Установка для получения электрокаталитической композиции

Предложения относятся к процессам получения электрокаталитических композиций на основе полипиррола, предназначенного для использования в низкотемпературных топливных элементах. Установка содержит аппарат 1, рабочую камеру 2, бункеры 3 и 4, имеет смеситель 7 для дополнительных реагентов 5 и 6; камера 2 соединена патрубком 10 со смесителем 7, а выходными патрубками - с камерой 12, сообщенной с емкостью 13, заполненной органическим растворителем. Рабочая камера 2 аппарата, а также корпус смесителя 7 оснащены теплорегулирующими устройствами 14, 15, предназначенными для поддержания заданных температур в массе композиционной системы. Получаемая электролитическая композиция или накапливается в контейнере 16, или подается на непосредственное прямое использование. Технический результат заключается в получении растворимой композиции, позволяющей создавать свойство газопроницамости электрокаталитических покрытий, что важно при получении топливных элементов с объемнораспределенной активной областью. Ил. 1; форм.3 з.п.ф.

Предложение относится к процессам получения каталитических и электрокаталитических композиций на основе полипиррола, предназначенных для использования в низкотемпературных топливных элементах и касается конструкций установок для этих процессов.

В технологиях получения данных материалов используются установки, наиболее представительной из которых можно считать устройство, содержащее аппарат для полимеризации исходных компонентов и питающие его рабочее пространство материалы подающие дозаторы, соединенные с бункерами исходных материалов /Коровин Н.В., Топливные элементы и электрохимические установки, М., МЭИ, 2005, с.277-9/.

Существенными и очевидными недостатками известных установок является незначительная производительность выхода получаемого продукта ввиду несовершенной, по современным технологическим требованиям, конструкции установки, не имеющей агрегатов и узлов для использования более активных реагентов и инициаторов активации процесса получения электрокаталитической композиции.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату является установка для получения электрокаталитической композиции, содержащая аппарат для полимеризации пиррола, бункеры с исходными реагентами, соединенные магистралями с рабочей камерой аппарата/Юттер К., Получение и свойства композиционных каталитических систем. Электрохимия, №3 т.40, 2004, с.358-368; или RU ПМ 54369. 11.12.2005./.

Определенным преимуществам, по сравнению с аналогами, данной установки сопутствуют также и существенные недостатки, вызванные самой принципиальной технической конструкцией и компоновкой этой установки, в которой отсутствуют агрегаты для предварительного процесса подготовки исходных компонентов и повышения их реакционной способности в композиционной системе, включающей пиррол и

реагенты: растворитель, инициатор, поверхностно-активную добавку и наполнитель - из рода активных металлов. Эти недостатки значительно снижают активность электрокаталитических материалов, получаемых в данной установке, а также снижают соответствующую активность покрытий получаемой электрокаталитической композицией (материалом).

Технической задачей и положительным результатом данной конструкции установки для получения электрокаталитической композиции является повышение активности этого материала и покрытия на его основе за счет получения в установке материала, обладающего свойством газопроницаемости при образовании электрокаталитических покрытий.

Этот результат достигается за счет разработанной конструкции установки для получения электрокаталитической композиции, содержащей аппарат для полимеризации пиррола, бункеры с исходными реагентами, соединенные с рабочей камерой аппарата, при этом оснащенной контейнером, заполненным радикальным инициатором и контейнером с органическим растворителем, а также - смесителем этих компонентов (инициатора и растворителя), аппарат также снабжен вакуум-насосом и инициатором в виде излучателя акустических волн ультразвукового диапазона частот, рабочая камера аппарата и смеситель имеют устройства для регулирования температуры композиционной системы, при этом аппарат своим входным патрубком соединен со смесителем, а выходным патрубком - с камерой оснащенной органическим растворителем при сообщении смесителя с емкостью этого растворителя.

Бункеры установки заполнены реагентами, соответственно: один - платинированной сажей, второй - поверхностно-активной добавкой (ПАВ).

При этом второй бункер в качестве ПАВ, а заполнен продуктом взаимодействия третичного амина и окиси пропилена в этилцеллозольве.

Установка далее раскрывается со ссылкой на приводимый чертеж, где показан ее общий вид и компоновочная техническая схема. Установка содержит аппарат 1 для полимеризации пиррола (главного компонента) с рабочей камерой 2, которая соединена с бункерами 3 и 4, посредством дозаторов компонентов из бункеров, соответственно, платинированной

сажи, поверхностно-активной добавки, в качестве которой (ПАВ, а) используют продукт взаимодействия третичного амина и окиси пропилена в этилцеллозольве; дополнительные контейнеры заполнены: -5 - радикальным инициатором, 6 - органическим растворителем; контейнеры сообщены с полостью смесителя 7. Камера 2 снабжена вакуум-насосом 8, а обе рабочие камеры (2 и 7) оснащены механическими инициаторами в виде излучателей 9 акустических волн ультразвукового диапазона частот. Входной патрубок 10 аппарата соединен с полостью смесителя 7, а выходным патрубком 11 соединен с камерой 12, сообщенной с емкостью 13, заполненной органическим растворителем.

Обе рабочие камеры (2 и 7-смеситель) имеют устройство для регулирования температуры композиционной системы (в камерах 2, 7) 14 и 15 за счет подачи теплоносителя (или хладагента) в виде газа или в виде жидкости. Готовый продукт (электрокаталитическая композиция) накапливают в бункере 16, предварительно выполнив экспресс-анализ его с помощью жидкостного хроматографами 17 и его детекторов 18. Между камерой 2 и смесителем 7 размещен насос 19 и дозатор; дозаторами 20 и 21 оснащены также бункеры и контейнеры.

Работа установки для получения электрокаталитической композиции, как она частично изложена выше, осуществляется следующим образом. Заполняют бункеры: 3 - платинированной сажей, 4 - ПАВ-продуктом взаимодействия третичного амина и окиси пропилена в этилцеллозольве; заполняют контейнеры: 5 - радикальным инициатором, в качестве которого используют дициклогексилпероксидикарбонат, 6 - органическим растворителем - этилцеллозольв; проверяют функционирование всех агрегатов (8, 9, 19). Через дозаторы 20 и 21 подают исходные компоненты: в рабочую камеру 2, в смеситель 7, включают механические инициаторы - излучатели УЗВ-частот 9; в устройства 15 и 14 подают теплоносители (или хладагент).

При достижении требуемой регламентом однородности, дисперсности и степени полимеризации смесь из 7 насосом 19 подают в камеру 2, готовят композиционную систему направляют по патрубку 11

одновременно на экспресс-анализ с помощью детекторов 18 и хроматографа 17, проверяют растворимость композиции в камере 12 - также с помощью детекторов и хроматографа и, при соответствии композиционной системы заданным показателям электрокаталитической композиции этот продукт направляют в контейнер-накопитель 16 или на непосредственное прямое использование в технологический процесс.

Готовность композиции в смесителе 7 также контролируют с помощью детекторов 18 и хроматографа 17 перед подачей в камеру 2.

Получаемый в данной установке продукт - электрокаталитическая композиция имеет свойство растворимости в органических растворителях: хлористом метилене, этилцеллозольве и других растворителях, что придает этому продукту важное свойство - газопроницаемость электрокаталитических покрытий, существенно повышающих качество и моторесурс топливных элементов с объемно распределенной активной зоной.

1. Установка для получения электрокаталитической композиции, содержащая аппарат для полимеризации пиррола, бункеры с исходными реагентами, соединенные с рабочей камерой аппарата, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена контейнером, заполненным радикальным инициатором, и контейнером с органическим растворителем, оснащена смесителем этих компонентов, аппарат также оснащен вакуум-насосом и инициатором в виде излучателя акустических волн ультразвукового диапазона частот; рабочая камера аппарата и смеситель имеют устройства для регулирования температуры композиционной системы, при этом аппарат своим входным патрубком соединен со смесителем, а выходным патрубком - с камерой, сообщенной с емкостью, заполненной органическим растворителем.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что бункеры заполнены реагентами, соответственно, один - платинированной сажей, второй - поверхностно-активной добавкой.

3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что второй бункер заполнен продуктом взаимодействия третичного амина и окиси пропилена в этилцеллозольве.