Способ получения катализатора для воздушного электрода

 

Сущность изобретения: продукт - катализатор (КТ) никель-кобальтовая шпинель. КТ получают соосаждением гидроксидов кобальта и никеля из раствора нитратов этих металлов, отделением и промывкой образующегося осадка, смешением этого осадка с карбамидом, взятым в количестве 150- 200% от стехиометрии в расчете на содержащиеся в осадке нитраты с последующей термообработкой при 220-250°С в течение 1.0-1,5 ч и прокаливанием. Характеристика, благоприятные условия труда, устранение загрязнения воздушного бассейна, улучшение электрических и электрохимических характеристик катализатора и электрода на его основе.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК (5!)5 В 01 J 37/03, 23/74

ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР), i, ñ(ч f

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4954152/04 (22) 28.06.91 (46) 30.06,93. Бюл. Й 24 (71) Ленинградский технологический институт им, Ленсовета (72) В.К. Гаркун, П.П. Власов, Н.B. Дмитриева, Т.А. Ермоленко, О,Ф. Ракитянская и Р.H. . Ступиченко (73) Санкт-Петербургский технологический институт (56) Авторское свидетельство СССР

N 458324,,кл. В 01 J 37/03. 1973. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА

ДЛЯ ВОЗДУШНОГО ЭЛЕКТРОДА

Изобретение относится к области производства катализатора для электродов химических источников тока.

Цель изобретения — создание благоприятных условий труда, устранения загрязнения воздушного бассейна и улучшение электрических и электрохимических характеристик катализатора и электрода на его основе.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения катализатора путем осаждения аммиаком тидроксидов кобальта и никеля из растворов нитратов этих металлов, отделения, промывки и термообработки образующегося осадка с последующим прокаливанием при 350-400ОС, влажный осадок перед термообработкой смешивают с карбамидом, взятым в количестве 1502007(, от стехиометрического в расчете на содержание нитрата, и термообработку ведут при 220-250 С в течение 1,0-1,5 ч... Ы 1825317 АЗ (57) Сущность изобретения: продукт — катализатор (КТ) никель-кобальтовая шпинель.

КТ получают соосаждением гидроксидов кобальта и никеля из раствора нитратов этих металлов. отделением и промывкой образующегося осадка, смешением этого осадка с карбамидом, взятым в количестве 150200 (от стехиометрии в расчете на содержащиеся в осадке нитраты с последующей термообработкой при,220-250 С в течение

1,0 — 1,5 ч и прокаливанием. Характеристика: благоприятные условия труда, ус.ранение загрязнения воздушного бассейна, улучшение электрических и электрохимических характеристик катализатора и электрода на

его основе.

Техническим результатом изобретения является изменение технологии производства кикель-кобальтовой шпииели (катализатора), а именно введение в соосажденные гидроксиды никеля и кобальта карбамида и повышение температуры сушки смеси до

220-250ОС.

Э и изменения позволяют создать благоприятные условия труда, экологическую чистоту процесса и улучшить электрические и электрохимические характеристики катализатора и электрода на его основе, Известно. что в процессе прокаливания соосажденных гидроксидов никеля и кобальта выделяется большое количество газообразкых окислов азота, которые отравляют окружающую среду, создают в рабочи; ".омеениях такие условия, в которых без специальных средств защиты работать невозможно. При этом в полу:окном катализаторе (шпинели) содерж.вся 101825317

15 (> оксида трехвалентного кобальта, что приводит к ухудшению электрических свойств катализатора и электрохимических характеристик электрода на его основе.

Сушка смеси карбамида (восстановителя) и гидроксидов кобальта и никеля при температуре 220-250 С позволяет устранить окисление двухвалентного кобальта и выделение окислов азота. При норме карбамида 150 — 200 (от стехиометрии на нитрат и времени взаимодействия компонентов

1,0-1,5 ч достигается степень денитрации

97-99 и снижается содержание оксида трехвалентного кобальта до 2-5 . Избыток карбамида при последующем прокаливании (240 — 360 Ñ) полностью выгорает. При норме карбамида меньше 150 g от стехиометрии на нитрат в осадке практически не происходит уменьшение доли оксида трехвалентного кобальта в шпинели, а степень денитрации не превышает 857,. Увеличение количества карбамида больше 200 от стехиометрии на нитрат не увеличивает существенно степени денитрации и не снижает долю оксида трехвалентного кобальта. Температура 220-250 С вЂ” это диапазон активного выделения окислов азота. Время

1,0 — 1,5 ч обеспечивает полноту процессов денитрации и окислительно-восстановительных взаимодействий. С увеличением оксида трехвалентного кобальта в шпинели-катализаторе ухудшаются его электрические свойства и электрохимические характеристики электрода, изготовленного на основе обратной шпинели.

Примеры осуществления способа получения катализатора.

Берут 63,6 мас.ч. гексагидрата нитрата никеля, смешивают с 95,4 мас.ч. гексагидрата нитрата кобальта и 41 мас.ч. воды, нагревают до температуры 60 С и постепенно вводят 382,5 мас,ч. 10 раствора аммиака.

Суспенэию выдерживают 0.5 ч и фильтруют на нутч-фильтре, Полученные 111,3 мас.ч. влажного осадка (влажность 607,) смешивают с 20,8 мас.ч. карбамида (180 )(, от стехиометрии на содержание нитратов в осадке).

Смесь сушат при температуре 23 С в течение 1 ч и 15 мин. При этом с газовой фазой удаляется 0,3 мас.ч, нитратов в пересчете на

NO2, что соответствует степени денитрации

97 Далее осадок прокаливают при температуре 380 С в течение 6 ч. Удельная электропроводность полученной шпинели составляет 9 См см а удельная поверх-1 ность — 60 м /г. г

Для изготовления воздушного электрода в полученную массу катализатора (шпинели) вводят 20 фторопластовой суспенэии Ф-4Д. После подсушивания при

80 С и измельчения гидрофобизированную массу смешивают с порообразователем (20 бикарбоната аммония) и прессуют на никелевую армированную сетку под давлением 0,5 т/см . На одну из сторон полученг ного электрода наносят тонкий слой разбавленной суспензии (одна часть Ф-4Д и

5 частей НгО) для создания гидрозатворного слоя и проводят термообработку при 350400 С. Изготовленный электрод испытали в воздушно-цинковом элемен ге при комнатной температуре, В качестве электролита испольэовали 30 раствор КОН. Воздушноцинковый элемент имел следующие электрохимические характерис1ики: плотность тока 190 мА/см при напряжении 1,0 В, пи2 ковую мощность 265 мВт/см при напряже2 нии 07 В.

Результаты примеров, выполненных при предельных и запредельных значениях количества введенного карбамида, температуры и времени обработки влажного осадка, приведены в таблице.

Катализатор, полученный данным спосо6оМ, по своим эксплуатационным характеристикам превосходит известные. Так, удельная поверхность составляет 55 — 65 м /г, а удельная электропроводность — 8-10

См см . Токовые характеристики электро-1 да, полученного на основе катализатора, также выше известных. Так, электрод в воздушно-цинковом элементе с электролитом в виде 30% раствора КОН имеет плотность тока 167-195 мА/см при напряжении 1,0 В г и пиковую мощность 244-270 мВт/см при напряжении 0,7 В, Формула изобретения

Способ получения катализатора для воздушного электрода путем соосаждения аммиаком гидроксидов кобальта и никеля из растворов нитратов этих металлов, отделения и промывки образующегося осадка с последующей термообработкой влажного осадка при повышенной температуре и прокаливанием,отл и чающий с я тем, что влажный осадок перед термообработкой смешивают с карбамидом, взятым в количестве 150-200 от стехиометрии в расчете на содержащиеся в осадке нитраты, и термообработку ведут при 220-250 С в течение

1,0-1,5 ч.

1825317

Влияние количества карбамида, температуры и времени обработки осадков на степень денитрации, на электрические и электрохимические свойства катализатора и электрода

Составитель В.Гаркун

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M.Куль

Редактор

Заказ 2229 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул,Гагарина, 101