1598005406-c7dd8660448dd542c8c2f5c17a2e095d (811207), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Наши однослойные электроды являются газовыми диффузионными электродами, имеющими один, по возможности наиболее гомопористый слой. При поступлении в электрод с одной стороны водорода, а с другой стороны (нод действием капиллярного всасывания) электролита в этом слое может возникнуть граница трех фаз большой протяженности.
Наши гомопорисгые электроды показывают, хотя и очень незначительное, но все же конечное статистическое рассеяние по величине радиусов пор Если рабочее давление водорода выбирается соответственно среднему значению величины пор, то неизбежна известная потеря электрохимически неиспользованного водорода'через крупные поры.
Такой однослойный ДСК-электрод изготовляется следую1цим образом; из никеля и алюминия приготавливается сплав 1О" !48 Глава 1'е' Технология изготовления водородного ДСц'-электрода 149 Ренея. Сплав дробится и размалывается в шаровой мельнице, Затем полученный порошок путем рассеяв и воздушной сепарации разделяется на фракции с определенной величиной зерен. Выбирается определенная фракция н смешивается в определенном соотношении с материалом опорного скелета. Эта смесь порошков помещается в матрицу (диаметр пуансона 40 м.и) и прессустся под давлением около 4000 кг/слег.
Затем спрессованное изделие спекается и полученное таким путем тело электрода подвергается процессу двухступенчатой активации, в ходе которого возникают приблизительно одинаковые поры, а сплав Ренея благодаря растворению неактивной составляющей активируется. Готовый однослойный ,0СК-электрод до своего использования хранится под водой. 4.111. Приготовление сплава Согласно обобщающей работе Шретера [4) по металлам Ренея, в качестве неактивной составляющей для сплава Ренея на основе никеля могут служить 81, А1, Мд и Еп. О применении Еп имеются новые данные Мюллера !51. В качестве добавки для получения каталитически весьма активного пикеля Ренея авторы применяют алюминий. По Шретеру, хемосорбция водорода на никеле Ренея вызывается недостатком электронов в Зс(-оболочке.
Сначала эти места запяты тремя электронами алюминия, а после его растворения вновь освобождаются. Активность полученных таким путем катализаторов Ренея очень различна, так как она зависит от вида твердых растворов, возникающих при изготовлении сплава, Опыт показывает, что сплавы с содержанием алюминия от 40 до 70 вес, % наиболее пригодны для получения активного никеля Рецея. В работе применяется сплав с составом 50 вес. % А! н 50 вес. % йП !6]. Он выплавляется нз зерен 99,8%-ного алюминия и анодного пикеля в угольном тигле под флюсом СаС!г. Часть ДСК-электродов изготовлялась из обычных имеющихся в продаже сплавов, по составу одинаковых с применявшимися в данной работе и воспроизводящих их свойства. 4.112. Измельчение сплава Полученный сплав грубо дробится под прессом, что не представляет труда вследствие хрупкости сплава.
Затем грубо измельченный сплав несколько часов размалывается в порошок в вибрационной или шаровой мельнице. 4.113. Рассев и сортировка порошка с помощью набора сит и воздушного сепаратора Размолотьш порошок в основном содержит зерна величиной от 1 до 80 мк. Распределение зерен по размерам зависит от продолжительности помола. Такое широкое распределение зерен привсдет к электроду с неравномерной пористой структурой. Однако электроды должны быть по возможности наиболее гомопористыми, ибо при наличии слишком крупных 4 мк Вмк 4вмк Гйвмк га таа ва Ф и г.
2!. Статистическое распределение зерен порошка сплава Ренея по размерам после сепарации с помощью аппарата Танеля. Величина максимума функции распределения для каждой фракции зерен принята за 100. пор топливный газ проникает в электролит неиспользованным, а слишком мелкие поры заполняются электролитом благодаря высокому капиллярному давлению, Чтобы получить равномерную структуру пор, необходимо выбрать из порошка зерна определенной величины. Сначала порошок с помощью приоора для ситового рассева разделяется на различные фракции вплоть до 40 мк.
В связи с тем что граница сигового расссва лежит около 40 мк, дальненшая сортировка порошка требует перехода к другим методам, напрцмер к воздушной сепарации, отмучпва~ию или седиментации. В работе применялся метод воздушной сепарации По этому методу для сортировки частиц используется зависимость скорости осаждения от величины зерна.
Эта зависи- мость выражается формулой Стокса )г = 2(р — рг)дг99ерь где И вЂ” скорость осаждения, р — плотность частиц, р, — плот- Глава /1т Технология изготовления водородного ДСК-электродо 15« ность среды, гт — ускорение силы тяжести, г — радиус частиц и у — кинематнческая вязкость среды. Эта формула точно выведена для частиц шаровой формы и пригодна лишь для ламинарного потока. На практике же оказывается, что с хорошей точностью она может быть применена для всех частиц, размер которых прнбчизительноодинаков в трех измерениях, что примерно соответствует нашему порошку сплава Ренея. Воздушный сепаратор, построенный Зенгером [?] по типу Гонеля [8], работает так, что скорость осаждения подлежащих сортировке частиц компенсируется в поднимающемся вверх регулируемом потоке воздуха.
Для демонстрации остроты настройки воздуц«ного сепаратора на фиг, 21 показано распределение величины зерен отдельных проб 4.114. Смешение порошка сплава Ренея с порошком карбонильного никеля Как видно из равд. 4.11, к материалу опорного скелета предъявляется требование при последующем прессовании и спекании так связать зерна порошка сплава Ренея, чтобы электрод во время активации не рассыпался в порошок. Для этой цели выбирается порошок карбонильного никеля со средним диаметром зерен 5 л«к. Он хорошо спекается, имеет высокую электропроводность и устойчив в растворе КОН, который служит электролитом и активатором. Теперь возникает вопрос, в каком соотпоп«енин следует смешать друг с другом порошки сплава Ренея и карбонильного никеля, чтобы, с одной стороны, достичь требуемой прочности, а с другоп — не слишком уменьшить процентную долю порошка сплава Ренея, определяющего активность электрода, Показано [6], что смесь 1 вес.
ч. порошка сплава Ренея с 2 вес, ч. порошка кароонильного «шкеля в основном удовлетворяет требуемым условиям Если применить порошки по возможности с одинаковой величиной зерен, то прн этом составе смеси кажое зерно сплава окажется окруженным зернами карбонильного цикеля, а скелет из карбоннльного никеля будет иметь связанную и поэтому прочную структуру. Порошки смешиваются около 12 час во вращающемся барабане. Для смешения особенно тонких фракций порошков, склонных к комкованию, служит сосуд кубической формы, вращаюп«ийся вокруг трех своих осей.
Этим гарантируется получение гомогенной смеси. 4.115. Прессование п,тастинчатых электродов из смеси порошков Прсссованпе пластинчатых электродов производится в прссс-форме, состоящей из трех частей: 1) матрицы с наружным диаметром 100 «ил«, внутреннпм— 40 жм и высотой 50 мм; 2) верхнего пуансона диаметром 40 лэм, высотой 60 шж; 3) нижнего пуансона диаметром 40 мм, высотой 15 м«с Для того чтобы пуансоны не сплющивались и плотно сидели в матрице, онн закалены. В матрицу помещается около 20 г смеси порошков.
Смесь при помощи шаоера равномерно распределяется по матрице Это позволяет достигнуть по возможности равномерного распределения плотности, благодаря чему создаются условия для получения гомопористого электрода. Затем смесь порошков формуется под давлением около 4000 кг/см' до получения прочного образца диаметром 40 мм и толщиной 2 — 4 мж, Под давлением зерна порошка плотно спрессовыва|отся,.
что создает условия для диффузии при последующем спекании. Из обзорных работ по технике спекания Кнффера, Готопа [9] и Скаупи [1О] можно заключить, что при прессовании никелевого порошка под давлением выше 10 000 кг/см' плотность спрессованного изделия не повысится выше 83% плотности компактного никеля. При давлении 2000 кг/см' плотность изделия достигает примерно 60о««о плотности никеля. На прессуемость порошка оказывает влияние его ковкость.
У хрупкого никеля Ренея, входящего в состав пресспорошка в количестве 50 вес.%, ковкость меньше, чем у порошка карбонильного пикеля. Поэтому получаемая плотность имеет, вероятно, значительно меньшую величину. Однако это не является недостатком, так как мы стрех«имея получить по возможности наиболее пористый электрод. Согласно различным предварительным опытам, для «к)1- ДСК-электродов наиболее подходящим оказалось указанное выше давление прессования 4000 кг/сме. Воздействие пресса определяет распространение давления в прессусмом изделии. Это воздействие может осуществляться с одной стороны, а при применении на том же с~мом прессе соответствующим образом сконструированной пресс-формы — с двух сторон. В последнем случае распределение плотности было бы более благоприятным, гак как Распространение давления в порошке не подчиняется зако- Теянология иэгоговяения водородного ДСК-электрода 155 152 Глава Ле пам гидростатики.
Однако по конструктивным соображениям и учитывая относительно малую толщину ДСК-электродов, мы отказались от двухстороине работающей пресс-формы. 4.116. Спекание спрессованного электрода При спекапии благодаря возникающим при высоких температурах процессах диффузии спрессованные под давлением зерна металлического порошка спекаются друг с другом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
