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Homöoporöse Katalysatorelektrode für elektrochemische
Zwecke und Verfahren zu ihrer Herstellung
Um durch die Oxydation von Brennstoffen mit Sauerstoff oder andern Oxydationsmitteln in galvani- schen Elementen direkt elektrische Energie zu gewinnen, kann man sogenannte Gasdiffusionselektroden verwenden ; die gasförmigen Brennstoffe und Oxydationsmittel gelangen in den als Elektrode dienenden porösen Körper und werden an dessen Porenwänden sorbiert und aktiviert.
Derartige poröse Gasdiffusionselektroden werden meist als kreisförmige oder rechteckige Platten ausgebildet und danach als Trennwend zwischen zwei Räumen angeordnet, von denen der eine den Elektrolyten und die Gegenelektrode und der andere das Reaktionsgas enthält.
Unter dem Einfluss des Kapillardruckes dringt der benetzende Elektrolyt in die Poren der Elektrode ein. Damit sich in der Elektrode eine Dreiphasengrenze Elektrode/Elektrolyt/Gas ausbilden kann, die für die elektrochemische Umsetzung des betreffenden Gases unbedingt Voraussetzung ist, muss man der Elektrode das Gas unter einem gewissen Überdruck zuführen.
Die Poren haben jedoch meist recht unterschiedliche Durchmesser, so dass immer nur in einigen Gleichgewicht zwischen dem Kapillardruck des Elektrolyten und dem Gasdruck besteht ; die zu engen Poren sind ganz vom Elektrolyten erfüllt, durch die zu weiten Poren entweicht das Gas unausgenutzt bläschenförmig in den Elektrolyten.
Es ist daher seit langem das Bestreben, mit einer Vielzahl feiner Poren gleichen Durchmessers versehene Gasdiffusionselektroden herzustellen.
Ein Vorschlag zur Herstellung homöoporöser Gasdiffusionselektroden ist bereits bekanntgeworden ; die gleichförmigen Poren sollen dadurch hervorgerufen werden, dass sinterfähige Pulver oder Pulvermischungen zwischen in einer Vorzugsrichtung liegende fadenförmige Füllkörper, wie z. B. Textilfasern oder feine Metalldrähte, eingeschüttelt und verpresst werden. Nach dem Sintern werden dann die Füllkörper herausgelöst.
Dieses Verfahren ist sehr zeitraubend und liefert nur eine ungenügende Anzahl Poren pro Flächeninhalt, die durch den Pressvorgang auch nicht mehr annähernd senkrecht zur Elektrodenebene liegen ; es besteht zudem die Gefahr, dass bei dieser Herstellungsweise die katalytischen Eigenschaften der Elektrode beeinträchtigt werden.
Auch bei allen andern bisher bekanntgewordenen Vorschlägen zur Herstellung von gesinterten Elektroden ist wegen der Auswirkungen des Preys- un Sinterprozesses eine gleichmässige Porenausbildung und - Verteilung nicht zu erwarten.
Weiterhin ist bekanntgeworden, Folien aus ionenaustauschendem Material, aber ohne homöoporöse Kapillaren als Träger für den Katalysator, zu verwenden. Derartige Kombinationen sind jedoch mecha- nisch nicht stabil und liefern pro Flächeneinheit verhältnismässig wenig elektrische Energie.
Wenn man einem andern Vorschlag folgt und mikroporöse Kunststoffkörper, wie beispielsweise Batterieseparatoren, als Stützschicht für das katalytisch aktive Material benutzt, so findet man,. dass auch hier die Poren unterschiedliche Grössen besitzen und bei Verwendung flüssiger Elektrolyte sich nur in
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einem Bruchteil der Poren die Dreiphasengrenze ausbildet.
Auf einem ganz andern Sachgebiet ist ein Verfahren zur Herstellung von Membranen aus Polyelektrolyten bekanntgeworden, bei denen die dabei entstehenden feinen trichterförmigen Kapillarröhrchen runden Querschnitts recht gleichförmig angeordnet, jedoch durch eine dichte Deckschicht, die zu Anfang der Gel-Bildung entsteht, einseitig verschlossen sind. Diese Gel-Membranen bestehen zu 98% aus Wasser und zu 2% aus Festsubstanz und eignen sich deshalb nicht für die Herstellung von Elektroden, da sie weder mechanischnoch chemischstabil sind, keine katalytische Wirksamkeit besitzen und den Strom nicht elektronisch leiten können.
Inzwischen ist eine Möglichkeit, aus diesen instabilen Kapillarmembranen mechanisch und chemisch widerstandsfähige Körper herzustellen, aufgefunden worden, indem man sie nach Entfernung der Deckschicht durch Kunststoff verfestigt. Jedoch verfügen diese verfestigten homöoporösen Membranen weder über elektronische Leitfähigkeit noch über katalytische Aktivität.
Es stellt sich daher die Aufgabe, die bereits durch Kunststoff verfestigten Membranen unter Beibehaltung ihrer Homöoporosität derart zu behandeln, dass man aus ihnen Diffusionselektroden mit einer grossen inneren Oberfläche erhält.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass man die genannten Membranen auf ihrer gesamten Oberfläche mit einem Überzug aus katalytisch aktivem und elektronisch leitendem Material versieht.
Die erfindungsgemässe homöoporöse Katalysatorelektrode für elektrochemische Zwecke ist demnach dadurch gekennzeichnet, dass ein an sich bekanntes homöoporöses und durch Kunststoff verfestigtes Gel eines Polyelektrolyten mit einer Vielzahl durchgehender, gleichmässig verteilter und parallel zueinander liegender konischer Kapillaren praktisch gleicher Grösse und Gestalt auf den Kapillarwänden und der Aussenseite einen Überzug aus einem katalytisch aktiven und elektronisch leitenden Material aufweist.
Ein grosser Vorzug dieser erfindungsgemässen Elektroden ist es, dass die Kapillaren trichterförmig ausgebildet sind ; man wird deshalb für den Betrieb die Elektroden im Element so anordnen, dass das elektrochemisch umzusetzende Gas durch die Trichtermündung der Kapillaren einströmt, während der Trichterhals dem Elektrolyten zugewendet ist. Dadurch vermeidet man mit Sicherheit, dass das Gas in Form von Blasen in den Elektrolyten entweicht ; man kann den Gasdruck ohne Schwierigkeiten so einstellen, dass sich im Inneren der Kapillaren die für die Umsetzung wichtige Dreiphasengrenze zwischen Elektrolyt, Kapillarwandung und Gas bildet.
Darüber hinaus ist es sogar möglich, bei den erfindungsgemässen Elektroden mit trichterförmig ausgebildeten Kapillaren die Dreiphasengrenze durch Einregelung des Gasdruckes in den günstigsten Kapillarbereich zu verschieben.
Bei Verwendung der an sich bekannten Membranen für die Herstellung der erfindungsgemässen Katalysatorelektrode kann man schon während der Herstellung des Gels aus dem Sol durch geeignete Wahl der Elektrolyt-Kationen und deren Konzentration Anzahl und Durchmesser der Kapillaren in sehr engen Gren-
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zahl von 200 000 bis 1, 2 Millionen/cmz.
Für die Verfestigung der gelartigen Membran eignen sich praktisch alle bekannten Kunststoffe. Als besonders bevorzugte Materialien seien jedoch Polyurethane, Polyharnstoffe, Polyacrylate, wie Polymethacrylate, oder Polyolefine genannt, da diese Kunststoffe gegen Elektrolyte jeder Art sehr beständig sind und der Elektrode stabile und dennoch elastische Eigenschaften zu verleihen vermögen.
Die Katalysatorelektroden gemäss der Erfindung eignen sich ganz besonders für die Verwendung als Gasdiffusionselektroden im Brennstoffelement.
Sie sind jedoch auch für den Einsatz in Elektrolyseuren vorzüglich geeignet, da sie das elektrochemisch abgeschiedene Gas nach einer ganz bestimmten Richtung hin weiterleiten.
Auch als Depolarisatoren für galvanische Elemente können sie Verwendung finden.
Die Herstellung dieser homöoporösen Katalysatorelektroden kann erfindungsgemäss derart erfolgen, dass das Polyelektrolyt-Sol mit einer Metallsalzlösung, vorzugsweise einer Kupfer-oder Bleisalzlösung, überschichtet und nach der Gel-Bildung die etwa 25-200 it starke Schicht aus eigentlicher Deckschicht und kapillarfreiem Gel durch einen Schnitt senkrecht zur Kapillarrichtung entfernt wird. Nunmehr verbinden die Kapillaren die beiden Oberflächen des Gels miteinander.
Die Abtrennung der Deckschicht erfolgt zweckmässigerweise durch ein Vibrationsmesser, denn bei dessen Verwendung werden die in unmittelbarer Nähe der Deckschicht liegenden Kapillaröffnungen freigehalten und die mechanisch noch instabile Membran nicht bleibend verformt. Ist die auf diese Weise gewonnene Membran für den vorgesehenen Zweck zu dick, so kann man sie mit dem gleichen Schneidegerät in mehrere Platten gewünschter Stärke zerteilen.
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Es ist auch möglich, nach vorherigem Aussuchen der Schnittflächen Elektrodenkörper herauszuschneiden, deren Kapillarendurchmesser den Betriebsanforderungen im Hinblick auf Betriebsstoff und Elektrolyt (Kapillardruck) optimal entsprechen.
Nach der Verfestigung der Gel-Membran mit Kunststoffen wird die nunmehr chemisch, mechanisch und auch thermisch stabile homöoporöse Platte nach bekannten Methoden auf der äusseren Oberfläche und auf den Kapillarwandungen mit einem katalytisch aktiven und elektronisch leitenden Überzug versehen.
Für bestimmte Zwecke, so z. B. für die Verwendung in Elektrolyseuren, ist es nicht nötig, ein katalytisch wirksames Material aufzutragen. Hier genügt es, wenn die homöoporöse Elektrode eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist.
Die Metallisierung kann nach an sich bekannten chemischen, elektrochemischen und physikalischen Methoden (Aufdampfen der Metalle im Vakuum) erfolgen. Als zur Zeit günstigstes Verfahren hat sich die Tauchung des Elektrodenkörpers in einer Metallsalzlösung erwiesen, wobei als Kationen katalytisch aktive Metalle, wie z. B. Silber, Platin, Palladium, Nickel u. a. dienen. Zu diesem Zweck eignen sich schon Lösungen geringer Konzentration, wie z. Beige Silbernitratlösungen. Die anschliessende Reduktion der Ionen zu den Metallen kann mit den üblichen Reduktionsmitteln vorgenommen werden.
In bestimmten Fällen empfiehlt es sich, ein stark wirkendes Reduktionsmittel, wie Hydrazin, zu verwenden, da in diesem Falle der Metallniederschlag infolge der Schnelligkeit der Fällung eine rauhe und damit grössere Oberfläche besitzt, ohne dass sich seine elektrische Leitfähigkeit vermindert.
Selbstverständlich ist es auch möglich, nacheinander mehrere Metallschichten übereinander aufzubringen. Das wird sich insbesondere dann empfehlen, wenn das verwendete Metall unter Betriebsbedingungen nicht völlig korrosionsbeständig ist. Darüber hinaus hat man damit aber auch ein Mittel in der Hand, um den Kapillardurchmesser des Elektrodenkörpers noch nachträglich zu verengen.
Allerdings kann man diese Verengung nicht nur durch Aufbringen von Metallüberzügen auf den Kapillarwandungen herbeiführen ; ein anderer Weg besteht darin, die Kapillarwandungen mit der Lösung von Monomeren oder des Polymeren eines geeigneten Kunststoffes zu benetzen. Durch Vertreiben des Lösungsmittels unter eventueller Wärmeanwendung ist es dann möglich, einen Kunststoffilm an den Kapillarwandungen zu erzeugen.
Bei andern Versuchen, die Kapillardurchmesser den zukünftigen Betriebsbedingungen optimal anzupassen, wurde weiterhin gefunden, dass man schon während der Verfestigung der gelartigen Kapillarmembran durch Kunststoffe den Kapillardurchmesser dadurch einstellen kann, dass man je nach der Weite des ursprünglichen Durchmessers eine entsprechend grössere Menge an Monomeren oder Polymeren wählt, als zur Ausfüllung des eigentlichen Gels benötigt wird.
Um die Struktur der erfindungsgemässen Elektrode zu veranschaulichen, wird auf die schematisierten Zeichnungen hingewiesen.
Die Fig. 1-3 zeigen aufeinanderfolgende Stadien der Herstellung eines ionotropen Gels mit einer homöoporösen Schicht, Fig. 4 zeigt die in der nichtporösen Deckschicht des Gels getrennte homöoporöse Schicht ; in den Fig. 5 und 6 sind Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise von mit erfindungsgemässen Elektroden ausgestatteten Brennstoffzellen dargestellt.
In Fig. 1 bezeichnet 1 den Elektrolyten, z. B. eine wässerige l n-Cu (NO -Lösung, und 3 das Sol, das beispielsweise aus einer Zeigen kolloiden Lösung eines Polyelektrolyten, wie etwa Natriumalginat, in Wasser besteht.
An der Grenzschicht der beiden Phasen bildet sich sofort eine porenfreie Deckschicht 2 aus Kupferalginat aus. Durch Diffusion der Kupferionen durch diese Schicht hindurch in das Sol wird die Bildung des Gels 4, Fig. 2, ausgelöst. Gleichzeitig findet eine Dehydratation statt ; das Hydratwassersammeltsich zunächst in Form unzähliger gleichmässig verteilter Tröpfchen fast unmittelbar unterhalb der Deckschicht 2 an. Die Tröpfchen nehmen bei weiterem Wachsen der Gel-Schicht freiwerdendes Wasser auf, ohne sich selbst miteinander zu vereinigen oder sich mit dem Gel zu mischen. Sie wandern alle in gleicher Richtung von der Deckschicht weg und erzeugen durch ihre allmähliche Volumenzunahme die trichterförmigen Kapillaren, wie es Fig. 3 andeutet.
Durch Abtrennen einer Platte aus dem Kapillarbezirk der Gel-Membran erhält man einen Körper, der, wie in Fig. 4 wiedergegeben, ein vorzügliches Ausgangsmaterial für die Herstellung von homöoporösen Katalysatorelektroden darstellt.
Um die Herstellung der erfindungsgemässen Elektrode zu verdeutlichen, werden anschliessend einige Beispiele mit genauen Angaben gebracht.
Beispiel l : Man überschichtet in einem flachen Gefäss eine wässerige Lösung von loigem Na-Alginat mit 1 n-Kupfernitratlösung und lässt das Gel 60 min lang wachsen. Das danach aus der Schale ge-
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nommene Gel wird mit destilliertem Wasser gewaschen, um überschüssiges Sol sowie Kupfer- und Nitrationen zu entfernen. Anschliessend wird mit einem Vibrationsmesser die Deckschicht nebst der kapillarfreien Zone entfernt und die Kapillarmembran in Scheiben von 1, 6 mm Dicke zerlegt.
Die Verfestigung und Stabilisierung des Gels gegen mechanische, thermische und chemische Einflüsse wird auf folgende Weise durchgeführt : Zunächst wird das Gelwasser durch Aceton verdrängt und dann das Aceton durch eine Lösung von Hexamethylendiisocyanat und Polyäthylenglykol in Aceton ersetzt. Das getränkte Gel wird zur Beschleunigung der Polyurethan-Bildung für 20 min in einen Trockenschrank bei 50-80 C aufbewahrt. Das verfestigte Gel wird in eine 10%ige PdCl2-Lösung eingebracht; um eine vollständige Durchtränkung der trichterförmigen Kapillaren zu gewährleisten, erfolgt die Tränkung im Vakuum. Nach dem Tränken werden die Kationen durch Einhängen der Elektrode in Hydrazindampf zu metallischem Palladium reduziert.
Der Elektrodenkörper wird in eine Gaselektrodenhalterung eingebaut und mit Wasserstoff als Brenngas betrieben ; als Gegenelektrode wird ein Wasserstoffabscheidungsblech aus Nickel, als Elektrolyt eine 6 n- - Kalilauge benutzt. Als Bezugselektrode dient eine gesättigte Kalomel-Elektrode. Bei Zimmertemperatur und einem Gasdruck von 0, 3 atü zeigt die Elektrode ein Ruhepotential von-1130mV gegen die Kalo-
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Zur Verfestigung wird das Gel mit einer 50giggen Lösung von Diisocyanat in Aceton getränkt. Die Polyharnstoffbildung erfolgt nach Einlegen des Gels in 70-80 C warmes Wasser. Nach 15 min ist die Polyharnstoffbildung beendet.
Das verfestigte Gel wird im Vakuum mit einer 5%igen HPtdg-Lösung getränkt, aus der Tränklösung entfernt und danach durch Reduktion mit Ameisensäuredampf Platin-Metall auf der gesamten Oberfläche abgeschieden.
Die Elektrode wird in einer Halbelementschaltung geprüft. Als Elektrolyt dient 2 n-Schwefelsäure, als
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Elektrode).
Beispiel 3 : Zur Geldarstellung überschichtet man in einem Gefäss ein Sol aus 1, 5%igemNa-Cel- luloseglykolat mit 1 n-Cd(NO3)2-Lösung. Nach dem Wachsen des Gels auf eine Stärke von 5 mm wird dieses aus der Schale herausgenommen und die der Cd-Lösung zugewendete Deckschicht mit der kapillarfreien Zone abgeschnitten. Die erhaltenen Membranen sind mit besonders weiten Kapillaren (15/28 ) ausgestattet. Die Porenmembran wird nach Beispiel 1 verfestigt und mit einem Palladium-Niederschlag versehen.
Auch diese Elektrode wird in einer Halbelementschaltung mit einem Ni-Blech als Gegenelektrode geprüft. Wieder dient eine ges. Kalomel-Elektrode als Bezugselektrode. Als flüssiger Brennstoff dient Glykol, von dem 2 Mol/1 in 5, 3 n-KOH gelöst ist. Eine bei Raumtemperatur aufgenommene Strom-Spannungskurve ist dem in Fig. 6 dargestellten Diagramm zu entnehmen.
Beispiel 4 : Die Gelherstellung erfolgt wie in Beispiel 1 beschrieben.
Das Gelwasser wird zunächst durch Aceton verdrängt und dieses dann zur Verfestigung des Gels durch eine Lösung von Polypropylen in Dekalin ersetzt. Nach dem Verdampfen des Lösungsmittels durch vorsichtiges Erwärmen im Vakuum erhält man ein durch Polypropylen verfestigtes Gel.
Man erwärmt die Membran auf 1400C und saugt gleichzeitig Ni-Carbonyl durch sie hindurch. Bei dieser Temperatur wird auf der Membran und in ihren Kapillaren das Ni-Carbonyl zersetzt, so dass sich dort feinverteiltes Ni abscheidet.
Die Elektrode wird als H-Elektrode in einer Brennstoffzelle betrieben. Als Sauerstoffelektrode dient eine Ag-Elektrode. Die Zelle konnte im Dauerversuch bei 600C mit 130 mA/cm2 bei einer Gesamtspannung von 0, 65 V betrieben werden.
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Hydrazin-Lösung eingehängt und anschliessend mit destilliertem Wasser gewaschen.
Die so präparierte Elektrode wird als Wasserstoffelektrode in eine Brennstoffzelle eingesetzt. Als Sauerstoffelektrode dient eine nach der österr. Patentschrift Nr. 207429 hergestellte Elektrode aus Raney-
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Silber. In Fig. 5 ist eine Stromspannungskurve dieser Zelle wiedergegeben.
Beispiel 6 : Beim Verfestigen eines wässerigen Alginat-Gels mit Kunststoff wurde die Konzentration der Lösung der Monomeren, z. B. Naphthylen-1, 5-diisocyanat und Polyäthylenglykol (Mol-Gew.
"'" 200), in Aceton bisher so gewählt, dass nach der Polyaddition der beiden Komponenten das gebildete Polyurethan nur das ursprüngliche Gelgerüst ausfüllt. Die Kapillaren bleiben frei.
Erhöht man jedoch die Konzentration der Monomeren im Aceton um einen geringen Betrag, so entsteht nach der Polyaddition entsprechend mehr Polyurethan. Dieses füllt nun nicht nur das Gelgerüst aus, sondern beschichtet auch die Kapillarwände, wodurch eine Verengung der Kapillaren hervorgerufen wird.
Je nach Wahl der Konzentration der Kunststoffbildner im Lösungsmittel kann man die Kapillaren nach Wunsch verengen oder sogar zuwachsen lassen.
Beispiel 7: AnStelle von Monomeren oder einer Lösung von Monomeren, die, wie beschrieben, in situ polymerisiert werden, kann in an sich bekannter Weise zur Gel-Verfestigung auch die Lösung eines Polymeren verwendet werden. Dazu wird das Gel mit dieser Lösung getränkt und danach das Lösungsmittel im Vakuum verdampft. Das Polymere bleibt dann als Stützsubstanz im Gelgerüst zurück, die Kapillaren sind frei.
Bei Verwendung einer höher konzentrierten Lösung der Polymeren wird nach dem Tränken des Gels mit nachfolgendem Lösungsmittelentzug nicht nur ein Ausfüllen des Gelgerüstes mit dem Polymeren, sondern auch eine Verengung der Kapillaren im gewünschten Ausmass erreicht.
Beispiel 8 : Es ist auch möglich, in an sich bekannter Weise eine bereits durch Kunststoff verfestigte Porenmembran mit einer Lösung von Monomeren, wie in Beispiel 6 angegeben, zu tränken, und anschliessend das Lösungsmittel durch Evakuieren zu verdampfen. Die Monomeren bleiben als Film auf den Kapillarwänden zurück, werden in situ polymerisiert und bewirken so eine Verengung der Poren.
Durch Wahl der Konzentration der Monomerenlösung kann die Verengung vorbestimmt werden. Die Tränkung kann auch mit einer niederkonzentrierten Lösung vorgenommen und nach Verdampfen des Lösungsmittels die Monomeren polymerisiert werden. Durch Wiederholung dieser Operation kann man die Kapillaren schrittweise bis auf den gewünschten Durchmesser verengen.
Beispiel 9 : Die durch Kunststoff verfestigte Porenmembran wird in an sich bekannter Weise mit der Lösung eines Polymeren getränkt. Nach dem Verdampfen des Lösungsmittels bleibt das Polymere auf den Kapillarwänden zurück und bewirkt so eine Porenverengung.
Wie in Beispiel 8 beschrieben, kann man so vorgehen, dass die Konzentration des Polymeren so festgelegt wird, dass nach einmaligem Tränken und anschliessendem Verdampfen des Lösungsmittels die Poren auf den gewünschten Durchmesser verkleinert sind, andernfalls wird mit einer niederkonzentrierten Polymerenlösung gearbeitet und so oft mit nachfolgendem Lösungsmittelentzug getränkt, bis der gewünschte Porendurchmesser erreicht ist.
Beispiel 10 : Auf die Kapillarwände einer durch Kunststoff verfestigten, bereits metallisierten Membran bringt man nach allgemein üblichen Methoden erneut eine oder mehrere Metallschichten auf, bis der gewünschte Porendurchmesser erreicht ist. Die Dicke der endgültigen Metallauflage kann bei chemischer oder bei galvanischer Metallisierung durch entsprechende Versuchsbedingungen variiert werden.
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11 :Beispiel 12 : Eine gemäss Beispiel 4 hergestellte, vernickelte Membran wird in eine Platinchlorwasserstofflösung gegeben und Pt auf der Membran und in den Kapillaren kathodisch abgeschieden.
Die so behandelte Membran wird in einer Brennstoffzelle als Wasserstoffelektrode eingesetzt. Als positive Elektrode dient eine nach dem Beispiel 11 hergestellte Elektrode.
Beispiel 13 : Eine gemäss Beispiel 1 hergestellte Porenmembran wird nach ihrer Verfestigung in eine Hydrazinlösung eingebracht und dabei das Cu des Cu-Alginats zu metallischem Cu reduziert.
Alsdann bringt man nach einer bekannten Methode stromlos einen Ni-Überzug auf die Membran und die Kapillarwände auf : In eine Lösung, die 30 g/l NiCl, 10 g/l Na-Hypophosphit, 97 g/l Na-Citrat, 47,5 g/l NH Cl und soviel NHg enthält, dass die Lösung einen PH-Wert von 9, 15 hat, wird die Membran eingebracht und 1 h lang bei 900C behandelt. Hienach bringt man die vernickelte Folie nach gründlichem Auswaschen mit Wasser in eine ijzige schwach salpetersaure Silbernitratlösung ein und scheidet katho- disch das Silber ab.
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Der so erhaltene Elektrodenkörper wird als Sauerstoffelektrode in einer Brennstoffzelle betrieben.
Beispiel 14 : Eine gemäss Beispiel 1 hergestellte palladinierte Membran wird auf der Elektrolytseite mit den engeren Kapillaröffnungen elektrolytisch mit einem Kupferbelag versehen, indem man die rückseitig abgedeckte Folie in eine 15% igue Kupfersulfatlösung, die 50 g/l konz. H, SO und 50 g/l Äthylalkohol enthält, einhängt. Als Anode verwendet man bei der elektrolytischen Kupferabscheidung Elektrolytkupfer.
Diese Elektrode kann in der Brennstoffzelle als Wasserstofflösungselektrode betrieben werden.
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erst an der Rückseite der Elektrode in der Palladiumschicht. Der Wasserstoff wandert also zur Gasseite der Elektrode und kann dort gesammelt werden.
Als Gegenelektrode dient eine gemäss Beispiel 11 hergestellte versilberte Membranelektrode, auf deren engporiger Seite Titan im Vakuum aufgedampft worden war. Auch hier wandert das Gas, in diesem Falle der Sauerstoff, bei der Elektrolyse auf Grund der hohen Sauerstoffüberspannung des Titans atomar durch die Titanschicht, rekombiniert am Silber und wird hinter der Elektrode im Gasraum aufgefangen.
Das hier beschriebene Verfahren zur Speicherung und Rückgewinnung der chemischen Energie des Knallgases ist bereits bekannt. Jedoch sind die Elektroden, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt werden, bei gleicher Wirksamkeit erheblich leichter.
PATENTANSPRÜCHE :
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ne t, dass ein an sich bekanntes homöoporöses und durch Kunststoff verfestigtes Gel eines Polyelektrolyten mit einer Vielzahl durchgehender, gleichmässig verteilter und parallel zueinander liegender konischer Kapillaren praktisch gleicher Grösse und Gestalt auf den Kapillarwänden und der Aussenseite einen Überzug aus einem katalytisch aktiven und elektronisch leitenden Material aufweist.