CH511519A - Gasdichte Asbestmembran für Brennstoffelemente - Google Patents

Description

  Gasdichte Asbestmembran für Brennstoffelemente    Die Erfindung betrifft eine gasdichte, hochreine As  bestfasern und Kunststoff enthaltende Asbestmembran für  Brennstoffelemente.  



  Es ist bereits bekannt, in Brennstoffelementen Asbest  membranen als Diaphragmen zu verwenden. So sind bei  spielsweise bei dem in der französischen Zusatzpatent  schrift 87 850 beschriebenen Brennstoffelement Asbest  diaphragmen zwischen ein den Elektrolyten enthaltendes  Stützgerüst und den beidseitig angrenzenden Elektroden  eingebaut, um dadurch die Gefahr eines Durchtritts der  Reaktionsgase in den Elektrolyten zu verringern.  



  Es hat sich nun gezeigt, dass die handelsüblichen As  bestmembranen den an Brennstoffelemente gestellten An  forderungen nur unter bestimmten Betriebsbedingungen  genügen. Unter dem Einfluss von alkalischen Elektrolyten  quellen nämlich die Asbestfasern bzw. Asbestpapiere  stark auf und es wird ein aus ungebundenen Fasern beste  hendes Vlies gebildet, das beim Betrieb des Brennstoffele  mentes beträchtliche Störungen verursachen kann.  



  Es ist bereits eine kunststoffhaltige Asbestmembran  bekannt, die als Elektrolytträger in einem Brennstoffele  ment benutzt werden soll. Diese Membran besteht aus ge  reinigten Asbestfasern, denen wasserunlöslich gemachte  Polyvinylalkoholfasern in Mengen von 2 bis 25 Gew.-%,  bezogen auf das Gewicht der Membran, beigemischt sind.  Durch einen Elektrolytträger aus diesem Material soll das  an der Anode bei der elektrochemischen Umsetzung ge  bildete Wasser leicht diffundieren können und dem sich  zwischen Kathode und Anode ausbildenden Elektrolytkon  zentrationsgefälle rasch entgegenwirken. Auch bei diesen  bekannten Membranen besteht jedoch die Gefahr, dass  sie insbesondere bei längerer Betriebsdauer des Brennstoff  elementes und bei höheren Elektrolyttemperaturen nicht  genügend beständig sind.

   Durch Einwirkung des alkali  schen oder sauren Elektrolyten des Brennstoffelementes  können nämlich die zunächst wasserunlöslichen     Polyvinyl-          alkoholfasern    in wasserlösliche Produkte umgewandelt  werden bzw. sich im Elektrolyten auflösen. Die mechani  sche Stabilität und Gasdichtigkeit der Membran ist dann  nicht mehr gewährleistet.  



  Aufgabe der Erfindung ist es, eine hochreine Asbestfa-    sern und Kunststoff enthaltende Asbestmembran für  Brennstoffelemente so auszubilden, dass ihre mechanische  Stabilität erhöht wird und sie vor allem auch noch nach  längerer Betriebszeit gasdicht ist.  



  Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der  Kunststoff ein Bindemittel aus Chloropren in Mengen von  0,5 bis 6 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Asbestfa  sern, ist.  



  Vorzugsweise kann der Gewichtsanteil des Bindemit  tels 1,5 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der As  bestfasern, betragen.  



  Der als Bindemittel dienende, gegenüber dem Elektro  lyten beständige Kunststoff Chloropren wird bei dieser  Membran den Asbestfasern in Form einer Dispersion bei  gemischt.  



  Die gefundene Lösung ist vor allem deshalb überra  schend, weil die bisher mit Kunststofflatices, insbesondere  Gummilatices, vorbehandelten und hauptsächlich als Dich  tungen eingesetzten Asbestpapiere, die einen wesentlich  grösseren Kunststoffgehalt aufweisen, für den angegebe  nen Verwendungszweck völlig ungeeignet sind. Derartige  Asbestpapiere haben eine sehr geringe Volumenporosität  und dichten deshalb zwar gegenüber den Reaktionsgasen  gut ab, jedoch wird gleichzeitig damit der elektrische  Widerstand untragbar hoch. Das Eindringen des Elektroly  ten wird noch zusätzlich dadurch erschwert, dass die As  bestpapiere einen relativ hohen Kunststoffgehalt aufwei  sen (mind. 15 Gew.-%) und damit stark hydrophob sind.  



  Die neuen Asbestmembranen für Brennstoffelemente  zeichnen sich vor allem dadurch aus, dass ihr elektrischer  Widerstand sehr klein ist. So wurden an Asbestmembra  nen, die 3 Gew.-% Chloropren enthalten und eine Dicke  von 0,27 bis 0,65 mm haben, in 6 n     KOH    unterhalb  0,3     S2    - cm' liegende elektrische Widerstände gemessen.  Dass bei einer derart grossen     Volumenporosität    noch eine  gute und ausreichende Gasdichtigkeit erreicht wird - bei  einer Druckbelastung von 2 atü erfolgt noch kein Gas  durchtritt - war nicht zu erwarten.

   Eine nennenswerte       Quellung    der     Asbestfasermembranen    konnte auch nach  längerer Betriebsdauer bei Temperaturen bis zu 60  C und  Verwendung von 6 n     KOH    nicht beobachtet werden.      Die Herstellung der Asbestmembranen erfolgt in an  sich bekannter Weise durch Aufziehen von wässrigen Dis  persionen von Chloropren. Diese werden von wässrigen  Alkalilösungen nicht angegriffen und zeigen gegenüber  Luft bzw. Sauerstoff eine gute Stabilität.  



  Um gasdichte Membranen mit guten mechanischen  Eigenschaften zu erhalten, werden hochreine Asbestfasern  als Ausgangsmaterial eingesetzt, die frei von Verunreini  gungen und nicht aufgeschlossenen Faserbündeln sind.  Die Reinigung erfolgt am besten in an sich bekannter  Weise durch Aufschlämmen in Wasser, wobei es vorteil  haft ist, oberflächenaktive Mittel zuzusetzen. Nach Abde  kantieren und Trocknen der Asbestfasern können noch  anhaftende Verunreinigungen im Windsichter entfernt  werden. Die in destilliertem Wasser aufgeschlämmten As  bestfasern werden anschliessend unter kräftigem Rühren  mit 0,5 bis 6 Gew.-% einer Chloroprendispersion, bezogen  auf das Gewicht des Feststoffgehaltes der Dispersion, ver  setzt und in einer geeigneten Vorrichtung, beispielsweise    in einem Blattbildner, weiterverarbeitet. Nach Trocknung  bei 80  C und Verdichten, z.

   B. im Kalander oder Pressen  bei dem verwendeten Kunststoff angepassten Temperatu  ren, können die hergestellten gasdichten Membranen so  fort in Brennstoffelementen eingesetzt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Gasdichte, hochreine Asbestfasern und Kunststoff ent haltende Asbestmembran für Brennstoffelemente, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Bindemittel aus Chloropren in Mengen von 0,5 bis 6 GewO%, bezogen auf das Gewicht der Asbestfasern, ist. UNTERANSPRUCH Asbestmembran nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Anteil des Bindemittels 1,5 bis 3 Gew: /o, bezogen auf das Gewicht der Asbestfasern, ist.

   Anmerkung des Eidg. Amtes für geistiges Eigentum: Sollten Teile. der Beschreibung mit der im Patentan spruch gegebenen Definition der Erfindung nicht in Ein klang stehen, so sei daran erinnert, dass gemäss Art. 51 des Patentgesetzes der Patentanspruch für den sachlichen Geltungsbereich des Patentes massgebend ist.