РАЗДЕЛ 2
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Химический анализ выполнялся для определения массовой доли диоксида марганца в
трех типах образцов: в–MnO2, полученного в лаборатории УГХТУ, ХДМ производства
ДХЗ, г. Днепродзержинск (Украина) и ЭДМ-2, производимого на ПО «Азот», г.
Рустави (Грузия). Анализ выполнялся в соответствии с методикой по ГОСТ 25823-83
[108] и методикой, разработанной в УГХТУ.
Около 0,15 г двуокиси марганца помещали в коническую колбу вместимостью 250
см3, прибавляли пипеткой 10 см3 раствора щавелевой кислоты и 20 см3 серной
кислоты, нагревали на водяной бане при температуре 800С до полного растворения
продукта и избыток щавелевой кислоты титровали раствором марганцовокислого
калия до появления розовой окраски. Параллельно определяли соотношение
щавелевой кислоты к марганцовокислому калию. Для этого в коническую колбу
вместимостью 250 см3 прибавляли пипеткой 10 см3 раствора щавелевой кислоты, 20
см3 серной кислоты, 20 см3 дистиллированной воды. Смесь подогревали до
температуры 800С и титровали 0,1 н. раствором марганцовокислого калия. За
результат анализа принимали среднее арифметическое результатов двух
параллельных определений. Расхождения не должны превышать 0,5 % при
доверительной вероятности Р=0,95.
Определение фракционного состава ЭДМ проводилось с использованием сит № 63, 80,
100 путем взвешивания и просеивания через них навески ЭДМ. Фракционный состав
определялся как отношение массы навески ЭДМ и массы ЭДМ, прошедшего через
сито.
Электроды готовились из активной массы, состоящей из смеси электролитического
диоксида марганца с размерами частиц 60–100 мкм (ЭДМ–2 ГОСТ 25823–82, г.
Рустави, Грузия) и электротехнического графита с размерами частиц до 40 мкм
марки ЭУЗ-М (ГОСТ 10274–79) Завальевского месторождения [109]. Исследовались
электроды, приготовленные прессованием из смеси MnO2 и графита с содержанием
графита в пределах 15ё55 %. Общее содержание MnO2 в электродах было постоянно и
равно 1,2 г, теоретическая емкость – 0,36 АЧч. Удельное сопротивление
прессованной активной массы в зависимости от содержания графита составляло 1–5
ОмЧсм. Активную массу с добавкой 3 % эмульсии фторопласта наносили на просечную
стальную никелированную сетку и прессовали под давлением ~ 740 кг/см2. Толщина
электродов в зависимости от состава массы изменялась в пределах 1,2–3 мм.
Электролит. В качестве электролита использовался 9М раствор КОН без добавки и с
добавкой LiOH от 3–10 мас.%. Квалификация электролитов «ЧДА». Раствор
электролита готовился на дистиллированной воде без дополнительной очистки.
Элемент компоновался из одного центрального (исследуемого) катода размером 2ґ2
(см) с общей площадью двух сторон 8 см2, и двух крайних поляризующих анодов
Fe/Fe(OH)2 промышленной ламельной конструкции, с размерами 5ґ4 (см). Катод с
обеих сторон отделен от анодов сепаратором из 5 слоев целлофана. Электродный
пакет в ячейке плотно сжимался. Схема экспериментальной ячейки представлена на
рис 2.1.
Рис. 2.1. Схема экспериментальной ячейки:
1 – полиэтиленовый корпус; 2 – сепаратор; 3 – положительный электрод; 4 –
отрицательный электрод; 5 – полиэтиленовая прижимная пластина; 6 – стальная
пружина; 7 – электролит.
Измерение пористости электродов проводили в толстостенном стеклянном сосуде на
электродах с содержанием графита 30 %. Толщина электродов - 1,5 и 2 (мм).
Сначала определяли вес сетки-токоотвода без активной массы и с напрессованной
активной массой, вес стеклянного сосуда, пустого и заполненного глицерином.
Взвешенный электрод помещали в сосуд с глицерином и взвешивали. Далее сосуд
плотно закрывали пробкой, и при помощи вакуум–насоса удаляли воздух, выдерживая
под вакуумом 0,2 см рт. ст. в течение 10–15 мин.. После отсоединения от
вакуум–насоса электрод извлекали из сосуда, удаляли с поверхности капли
фильтровальной бумагой и взвешивали. Пористость определяли как отношение объема
глицерина в порах электрода, рассчитанного по привесу, к объему электрода.
Поляризационные измерения. Потенциал электродов измеряли относительно электрода
сравнения Zn/ZnO (Е=-1,25 В нвэ) в том же растворе высокоомным цифровым
вольтметром В7–40.
Поляризационные и разрядные характеристики электрода снимались на различных
установках [110]:
Снятие разрядных характеристик элемента на стационарной установке, схема
которой показана на рис.2.2
в гальваностатическом режиме;
в режиме с постоянной нагрузкой.
Снятие разрядных характеристик в потенциостатическом режиме при контролируемом
потенциале в схеме с потенциостатом.
Снятие циклических вольтамперограмм потенциодинамическим методом.
При изучении влияния содержания графита в активной массе ДМ–электрода на его
характеристики в экспериментах использовали свежеприготовленные электроды, и
производили один глубокий разряд от равновесного потенциала Ер»1,6 до
потенциала Е»0 В в гальваностатическом режиме при плотности тока 2,5 мА/см2,
что соответствовало 18–часовому разряду (нормированный режим разряда
J=I/Q=0,056 час-1), при температуре окружающей среды. Измеряли потенциалы на
внешней (поляризуемой) и тыльной поверхностях электрода.
Рис. 2.2. Схема стационарной установки:
Б5–48 – источник питания постоянного тока;
V – вольтметр;
1 – вспомогательные электроды (аноды);
2 – исследуемый электрод (ДМ-катод);
3 – электрод сравнения;
4 – электролит;
5 – ключ.
Рентгеноструктурный анализ графита проводился с целью обнаружения лития в
структуре графита, входящего в состав активной массы. Литий мог быть
интеркалирован в процессе разряда не только в частицы диоксида марганца, но
также и в графит, и искажать результаты оценки характеристик диоксида
марганца.
Анализ пров
- Київ+380960830922