CN102337559A - 耗氧性电极 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及耗氧性电极，其包含至少一个具有表面的载体结构和布置在该表面上的具有催化活性成分的气体扩散涂层。该涂层包含至少一种含氟聚合物，选自银粒子、还原性银化合物及其混合物的银化合物，和亲水性耐苛性碱的填料，该填料是非导电性的或者具有差的电导率和具有5-200μm的平均粒子直径。

Description

耗氧性电极
相关申请交叉引用
本申请要求2010年7月20日申请的德国专利申请No.102010031571.0的权益，其在此以其全部通过引用结合进来用于所有有用的目的。
技术领域
本发明是从本身已知的耗氧性电极上发展而来的，这些已知的耗氧性电极被配置成片状气体扩散电极形式，并且通常包含导电载体和具有催化活性成分的气体扩散层。
背景技术
用于在工业规模上在电解电池中运行耗氧性电极的不同方案基本上是现有技术中公知的。基本的理念是用耗氧性电极(阴极)来置换电解(例如氯碱电解中)的析氢阴极。对于可能的电池设计和方案的概述可以在公开文献Moussallem等人，“Chlor-Alkali Electrolysis with Oxygen Depolarized Cathodes：History，Present Status and Future Prospects”，J.Appl.Electrochem.38(2008)1177-1194中找到。
耗氧性电极(下文也简称为OCE)必须满足一系列的要求，以便能够用于工业电解器中。因此，所用的催化剂和全部其他材料必须对大约32重量%浓度的氢氧化钠溶液和典型的处于80-90℃温度的纯氧是化学稳定的。高度的机械稳定性同样是需要的，这是因为该电极是在通常具有大于2m2(工业尺寸)的电极面积的电解器中安装和运行的。另外的性能是：高电导率，低的层厚度，高的内表面积和高的电催化剂的电化学活性。合适的疏水性和亲水性的孔和相应的孔结构同样是必需的，目的是引导气体和电解质，以及气密性，以使得气体和液体彼此隔开保持。长期稳定性和低生产成本是另外特别需要的，其是工业上可用的耗氧性电极必须满足的。
对于在氯碱电解中使用OCE工艺来说，另外一个发展方向是离子交换隔膜，其将电解电池中的阳极空间与阴极空间隔开，而没有与OCE直接接触的氢氧化钠溶液间隙。这种排列在现有技术中也称作零间隙排列。这种排列通常还用于燃料电池工艺中。这里的缺点是所形成的氢氧化钠必须穿过OCE传输到气体侧，随后在OCE处向下流动。这里，必须不能有氢氧化钠堵塞OCE 中的孔或者氢氧化钠在孔中的结晶。已经发现这里还会出现非常高的氢氧化钠浓度，并且离子交换膜对于这些高浓度来说在长期上是不稳定的(Lipp等人，J.Appl.Electrochem. 35（2005）1015- Los Alamos National Laboratory “Peroxide formation during chlor-alkali electrolysis with carbon-based ODC”)。
常规的耗氧性电极典型由导电载体元件组成，该元件上已经施涂了具有催化活性成分的气体扩散层。作为疏水性部件，通常所用的是由聚四氟乙烯(PTFE)制成的，其另外充当了催化剂的聚合物粘合剂。在具有银催化剂的电极的情况中，该银充当了亲水性成分。在带有碳载体的催化剂的情况中，使用具有亲水性孔的碳作为载体，液体能够通过该亲水性孔来进行传输。
氧气的还原是在三相区域中进行的，气相、液相和固体催化剂同时存在于该三相区域中。
气体通过所述孔传输到疏水性基质中。该亲水性孔被液体填充，并且经由这些孔来将水传输到催化中心和将氢氧化物离子传输离开该催化中心。因为氧在水相中仅仅具有有限的溶解度，因此必须具有足够的无水孔来传输氧。
已经描述了许多化合物，作为催化剂用于还原氧。
因此，已经报告了使用钯、钌、金、镍、过渡金属的氧化物和硫化物、金属卟啉和金属酞菁、和钙钛矿作为催化剂，用于耗氧性电极。
但是，仅仅铂和银作为催化剂用于在碱溶液中还原氧已经获得了实际价值。
铂对于还原氧来说具有非常高的催化活性。由于铂高的成本，它仅仅以带有载体的形式来使用。优选的载体材料是碳。碳将电流导向铂催化剂。碳粒子中的孔可以通过表面氧化来制成亲水性的，并因此变得适于传输水。具有带有碳载体的铂催化剂的OCE表现出良好的性能。但是，带碳载体的铂电极在长期操作中的耐受性是不令人满意的，推测是因为铂还催化了载体材料的氧化。碳另外促进了不期望的H2O2的形成。
已经描述了铂含量为5g/m2-50g/m2的OCE。尽管是低浓度，但是铂催化剂的成本仍然是如此的高，以至于阻碍了工业上的应用。银同样对于还原氧来说具有高的催化活性。
包含带有碳载体的银的OCE通常的银浓度是20-50g/m2。虽然带有碳载体的银催化剂比相应的铂催化剂更耐用，但是在耗氧性电极中的条件下的长期稳定性(特别是当用于氯碱电解时)是有限的。
不同的公开文献描述了在聚四氟乙烯(PTFE)上生产基于银的催化剂。这样的方法描述在例如EP0115845B1中。
US7566388 B2描述了催化剂，其是通过在载体上沉淀和还原贵金属以及稀土金属的氧化物以及碱土金属氧化物的组合来生产的。更高的催化剂的活性是依靠这种组合来实现的。作为载体材料，使用碳，其限制了这些催化剂的耐受性。
在具有不带载体的银催化剂的OCE的生产中，银可以至少部分的以银氧化物的形式来引入，其然后还原成金属银。该还原是在电解启动过程中进行的，在其中还原银化合物的条件已经是盛行，或者在分别的步骤中通过优选的电化学路线来进行的。
在具有反复启动和关闭的工业应用中，银的部分氧化成银氧化物是在电解电流关闭后进行的。所形成的氧化银可以例如变得从表面上分离，并且堵塞OCE的孔系统。在具有特别细的形态的银催化剂(例如纳米尺寸银)的情况中，这导致了性能随着时间的变化而劣化。WO200803696A2教导了纳米尺寸的银催化剂的长期稳定性可以通过在纳米尺寸银的孔中包括原位生产的二氧化锆粒子来明显提高。但是，用于生产这些催化剂的方法是复杂的，并且需要使用纳米尺寸银，其的生产同样是复杂的。
在具有无载体的银催化剂的耗氧性电极的制造中，原则上在干和湿制造方法之间存在着不同。
在干法中，将催化剂和聚合物成分的混合物依靠具有快速运行搅拌器的混合器加工来产生混合物，将该混合物施用到导电载体元件上，并且在室温压制。这样的方法描述在EP1728896 A2中。EP1728896中所述的中间体的组成为3-15份的PTFE，70-95份的氧化银和0-15份的银金属粉末。
在湿制造方法中，使用含有细银粒子和聚合物成分的糊或者悬浮液形式的中间体。水通常用作悬浮介质，但是也可以使用其他液体例如醇或者其与水的混合物。在糊或者悬浮液的生产中，可以加入表面活性物质来提高该糊/悬浮液的稳定性。将该糊依靠丝网印刷或者砑光施涂到载体元件上，同时不太粘的悬浮液通常是喷涂到载体元件上。干燥后，在所述聚合物熔点范围的温度进行烧结。这里，除去已经加入的辅助剂例如乳化剂或者增稠剂。这样的方法描述在例如US20060175195 A1中。该中间体中PTFE与银的比例对应于干法中通常的比例。
上述具有无载体的银催化剂的OCE在碱金属氯化物电解的条件下具有良好的长期稳定性。但是，缺点是1000-2500g/m2的高银含量。
银是稀有元素，并且以仅仅0.08ppm的比例存在于地壳中。银是珠宝和许多工业应用中受欢迎的金属。有限的易得性和高的需求导致了银的高价格。这导致了具有无载体的银催化剂的OCE高的成本，并且它们阻碍了OCE工艺的经济使用。
本发明的目标是提供耗氧性电极，特别是用于氯碱电解中，其在降低的银含量时具有至少等同于常规SBE的性能和长期稳定性。
发明内容
本发明涉及耗氧性电极，特别是用于具有新的催化剂涂层的氯碱电解中。本发明另外涉及该耗氧性电极的生产方法和它在氯碱电解或者在燃料电池中的用途。
该目标是通过耗氧性电极来实现的，在其中部分的银被填料粒子代替，该填料粒子是差的导电性的，并且具有特定粒度(直径)。
本发明的一种实施方案提供了耗氧性电极，其至少包含片状结构的载体和具有气体扩散层和催化活性成分的涂层，特征在于该涂层包含至少一种含氟聚合物，处于银粒子或者还原性银化合物形式的银，和亲水性耐苛性碱的填料，该填料是非导电性的或者具有差的电导率并具有5-200μm的平均粒子直径(d(0.5)，基于体积)。
本发明的另外一种实施方案是耗氧性电极，其包含至少一个具有表面的载体结构和布置在该表面上的具有催化活性成分的气体扩散涂层，其中该涂层包含：至少一种含氟聚合物，选自银粒子、还原性银化合物及其混合物的银化合物，和亲水性耐苛性碱的填料，该填料是非导电性的或者具有差的电导率并具有5-200μm的平均粒子直径。
本发明仍然的另外一种实施方案是氯碱电解设备，其含有根据此处所述的任何实施方案的耗氧性电极作为耗氧性阴极。
本发明的仍然另外一种实施方案是燃料电池，其含有根据此处所述的任何实施方案的耗氧性电极。
本发明仍然的另外一种实施方案是金属/空气蓄电池，其含有根据此处所述的任何实施方案的耗氧性电极。
具体实施方式
该填料的平均粒子直径优选是10-150μm。
该涂层优选包含0.5-20重量份，优选2-10重量份的含氟聚合物，30-90重量份，优选30-70重量份的处于银粒子和/或还原性银化合物形式的银，和5-60重量份，优选15-50重量份的亲水性耐苛性碱的填料，该填料是非导电性的或者具有差的电导率。
该填料替代了部分的催化活性银，但是其本身不必是催化活性的。该填料尤其是类似银的亲水性的；电极中疏水性材料与亲水性材料的比例没有因为填料而明显改变。该填料是以离散粒子的形式存在的，并且尤其不应当与催化活性银形成化学化合物或者合金。该填料的平均粒度(粒子直径)优选是至少10μm，并因此处于与含银催化剂的粒度相同的数量级或者更高的数量级。该填料是非导电性的或者具有差的电导率。该填料的导电率优选 <1000西门子/cm，特别优选<100西门子/cm。作为填料，原则上可以使用所有这样的材料：该材料在耗氧性电极的条件下，与银催化剂的组合是稳定的。这样的材料是例如耐碱性的金属氧化物，金属氮化物和金属状碳化物或者金刚石状碳化物。
特别优选的填料例如是氧化锆(ZrO2)。不同粒度的氧化锆是容易获得的，并且是一种用于工业陶瓷和耐高温部件的常规起始材料。氧化锆在氧的电解还原方面不具有任何的催化活性。在OCE所用的温度范围内，氧化锆是非导电性的。令人惊讶的，尽管不存在催化活性，氧化锆能够代替OCE中高达50%的银，而不降低OCE的性能。
特别优选是使用这样的氧化锆，在其中粒度分布的d(0.1)>10μm，d(0.9)<150μm(数值单位为体积百分比，Q3)。
OCE可以依靠本身已知的技术，使用湿或者干法中适当的悬浮液、糊或者粉末混合物，由前体来生产。
湿法中所用的含水悬浮液或者糊例如是由细微分散的银、含有含氟聚合物(聚合物：例如 PTFE)的悬浮液和任选的增稠剂(例如甲基纤维素)和乳化剂，依靠高速混合器，通过混合所述组分来生产。为此目的，首先由细微分散的银、填料和任选的增稠剂(例如甲基纤维素)来生产在水和/或醇中的悬浮液。然后将该悬浮液与含氟聚合物的悬浮液(例如在商标名Dyneon? TF5035R下市售的)混合，来产生本发明的中间体。该处于乳液或者糊形式的中间体然后通过已知的方法施用到载体上，干燥，和然后可以任选压实和随后烧结。
例如在干法中所用的粉末混合物形式的中间体是通过使用快速运行搅拌器，混合PTFE或者另外一种纤维状耐化学品的聚合物和氧化银粒子和/或银粒子的混合物来生产的。例如，混合可以在两个或更多个步骤中进行。这里，该材料可以在混合步骤之间过筛，来从该混合方法中除去仍然存在的相对粗的粒子和聚集体。在另外的变体中，该粉末混合物可以在中间步骤中，例如依靠压光机来压实，并且所形成的薄片可以重新在混合器中加工来产生粉末。这种操作原则上也可以重复多次。在每个研磨操作过程中必须确保混合物的温度保持在35-80℃，特别优选40-55℃的范围内。
然后将例如具有上述粒度的二氧化锆加入该混合物中。
所述的加入可以在混合操作开始时进行。可以例如通过将所述组分疏水性聚合物、银和/或氧化银和填料的混合物供给到混合器中，来将全部组分磨到一起。
但是，在具有中间过筛和任选的压实的多级混合的情况中，所述填料还可以在两个混合操作之间加入。
该粉末混合物然后以已知的方式施用到载体上和压实。
除了作为举例而提到的二氧化锆，这里还有许多另外的材料，其能够用作本发明中间体和由其所生产的OCE的填料。
特别合适的材料的例子是耐碱性金属氧化物例如TiO2，Fe2O3，Fe3O4，NiO2，Y2O3，Mn2O3，Mn5O8，WO3，CeO2和另外的稀土元素氧化物，以及混合的金属氧化物例如金红石，尖晶石CoAl2O4，Co(AlCr)2O4，反尖晶石，(Co，Ni，Zn)2(Ti，Al)O4，钙钛矿例如LaNiO3，ZnFe2O4(颜料黄119)，Cu(FeCr)2O4。
氮化硼、氮化硅和其他金属氮化物例如TiN，AlN以及金刚石状-和金属状-碳化物例如碳化硅，TiC，CrC，WC，Cr3C2，TiCN同样是合适的。
所述的填料可以作为纯物质或者作为与两种或更多种组分的组合来使用。
优选给出的是如下耗氧性电极，在其中选择氧化锆，氧化钨或者氧化锆和氧化钨的混合物作为填料。
所加入的填料还可以任选的是催化活性的。在由上述起始材料来生产OCE的情况中，氧首先并且首要地在银催化剂上进行还原。该催化可以由所述填料辅助。
虽然填料的组成是次重要的，但是只要所述材料在耗氧性电极的条件下是长期稳定的，则粒度就会对OCE的导电率有很大的影响。已经发现在大量直径>1μm的粒子存在下，OCE的导电率明显降低。在某种程度上，较大的粒子不会降低OCE的性能，但是很显然大粒子将降低能够利用的催化剂层的体积。粒子应当适于电极的厚度和载体元件的网孔口径，这限定了最大粒子尺寸。在例如500μm的载体元件网孔口径的情况中，填料的最大粒度不应当超过该网孔口径的一半，并且>250μm的粒子的比例应当小于50%。类似的情形也适应于电极厚度与粒子直径之间的关系。因此，在电极厚度是600μm的情况中，填料的最大粒子直径应当不超过电极厚度的50%，即，直径>200μm的粒子的比例应当小于50%。
特别优选给出的是如下耗氧性电极，在其中填料中的粒子直径<4μm的细粒的比例不大于20%，优选不大于15%，特别优选不大于10%。
还特别优选给出的是如下耗氧性电极，在其中填料中的粒子直径<1μm的细粒的比例不大于10%，优选不大于5%，特别优选不大于2%。
(全部粒度是在超声处理之后依靠激光散射处理使用类似于ISO 13320的方法来测量的，全部所报告的数字单位是体积百分比，Q3)。
一些适于作为填料的材料也用于陶瓷，表面涂层和/或颜料，并且是工业上可获得的。
本发明的耗氧性电极可以例如用于其中在耗氧性电极与离子交换隔膜之间具有碱间隙或者与离子交换膜直接接触的电池中的氯碱电解中，或者用于其中在离子交换膜与耗氧性电极之间的间隙中有亲水性材料的电池中的氯碱电解中，并且与US6117286 A1所述方法相当。
本发明的耗氧性电极优选是作为阴极连接的，特别是在用来电解碱金属氯化物，优选氯化钠或者氯化钾，特别优选氯化钠的电解电池中。
作为替代方案，本发明的耗氧性电极可以优选作为阴极连接在碱性燃料电池中。
本发明因此进一步提供了本发明的耗氧性电极的用途，用于还原碱性介质中的氧，特别是作为电解(特别是氯碱电解)中的耗氧性阴极，或者作为燃料电池中的电极或者作为金属/空气蓄电池中的电极。
本发明所生产的OCE特别优选用于氯碱电解中，并且这里特别是用于氯化钠(NaCl)的电解中。
本发明另外提供电解设备，特别是用于氯碱电解的电解设备，其具有如上所述的新型耗氧性电极作为耗氧性阴极。
本发明通过实施例来说明，而非由其限制。
上述全部参考文献以其全文通过引用结合进来用于全部有用目的。
虽然这里已经示出和描述了体现本发明的某些特定结构，但是本领域技术人员将明白可以对要素进行不同的改变和重排，而不脱离下面本发明概念的主旨和精神，并且其同样不限于此处所示和所述的具体形式。
实施例
实施例1
将1.472 kg的粉末混合物在来自Eirich的装备有星型搅拌器作为混合元件的R02类型混合器中，以5000rpm的转速混合3.5分钟，该粉末混合物的组成为5重量%的Dyneon类型TF2053Z PTFE粉末，61.6重量%的氧化银(I)，7重量%的来自Ferro的银粉级331和26.4重量%的二氧化锆(来自Merck Chemicals，Technipur的特级品，平均粒度(d(0.5)，体积百分比)22 μm，d(0.1)15 μm，d(0.9)32.5 μm)。该粉末混合物的温度在运行过程中保持低于48℃。
混合后，将该粉末混合物通过1.0mm筛孔口径的筛子进行过筛。
过筛后的粉末混合物随后施用到纱网上，该纱网由丝粗细0.14mm的镍丝制成，网孔口径是0.5mm。该施用是借助于2mm厚的模板来进行的，并且粉末是使用筛孔口径1mm的筛子来施用的。将超过模板厚度的多余的粉末依靠刮刀除去。在去掉模板后，依靠辊压机以0.58 kN/cm的压力来压制该带有所施用的粉末混合物的载体。气体扩散电极从该辊压机取出。
将以此方式所生产的耗氧性阴极用于氯化钠溶液的电解中，使用DuPONT N982WX离子交换膜和在OCE和膜之间3mm的氢氧化钠溶液间隙。阳极使用钛阳极，其组成为具有来自Denora的市售DSA?涂层的膨胀金属。在电流密度4kA/m2，电解质温度90℃和氢氧化钠浓度32重量%时的电池电压是2.05 V。
实施例2
将2 kg的粉末混合物在来自Eirich的装备有星型搅拌器作为混合元件的R02类型混合器中，以5000rpm的转速混合5分钟，该粉末混合物的组成为5重量%的Dyneon类型TF2053Z PTFE粉末，44.0重量%的氧化银(I)，7重量%的来自Ferro的银粉级331和44.4重量%的二氧化锆(来自Merck Chemicals，Technipur的特级品，平均粒度(d(0.5)，体积百分比)22 μm，d(0.1)15 μm，d(0.9)32.5 μm)。该粉末混合物的温度在运行过程中保持在低于41℃。
混合后，将该粉末混合物通过1.0mm筛孔口径的筛子进行过筛。
过筛后的粉末混合物随后施用到纱网上，该纱网由丝粗细0.14mm的镍丝制成，网孔口径是0.5mm。该施用是借助于2mm厚的模板来进行的，并且粉末是使用筛孔口径1mm的筛子来施用的。将超过模板厚度的多余的粉末依靠刮刀除去。在去掉模板后，依靠辊压机以0.63 kN/cm的压力来压制该带有所施用的粉末混合物的载体。气体扩散电极从该辊压机取出。
将以此方式所生产的耗氧性阴极用于氯化钠溶液的电解中，使用DuPONT N982WX离子交换膜和在OCE和膜之间3mm的氢氧化钠溶液间隙。阳极使用钛阳极，其组成为具有来自Denora的市售DSA?涂层的膨胀金属。在电流密度4kA/m2，电解质温度90℃和氢氧化钠浓度32重量%时的电池电压是2.22 V。
实施例3
将0.16 kg的粉末混合物在来自IKA的混合器中，以四个15s的间隔进行混合，该粉末混合物的组成为5重量%的Dyneon类型TF2053Z PTFE粉末，61.6重量%的氧化银(I)，7重量%的来自Ferro的银粉级331和26.4重量%的氧化钨WO3 Yellow HQ(来自H.C.Starck，平均粒度(d(0.5)，体积百分比)71 μm，d(0.1)31 μm，d(0.9)133 μm，<10μm的比例小于3%，>1 μm的比例小于1%)。该粉末混合物的温度在运行过程中保持在低于49℃。混合后，将该粉末混合物通过1.0mm筛孔口径的筛子进行过筛。
过筛后的粉末混合物随后施用到纱网上，该纱网由丝粗细0.14mm的镍丝制成，网孔口径是0.5mm。该施用是借助于2mm厚的模板来进行的，并且粉末是使用筛孔口径1mm的筛子来施用的。将超过模板厚度的多余的粉末依靠刮刀除去。在去掉模板后，依靠辊压机以0.55 kN/cm的压力来压制该带有所施用的粉末混合物的载体。气体扩散电极从该辊压机取出。
将以此方式所生产的耗氧性阴极用于氯化钠溶液的电解中，使用DuPONT N982WX离子交换膜和在OCE和膜之间3mm的氢氧化钠溶液间隙。在电流密度4kA/m2，电解质温度90℃和氢氧化钠浓度32重量%时的电池电压是2.13 V。
实施例4(对比值/具有太细的填料的OCE)
将0.16 kg的粉末混合物在来自IKA的混合器中在每种情况中四次混合，每次15秒，该粉末混合物的组成为5重量%的Dyneon类型TF2053Z PTFE粉末，61.6重量%的氧化银(I)，7重量%的来自Ferro的银粉级331和26.4重量%的氧化锆(来自H.C.Starck，StarCeram Z16?，（平均粒度(d(0.5)，体积百分比)4.1 μm，d(0.1)0.3 μm，d(0.9)16 μm，和<1 μm的比例是40%)。该粉末混合物的温度在运行过程中保持低于43℃。
混合后，将该粉末混合物通过1.0mm筛孔口径的筛子进行过筛。
过筛后的粉末混合物随后施用到纱网上，该纱网由丝粗细0.14mm的镍丝制成，网孔口径是0.5mm。该施用是借助于2mm厚的模板来进行的，并且粉末是使用筛孔口径1mm的筛子来施用的。将超过模板厚度的多余的粉末依靠刮刀除去。在去掉模板后，依靠辊压机以0.49 kN/cm的压力来压制该带有所施用的粉末混合物的载体。气体扩散电极从该辊压机取出。
将以此方式所生产的耗氧性阴极用于氯化钠溶液的电解中，其使用DuPONT N982WX离子交换膜和在OCE和膜之间3mm的氢氧化钠溶液间隙。电解质温度是90℃，氢氧化钠浓度是32重量%。
在稍高于2.48v的电压，15A的电解电流短暂流动；这对应于1.5 kA/m2。停止该试验。
实施例5(使用常规OCE的对比值)
将3.5kg的粉末混合物在来自Eirich的装备有星型搅拌器作为混合元件的R02类型混合器中，以5000rpm的转速混合，在混合中该粉末混合物的温度不超过55℃，该粉末混合物的组成为7重量%的PTFE粉末，88重量%的氧化银(I)和5重量%的来自Ferro的银粉级331。这是通过中断混合操作并且冷却降低混合温度来实现的。混合总共进行三次。混合后，将该粉末混合物通过1.0mm筛孔口径的筛子进行过筛。
过筛后的粉末混合物随后施用到纱网上，该纱网由丝粗细0.14mm的镍丝制成，网孔口径是0.5mm。该施用是借助于2mm厚的模板来进行的，并且粉末是使用筛孔口径1mm的筛子来施用的。将超过模板厚度的多余的粉末依靠刮刀除去。在去掉模板后，依靠辊压机以0.5 kN/cm的压力来压制该带有所施用的粉末混合物的载体。气体扩散电极从该辊压机取出。
将以此方式所生产的耗氧性阴极用于氯化钠溶液的电解中，使用DuPONT N982WX离子交换膜和在OCE和膜之间3mm的氢氧化钠溶液间隙。在电流密度4kA/m2，电解质温度90℃和氢氧化钠浓度32重量%时的电池电压是2.05 V。

Claims (20)

1. 耗氧性电极，其至少包含载体结构和布置在该载体结构上的具有催化活性成分的气体扩散涂层，其中该涂层包含：
至少一种含氟聚合物，
选自银粒子、还原性银化合物及其混合物的银化合物，和
亲水性耐苛性碱的填料，该填料是非导电性的或者具有差的电导率并具有5-200μm的平均粒子直径。
2. 根据权利要求1的耗氧性电极，其中该涂层包含0.5-20重量份的所述至少一种含氟聚合物，30-90重量份的所述银化合物和5-60重量份的所述亲水性耐苛性碱的填料。
3. 根据权利要求2的耗氧性电极，其中该涂层包含2-10重量份的所述至少一种含氟聚合物。
4. 根据权利要求2的耗氧性电极，其中该涂层包含15-50重量份的所述亲水性耐苛性碱的填料。
5. 根据权利要求1的耗氧性电极，其中该涂层包含2-10重量份的所述至少一种含氟聚合物，30-70重量份的所述银化合物和15-50重量份的所述亲水性耐苛性碱的填料。
6. 根据权利要求1的耗氧性电极，其中该耐苛性碱的填料的电导率小于1000S/cm。
7. 根据权利要求6的耗氧性电极，其中该耐苛性碱的填料的电导率小于100S/cm。
8. 根据权利要求1的耗氧性电极，其中该耐苛性碱的填料的平均粒子直径是10-150μm。
9. 根据权利要求1的耗氧性电极，其中该耐苛性碱的填料包含不大于20%比例的粒子直径小于10μm的细粒。
10. 根据权利要求9的耗氧性电极，其中该粒子直径小于10μm的细粒的比例不大于5%。
11. 根据权利要求5的耗氧性电极，其中该耐苛性碱的填料包含不大于5%比例的粒子直径小于10μm的细粒。
12. 根据权利要求1的耗氧性电极，其中该耐苛性碱的填料包含不大于5%比例的粒子直径小于1 μm的细粒。
13. 根据权利要求12的耗氧性电极，其中该耐苛性碱的填料包含不大于1%比例的粒子直径小于1 μm的细粒。
14. 根据权利要求1的耗氧性电极，其中该耐苛性碱的填料选自金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物及其混合物。
15. 根据权利要求1的耗氧性电极，其中该耐苛性碱的填料选自：氧化锆，氧化钛，锰氧化物，铁氧化物，氧化镍，氧化钴，氧化铬，氧化钇，氧化钨，氧化铈，稀土金属氧化物，混合的金属氧化物，钙钛矿，氮化硼，氮化硅，氮化钛，氮化铝，碳化硅，碳化钛，铬碳化物，碳化钨，碳氮化钛(TiCN)及其混合物。
16. 根据权利要求15的耗氧性电极，其中该锰氧化物是Mn2O3或者Mn5O8；该铁氧化物是Fe2O3或者Fe3O4；该混合的金属氧化物是CoAl2O4或者Co(AlCr)2O4；该钙钛矿是LaNiO3，ZnFe2O4(颜料黄119)，或者Cu(FeCr)2O4；和该铬碳化物是CrC或者Cr3C2。
17. 根据权利要求15的耗氧性电极，其中该耐苛性碱的填料选自氧化锆、氧化钨及其混合物。
18. 氯碱电解设备，其包含权利要求1的耗氧性电极作为耗氧性阴极。
19. 燃料电池，其包含权利要求1的耗氧性电极。
20. 金属/空气蓄电池，其包含权利要求1的耗氧性电极。
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