых металлов, а также других ценных и дефицитных материалов, или содержащие их в небольших количествах. С этой точки зрения интерес представляет использование в качестве катализатора для кислородного электрода смесей никеля с, серебром. Вариант таких электродов был описан в патенте Рючи [3]. Однако причины высокой активности смесей никеля с серебром по отношению к реакции ионизации кислорода рассмотрены не были. Диаграмма состояния системы никель — серебро свидетельствует о существовании только двухфазной системы этих компонентов с ограниченной взаимной растворимостью [33]. [c.153]

Активной фазой водородных электродов низкотемпературных топливных элементов служат обычно никель, металлы платиновой группы или их сплавы, обладающие высокими значениями тока обмена [1—9]. Ионизация молекулярного водорода описывается известными соотношениями кинетики электрохимических процессов с учетом специфических особенностей пористых газодиффузионных электродов [10—15]. [c.265]

Фирма Аллис Чалмерс разработала гидразино-кисло-родные элементы, в которых электролитом служила асбестовая мембрана, пропитанная раствором КОН [Л. 90, 91]. Топливный элемент состоит из двух пористых никелевых электродов, плотно прижимаемых к асбестовой мембране. Катод активировался серебром, анод— палладием (2 мг/см ) или боридом никеля. Раствор топлива и электролита (25% КОН) прокачивается вдоль анода и с помощью пазов в держателе электрода распределяется по поверхности. Кислород подается вдоль тыла катода. [c.138]

Топливный электрод изготавливают из пористого никеля а кислородный — из пористого серебра с добавкой ZnO. Электроды работают при 600—700 °С при плотности тока до-1 кА/м2. Напряжение высокотемпературного ТЭ составляет около 0,8 В к. п. д. достигает 50—60%, что заметно выше, чем у су-щ,ествующих энергетических установок. Недостаток таких элементов заключается в ограниченном сроке их службы немного более 1000 ч при плотности тока около 0,4 кА/м . [c.287]

В качестве катализаторов электродов топливных элементов используются металлы платиноюй группы, серебро, специально обработанные никель и кобальт и активированный уголь. На этих электродах уже при 25—100°С удается достичь высоких скоростей восстановления кислорода и окисления таких видов топлива, как водород, гидразин НгН4 и метанол СН3ОН, при относительно невысоких поляризациях. Топливные элементы, работающие при таких температурах, получили название низкотемпературных. Ионными проводниками в них могут служить водные растворы кислот, щелочей и солей. Чаще всего применяют раствор КОН, так как он имеет высокую электрическую проводимость и невысокую агрессивность по отношению ко многим металлам. [c.362]

В литературе имеются данные о структуре металлокерамических газодиффузионных электродов топливных элементов [12, 13], но отсутствуют сведения о характере пористости без-ламельного окисноникелевого электрода щелочных аккумуляторов. Отличительная черта технологии его изготовления (осаждение гидрата закиси никеля не в Объеме электролита, а на пористую основу из карбонильнО(Го никеля) должна привести к определенным отличиям в структуре этого электрода в сравнении с ламельной конструкцией. Лри изучении структуры прессованных металлокерамических электродов нами замечено определенное влияние размера пор основы на формирование структуры осаждаемого в них гидрата и электрохимические характеристики безламельного окисноникелевого электрода. [c.119]

В качестве катализаторов электродов топливных элементов используются металлы платиновой группы, серебро, специально обработанные никель и кобальт и активированный уголь. На этих электродах уже при 25—100 °С удается достичь высоких скоростей восстановления кислорода и окисления таких видов топлива, как водород и гидразин N2H4, при относительно невысоких поляризациях. Топливные элементы, работающие при таких температурах, называют низкотемпературными. Ионными проводниками в них служат растворы КОН или Н3РО4, а также ионообменные мембраны. [c.412]

Изучены фазовые равновесия в системах La- o-Ni-0, Ьа-Мп-Н1-0, Ьа-Ме-Со-О, Ьа-Ме-К1-0, Ьа-Ме-Со-Ы1-0, где Ме - Са, 8г, Ва. Методами рентгеновской, нейтронной дифракции и ЕХАР8 спектроскопии изучены структуры индивидуальных сложнооксидных фаз. Впервые установлены типы ряда структур, вычислены координаты атомов, длины связей и степени заполнения различных кристаллографических позиций. Изучена кристаллическая структура полученных твердых растворов и выполнено моделирование их дефектной структуры, оценена кислородная нестехиомет-рия. Методом валентных связей во все оксидах оценена степень окисления никеля. Полученные сложнооксидные материалы могут служить при изготовлении электродов топливных элементов, газовых лазеров и катализаторов многотоннажного органического синтеза. [c.118]

Однако оказалось не обязательным подводить к никеле--вым ДСК-электродам топливного элемента газообразный водород. Имеются бесчисленные органические соединения, богатые более или менее прочно связанным водородом. Никель Ренея, определяющий каталитическую активность никелевого ДСК-электрода, обладает способностью отщеплять от некоторых органических соединений водород и делать возможным его электрохимическое окисление. [c.296]

Наиболее реакционноспособные виды топлива, прп-меняемрго в топливном элементе водород, спирты, альдегиды и др. активные органич. восстановители. Все эти виды топлива можно использовать в электрохимич. генераторах, работающих при обычных темп-рах. Только прп повышенной темп-ре можно использовать окись углерода, углеводороды, нефтепродукты. Прпменение угля, а также других твердых продуктов, оставляющих после сжигания золу, встречает значительные трудности. Материалом для электродов топливных элементов могут служить металлы переходных групп, напр, никель, или металлы группы платины, их сплавы, угли с сильно развитой поверхностью, на к-рую наносят катализаторы, окислы нек-рых ме- [c.326]

Как известно, надежные топливные элементы разработаны для систем Н2—Од применяемых в космосе. Катализаторами являются по существу как катод, так и анод, причем катализатор, разработанный для Нд,непригоден для других топлив. Детальная информация об этих катализаторах недоступна вследствие того, что разработки ведутся различными конкурирующими организациями. В некоторых элементах используют в кдчестве электролита кислотные ионообменные мембраны со специально приготовленными платиновыми анодами и катодами /19, 33/. В других - в качестве электролита используют КОН. Кроме платиновых, применяют и многие другие электроды, в частности различные системы на основе сёребра для кислородного электрода и на основе никеля для водородного электрода /20/. Хотя разработаны опытные ячейки, работающие на углеводородах, в качестве топлива в настоящее время более предпочтительны аммиак и метанол. [c.301]

Электрохимические реакции в топливном элементе протекают на границе трех фаз газ — электролит — металл. Для создания достаточной длины трехфазной границы электроды делают двухслойными с порами разного размера. Толстый слой электрода с более крупными порами (до 30 мк) обращен к газу и заполняется им, тонкий слой с мелкими порами (до 15 мк) — в сторону электролита, он пропитывается электролитом. Для ускорения окислительно-восстановительных реакций в рабочий слой электрода вводят катализатор обычно для водородного электрода — специально обработанный никель, для кислородного — серебро или платину. [c.248]

Такие экономичные электроды необходимы и при создании элементов, работающих на растворенном в щелочном электролите жидком топливе, например муравьиной кислоте, метаноле или этиленгликоле. На никеле Ренея такое топливо дегидрируется следовательно, экономичный электрод будет работать как водородный анод. Преимущества такого предложенного Юсти и Винзелем [5] в 1955 г. и, пожалуй, охотно принятого в большинстве исследовательских групп типа топливного элемента заключаются не только в его простоте (см. фиг. 10а), но и в свойственных ему высоких плотностях тока и коэффициенту использования топлива. Об этом подробнее указано в разд. 1.8 и 7.2 для разработок, выполненных авторами в разд. 9.21—для разработок во Франции и в разд. 9.56 — для разработок компании Аллис — Чалмерс . [c.96]

Наконец, пористые металлические катализаторы можно получать непосредственным спеканием порошкообразного металла, иногда с использованием других веществ, например буры, которая способствует сохранению пористости образца. Образующие порошок частицы металлов имеют размер порядка микрометра такие порошки могут на воздухе самоокисляться (т. е. обладать пирофорными свойствами), что затрудняет работу с ними. Монолитные пористые катализаторы, полученные описанным способо.м, применяются как электрокатализаторы в топливных элементах некоторые аспекты такого их применения обобщены Бэконом и Фраем [150]. Обычно используемый водородный электрод щелочного топливного элемента состоит пз пористого никеля, по-видимо.му сплавленного с другими металлами, например железом, молибденом или титаном, и для повышения электрокаталитической активности покрытого дисперсными металлами— никелем, платиной или палладием, нанесенными обычным методом пропитки и восстановленными водородом. На практике для регулирования процессов переноса жидкости и газа необходим тщательный контроль пористой структуры электродов. [c.232]

Предлагаются 57 двухкаркасные активные пористые электроды для катода — никель Ренея, для анода — никель Ренея или серебро. Применение таких активных электродов дает возможность проводить процесс электролиза при низком напряжении на ячейке. Электролизеры с активными электродами могут быть использованы в качестве топливных элементов. [c.189]

В существуюпщх конструки,иях водородио-кис.яородн[-лх топливных элементов электролитом служит 20—25% раствор щелочи, в качестве электродов применяются пористые пластины из никеля или графита с активированной поверхностью. [c.484]

Исследование свойств шпинели N 0204 как электродов-катализдторов для топливных элементов показали, что ее электропроводность и электрохимическая активность выше, чем смеси оксидов никеля и кобальта. При анодной поляризации смеси простых оксидов на рентгенограмме появляются линии шпинельной структуры N100204 в рентгенограмме N 0204 линии становятся более интенсивными вследствие упорядочивания структуры. [c.35]

Показано, что топливные элементы с использованием редокс-систем имеют не только существенные преимущества, но и недостатки. Однако, если при использовании их технологической схемы для транснорта-активных веществ к электродам применять не обычные окислительно-восстановительные реагенты, а вещества, присоединяющие кислород, водород или другие виды топлива, то можно получить активные топливные элементы о длительным сроком службы. Рассмотрены перспективы использования биологических (гемоглобин, миоглобин, гемоцианин) и синтетических (хелатов) переносчиков кислорода. Исследован процесс переноса кислорода одним из синтетических переносчиков кислорода — диметилгли-оксиматом никеля. [c.373]

Электролиты такого типа были использованы Брур-сом и Кателаром [Л. 27] для создания различных вариантов лабораторных макетов топливных элементов. В качестве электродов служили металлические порошки, прижатые к электролиту с помощью серебряной сетки — токоотвода. Лучшим материалом для кислородного электрода оказалось серебро, для водородного электрода — платина или никель. При температурах выше 500° С водородно-кислородная цепь описанного типа работает при плотностях тока до 150 ма см практически без всякой поляризации электродов. Наблюдаемое уменьшение напряжения при увеличении плотности тока (э. д. с. равна около 1,1 в, напряжение при плотности тока 100 ма1см около 0,4—0,5 в) всецело объясняется падением напряжения из-за внутреннего сопротивления ячейки. [c.239]

Английская фирма Шелл разработала воздушно-гидразиновый ЭХГ мощностью 370—550 Вт и 10 кВт [283]. Катоды топливного элемента этого ЭХГ готовили из микропористого поливинилхлорида (порвика). Для обеспечения электропроводности на основу (порвик) со стороны, обращенной к электролиту, осаждали (сначала ваку/мным напылением, а затем гальваническим способом) серебро, которое покрывали очень тонким слоем родия (0,2 мкм). На слой родия наносили катализатор (серебро и уголь). Порвик играет роль запорного слоя катода, матрицы электролита и барьерного слоя для гидразина. Анодами служили никелевые сетки, на которые наносили сплав никеля и алюминия. При последующем выщелачивании и промотировании рутением получался высокоактивный электрод. Если электрод готовят путем газо-пламенного напыления сплава Ренея, то промотирование рутением можно не проводить. [c.234]

Металлокерамические электроды описанного выше типа были впервые использованы для топливных элементов Бэконом 12] и послужили основой при разработке других конструкций электродов. элементе Бэкона в качестве катализатора для водородного и кислородного электродов исноль зуются никель и литированная окись никеля соответственно. Применение таких относительно малоактивных катализаторов требует для получения достаточно высокой электрохимической активности электрода повышения температуры до 200—250° С. В этих условиях при напряжении 1,0—0,9 в плотность тока составляет 100—200 ма/см [3,4]. [c.282]

В никель-водородном (НВ) аккумуляторе использованы водородный газожидкостной электрод в виде тонкой металлокерамической пластины с платиновым катализатором (такие электроды применяют в топливных элементах) и металлокерамический положительный электрод НК аккумулятора. Матричный электролит имеет дозированный объем, пропитывая электроды и пористый сепаратор и оставляя часть пор открытыми. Блок электродов помещен в герметичный металлический корпус цилиндрической или сфероидной формы, снаб-лсенный гермовыводами. [c.237]