Катализатор для восстановления кислорода - RU2005140659A

Реферат

1. Катализатор для восстановления кислорода, включающий в себя сульфид рутения химически устойчивый в хлористоводородной среде в присутствии растворенного хлора и, необязательно, растворенного кислорода, причем упомянутый катализатор получают путем: приготовления пропитанного носителя или подвергая проводящий носитель начальной влажной пропитке раствором, содержащим, по меньшей мере, один предшественник рутения, или путем осаждения оксида рутения на проводящем носителе, диспергированного в водном растворе, высушивания пропитанного носителя и обработки получающегося продукта в атмосфере сульфида водорода, необязательно разбавленного инертным газом-носителем.

2. Катализатор по п.1, в котором упомянутый проводящий инертный носитель состоит из углерода, имеющего площадь поверхности, превышающую 120 г/м².

3. Катализатор по п.2, в котором упомянутым углеродом является Vulcan XC-72.

4. Катализатор по п.1, в котором упомянутым сульфидом является Ru_x S_y, нанесенный на углерод.

5. Катализатор по п.4, в котором пропитанный носитель получают начальной влажной пропиткой упомянутого углерода солями-предшественниками рутения, необязательно содержащими хлорид рутения.

6. Катализатор по п.4, в котором упомянутый пропитанный носитель получают водным осаждением оксида рутения на упомянутом углероде.

7. Катализатор по п.1, в котором упомянутый сульфид имеет общую формулу Ru_xM_yS, причем М является переходным металлом.

8. Катализатор по п.7, в котором упомянутый металл М выбирают из группы, состоящей из Ni, Re, Cr, Mo, Ir.

9. Катализатор по п.1, в котором упомянутым сульфидом является Ru_xM_yS, нанесенный на углерод.

10. Катализатор по п.9, в котором атомное отношение Ru:Co заключается между 0,2 и 5, предпочтительно между 2,8 и 3,2.

11. Катализатор по п.7, в котором пропитанный носитель получают начальной влажной пропиткой упомянутого углерода солями-предшественниками рутения, необязательно хлоридами, и переходного металла М и выпариванием растворителя.

12. Катализатор по п.9, в котором пропитанный носитель получают начальной влажной пропиткой упомянутого углерода precursor солями рутения и кобальта и выпариванием растворителя.

13. Катализатор по п.10, в котором пропитанный носитель получают начальной влажной пропиткой упомянутого углерода солями-предшественниками рутения и кобальта и выпариванием растворителя.

14. Катализатор по п.12, в котором упомянутые соли-предшественники включают в себя, по меньшей мере, одну из RuCI₃ и Co(NO₃)₂.

15. Катализатор по любому из пп.11-14, в котором упомянутый растворитель содержит 2-пропанол.

16. Катализатор по любому из пп.11-14, в котором упомянутое выпаривание растворителя осуществляют в вакууме при температуре свыше 90°C.

17. Катализатор по любому из пп.11-14, в котором упомянутую обработку в атмосфере сульфида водорода осуществляют в проточном реакторе.

18. Катализатор по любому из пп.11-14, в котором упомянутую обработку в атмосфере сульфида водорода осуществляют при температуре, превышающей 100°C, предпочтительно заключающейся между 300 и 500°C.

19. Катализатор по любому из пп.11-14, в котором упомянутую обработку в атмосфере сульфида водорода продолжают в течение времени, превышающего тридцать минут, предпочтительно между одним и четырьмя часами.

20. Катализатор по любому из пп.11-14, в котором упомянутым инертным газом-носителем является азот, и мольное отношение упомянутого азота к упомянутому сульфиду водорода заключается между 0,5 и 4.

21. Газодиффузионный электрод, содержащий проводящую мембрану, в котором катализатор любого из предшествующих пунктов применяют на, по меньшей мере, одной стороне упомянутой мембраны.

22. Газодиффузионный электрод по п.21, в котором упомянутая мембрана является тканью из углеродного волокна.

23. Газодиффузионный электрод по п.21, в котором упомянутый катализатор смешивают с необязательно перфторированным гидрофобным связующим веществом.

24. Способ производства катализатора для восстановления кислорода, включающий в себя стадии: приготовления пропитанного носителя или подверганием проводящего носителя начальной влажной пропитке раствором, содержащим, по меньшей мере, один предшественник рутения или путем осаждения оксида рутения на проводящий носитель, диспергированный в водном растворе, высушивания пропитанного носителя и обработки получающегося продукта в атмосфере сульфида водорода, необязательно разбавленного инертным газом-носителем.

25. Способ по п.24, в котором пропитанный носитель готовят путем подвергания проводящего носителя начальной влажной пропитке раствором, содержащим, по меньшей мере, один предшественник рутения.

26. Способ по п.25, в котором упомянутый раствор также содержит предшественник переходного металла.

27. Способ по п.26, в котором упомянутый переходный металл выбирают из группы, состоящей из Co, Ni, Re, Cr, Mo, Ir.

28. Способ по п.27, в котором упомянутый раствор содержит, по меньшей мере, одно из RuCI₃ и Co(NO₃)₂.

29. Способ по п.28, в котором мольное отношение Ru:Co в упомянутом растворе заключается между 0,2 и 5, предпочтительно - между 2,8 и 3,2.

30. Способ по п.25, в котором упомянутый раствор включает в себя 2-пропанол.

31. Способ по п.24, в котором упомянутое высушивание осуществляют в вакууме при температуре свыше 90°C.

32. Способ по п.24, в котором упомянутый пропитанный носитель изготавливают путем осаждения оксида рутения на проводящий носитель, диспергированный в водном растворе.

33. Способ по п.24, в котором упомянутую обработку в атмосфере сульфида водорода осуществляют в проточном реакторе.

34. Способ по п.24, в котором упомянутую обработку в атмосфере сульфида водорода осуществляют при температуре превышающей 100°C, предпочтительно заключенной между 300 и 500°C.

35. Способ по п.24, в котором упомянутую обработку в атмосфере сульфида водорода продолжают в течение времени, превышающего тридцать минут, предпочтительно между одним и четырьмя часами.

36. Способ по п.24, в котором упомянутым инертным газом-носителем является азот, и мольное отношение упомянутого азота к упомянутому сульфиду водорода заключается между 0,5 и 4.

37. Способ по п.32, в котором упомянутым оксидом рутения является RuO₂, осажденный путем реагирования водного раствора, содержащего соединение рутения, необязательно RuCI₃, с кислым карбонатом натрия, или путем реагирования кислого сульфита рутения с пероксидом водорода.

38. Способ производства газодиффузионного электрода по любому из пп.21-23, включающий в себя нанесение покрывающего слоя упомянутой проводящей мембраны, на, по меньшей мере, одной ее стороне, упомянутым катализатором, необязательно смешанным с первым гидрофобным связующим веществом.

39. Способ по п.38, в котором упомянутая проводящая мембрана является тканью из углеродного волокна.

40. Способ по п.38, в котором упомянутое первое гидрофобное связующее вещество является перфторированным.

41. Способ по п.38, в котором упомянутая проводящая мембрана покрыта смесью порошка углерода и второго, необязательно перфторированного, гидрофобного связующего вещества на, по меньшей мере, одной ее стороне, до упомянутого нанесения покрытия упомянутым катализатором.

42. Способ по п.38 дополнительно включает в себя конечную стадию спекания.

43. Способ по п.42, в котором упомянутая конечная стадия спекания включает в себя нагревание в атмосфере водорода от комнатной температуры вплоть до промежуточной температуры, и потом нагревание в инертной атмосфере от упомянутой промежуточной температуры вплоть до конечной температуры.

44. Способ по п.43, в котором упомянутая промежуточная температура заключается между 100 и 120°C.

45. Способ по п.43, в котором упомянутая конечная температура заключается между 300 и 350°C.

46. Способ по п.43, в котором упомянутая инертная атмосфера является аргоновой атмосферой.

47. Применение газодиффузионного электрода по любому из пп.21-23 в качестве дающего кислород газодиффузионного катода в деполяризованной хлористоводородной кислоте электролитической ячейки.