CN104603331A - 一种气体扩散电极及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种气体扩散电极及其制备方法,所述的气体扩散电极包括电流收集体1、气体扩散层2、涂覆于气体扩散层上的气体催化层3以及位于气体催化层上的液相导流层4。所述气体扩散层包括高石墨化度炭黑、聚四氟乙烯;气体催化层包括催化剂、酸化的高石墨化度炭黑、聚四氟乙烯;所述的高石墨化度炭黑的拉曼光谱Id/Ic峰强度比值在0.3-1.0之间,气体扩散层和气体催化层石墨化程度可以相同,也可以不相同。该气体扩散电极在碱液中耐蚀性好、电化学性能优异且稳定,适用于氯碱工业中的电解反应。
Description
一种气体扩散电极及其制备方法 技术领域
本申请属于化工领域, 具体而言, 涉及一种适用于氯碱工业中 的气体扩散电极及其制备方法。
背景技术
氯碱工业是基础的化学工业,对推动国民经济发展发挥着重要 的作用。 同时, 氯碱工业是属于高能耗的产业, 最大限度地降低氯 碱工业的能耗一直都是各国关注的课题。
近年来, 以氧气阴极替代析氢阴极的离子膜食盐电解法逐步得 到重视, 其实质是以氧气还原反应替代析氢反应。传统的以析氢电 极作为阴极的离子膜制碱法的反应式为:
2C1—→Cl2+2e ( 1.36V )
2H20+2e→20H"+H2 (-0.83V)
2NaCl+2H20→Cl2+2Na0H+H2 (2.19V) 而以采用氧气阴极的离子膜制碱法其电化学反应式为:
02+2H20+4e-40H" ( 0.4V )
2NaCl+H20+l/202→ Cl2+2NaOH ( 0.96V) 可见以氧气阴极替代析氢阴极后的离子膜制碱法, 其理论分解 电压能够降低 1.23V, 理论节能能够达到 40%, 电解屹碱能够节省 700KWh的电能, 具有非常可观的应用价值。
而气体扩散电极起初源于燃料电池以及锌空电池的发展, 应用 在氯碱工业的研究相对较少, 主要是由于有以下几方面的难点:
1 ) 氯碱工业实际电解工况条件比较苛刻, 通常在 30。/。以上的碱浓 度和 80- 9(TC的温度下运行, 对电极的材料以及电极的制备要求较 高;
2 ) 氧气阴极在电化学反应过程中, 由于受催化剂电催化机制的影 响, 会存在一定程度二电子的副反应, 产生一定量的 H(V, 其存在 对碳材料有一定的刻蚀能力, 这对电极的结构、 寿命及电化学性能 带来负面影响;
3 )氧气阴极的电化学反应过程实际上是气液固多相催化反应的过 程, 气液固三相反应平衡难于控制, 因而会影响氧气阴极电催化效 率。
4 ) 氧气阴极的机械强度低, 安装难度大, 难以满足大规模工业化 生产的需要;
5 )氧气阴极的浆料分散过程以及成膜过程复杂, 而且, 对干燥要 求较高, 难以获得表面状态良好且无裂纹的电极。
目前, 围绕以上难点, 各国科研工作者进行了大量的工作, 其 中, 日本专利特開 2007-327092中采用 AB-6炭黑作为疏水性炭黑, 以 AB- 12炭黑作为亲水性炭黑,以银粉作为催化剂进行了气体扩散 电极的制备, 得到了耐水压能力强, 劣化速率慢的气体扩散电极; 曰本专利特開 2004-300451采用 AB-6炭黑作为疏水性炭黑, 以镀 银的金属网作为催化剂层, 通过对疏水性炭黑与粘合剂的分散、过
滤、干燥步骤后,将镀银的金属网进行热压成型制备了性能稳定的 气体扩散电极, 但该电极很难满足工业化生产大电极的要求; 专利
CN1 01 736360A 中公开了以镀银镍网作为支撑体, 将镀银镍网置于 身的机械强度弱,在生产过程中电极表面容易产生裂纹以及在热压 阶段难于脱模等问题, 也难以实现工业化生产的要求。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的问题, 提供一种简易高效的 适用于氯碱工业中的气体扩散电极及其制备方法。为了实现本发明 的目的,采用如下技术方案:本发明一方面涉及一种气体扩散电极, 包括电流收集体、 气体扩散层、 涂覆于气体扩散层之上的气体催化 层以及位于气体催化层上的液相导流层;其特征在于气体扩散层包 括高石墨化度炭黑、 聚四氟乙烯; 气体催化层包括催化剂、 酸化的 高石墨化度炭黑、 聚四氟乙烯; 所述的高石墨化度炭黑是拉曼光谱 的 ID/ Ie峰强度比值在 0. 3 ~ 1. 0之间的炭黑,气体扩散层和气体催 化层的石墨化程度可以相同, 也可以不相同; 电流收集体和液相导 流层均为镀银泡沫金属, 所述镀银泡沫镍金属银镀层的厚度在 0. 1 - 20 μ ηι; 镀银泡沫金属可以相同也可以不相同。
在本发明的一个优选实施方式中, 其特征在于气体扩散层中高 石墨化度炭黑、 聚四氟乙烯的质量比(0. 01 ~ 1) : (0. 01 ~ 0. 1)。
在本发明的一个优选实施方式中, 其特征在于气体催化层中催 化剂、 酸化的高石墨化度炭黑、 聚四氟乙烯质量比为 (0. 1 ~ 1 ):
( 0. 1 ~ 1 ): ( 0. 1 ~ 1 )。
在本发明的一个优选实施方式中, 其特征在于镀银泡沫金属选 自镀银的泡沫镍、 钛、 钨、 钴或其合金。
在本发明的一个优选实施方式中, 其特征在于气体催化层中的 催化剂选自银粉或银 /碳复合催化剂, 优选的, 催化剂的粒径介于
0. 01 ~ 5 μ ιτι之间。
在本发明的一个优选实施方式中, 其特征在于所述的扩散电极 是应用于氯碱工业的气体扩散电极。
在本发明的一个优选实施方式中, 其特征在于气体扩散电极制 备过程中气体扩散层由包含高石墨化度炭黑、 水、 曲拉通、 聚四氟 乙烯乳液、异丙醇的原料所制成, 其中以曲拉通的异丙醇水溶液为 分散介质, 上述原料的质量比为: (0. 01 - 1): (0. 1 - 1): (0. 01 - 0. 1) : (0. 01 ~ 0. 1) : 1。
本发明的一个优选实施方式中, 其特征在于在气体扩散电极制 备过程中所述的气体催化层由包含催化剂、 酸化的高石墨化度炭 黒、 水、 曲拉通、 聚四氟乙烯溶液、 异丙醇的原料所制成, 其中以 曲拉通的水溶液为分散介质, 上述原料的质量比为: (0. 1 ~ 1 ): ( 0. 1 ~ 1 ): ( 1 ~ 10 )·· ( 0. 1 ~ 1 ): ( 0. 1 ~ 1 ): 1。
在本发明所述的气体扩散电极的制备方法的一个优选实施方 式中, 其特征在于气体扩散层的制备方法包括如下步骤: (1 )将高 石墨化度炭黑分散在含有表面活性剂曲拉通的异丙醇水溶液中,得 到气体扩散层浆料, 将此浆料超声剪切分散 10 ~ 200min , 然后加
入质量分数为 40 ~ 80%的聚四氟乙烯乳液,继续进行剪切分散 10 ~ 150min; 气体扩散层浆料分散过程的温度控制在 10~ 100°C之间; 气体扩散层浆料中的粉体分散后的平均粒度控制在 0.2 ~ 10 μηι之 间; 气体扩散层浆料分散后静置 5~100h; 气体扩散层的浆料固含 量控制在 5 ~ 40 wt%; ( 2 )将气体扩散层浆料均匀涂抹在电流收集 体镀银泡沫金属上; 气体扩散层的浆料涂抹后, 在 40~ 12(TC下干 燥 5~ 10h; 气体扩散层浆料涂抹以及干燥处理后, 对其进行初步 冷压成型处理, 冷压压力 G. l ~2MPa、 温度控制在 - 10~50°C, 保 压时间 10 ~ 300s, 得到和电流收集体 1和气体扩散层 2的组合体。
在本发明所述气体扩散电极的制备方法的一个优选实施方式 中, 其特征在于所述的气体催化层的制备方法包括如下步骤: (1) 将催化剂、酸化的石墨化炭黑分散在含有表面活性剂曲拉通的异丙 醇水溶液中, 得到催化层浆料, 将此浆料超声剪切分散 10- 200 min, 然后加入质量分数为 40~ 80%的聚四氟乙烯乳液, 继续进行 剪切分散 10 150 min; 催化层浆料分散过程的温度控制在 10 ~ 100°C之间; 催化层浆料中的粉体分散后的平均粒度控制在 0.2~ ΙΟμηι之间; (2 )将催化层浆料均勾涂抹在电流收集体和气体扩散 层组合体的气体扩散层上;催化层的浆料涂抹结束后,在 40 ~ 12 (TC 下干燥 0.5 ~ lh; 催化层浆料涂抹以及干燥处理后, 对组合体进行 二次冷压成型处理, 冷压压力 0.1 ~ 2MPa, 温度控制在- 10 ~ 50°C, 保压时间 10~ 300s, 得到初步成形的气体扩散电极; 将初步成形 的气体扩散电极进行高温烘烤, 烘烤温度控制在 270 ~ 290°C, 烘
烤时间 l ~ 20h; 将液相导流层镀银泡沫金属置于烘烤后初步成形 的气体扩散电极上进行热压成形, 热压压力控制在 2 ~ 12MPa, 热 压温度 330 ~ 450°C , 保压时间 10 ~ 300s , 得到所述的气体扩散电 极。
在上述气体扩散电极的制备方法的一个优选实施方式中, 其特 征在于所述镀银泡沫金属通过在泡沫金属上用电镀法、 化学镀法、 置换镀法镀银制备。
本发明所使用的催化剂包括银粉或银 /碳复合催化剂 (其制备 可以参见 CN 101745390A ), 下文中所提及到的银 /碳复合催化剂均 为公开专利 CN 101745390A中所制备的催化剂。
本发明具有以下有益效果:
本发明将高石墨化度的炭黑分散在含有一定表面活性剂的异 丙醇水溶液中,通过超声剪切分散以及静置过程, 得到分散均匀的 气体扩散层浆料, 将气体扩散层浆料均勾涂抹于镀银泡沫金属上, 经千燥后, 进行冷压得到气体扩散层, 此气体扩散层不仅具有良好 的导电能力、 气体透过能力, 而且还具有优良的耐水压能力; 将催 化剂、酸化的高石墨化度炭黑分散在含有一定表面活性剂的异丙醇 水溶液中, 通过超声剪切分散, 得到分散均 的催化层浆料, 将催 化层浆料均勾涂抹于气体扩散层上, 经干燥后, 进行冷压得到初步 成形的气体扩散电极。用此方法得到的催化剂层不仅具有适当的亲 疏水能力, 从而有利于气液固三相反应的进行, 而且还具有降低过 氧化氢副反应发生能力以及抗刻蚀的能力,从而有利于电极长期稳
定的运行。通过将初步成形的气体扩散电极进行高温烘烤, 以彻底 除去残留于电极内部的表面活性剂,从而有利于在热压成型阶段孔 结构的均匀; 通过在热压阶段, 将镀银泡沫金属置于催化剂层表面 进行热压, 形成夹心结构的气体扩散电极, 不仅有利于在催化过程 中三相反应的进行,而且镀银泡沫金属还能够提高电极在碱性溶液 下的电催化能力以及电极自身的机械强度。因此本发明所提供的气 体扩散电极在碱性溶液中的耐蚀性和导电性好、运行稳定, 适用于 氯碱工业中的电解反应。 附图说明
图 1、本发明所提供的气体扩散电极结构示意图, 1为电流收集体、
2为扩散层、 3为催化层、 4为液相导流层。
图 2、本发明所提供的气体扩散层中高石墨化度炭黑的拉曼光谱图。 图 3、 催化剂为银粉在碱性溶液中旋转环盘测试结果。
图 4、 实施例 1与对比实施例 1所制备的气体扩散电极电解槽实际 电解试验数据。
(测试条件为 30%NaOH溶液中电流密度为 3KA/ra2 )
具体实施方式
实施例 1
所使用的高石墨化度炭黑是将炭黑 (Vu l can XC-72 )在高温石 墨化炉中于 27 0(TC石墨化 6 ~ 1 0 h得到的, 测试石墨化程度的拉 曼光谱如图 2所示, 其拉曼光谱〖。/:^为 0. 67, 镀银泡沫镍采用电
镀法制备, 泡沫镍采购自菏泽天宇科技开发有限责任公司, 酸化的 高石墨化度炭黑是将石墨化炭黑在 12(TC下在硝酸(质量分数为 68% )溶液中冷凝回流 6 ~ 10 h得到的。
1 )称取 0.4 ~ 2g高石墨化度炭黑分散在含有 0.4~lg曲拉通的异 丙醇水溶液中, 其中异丙醇为 40niL, 水为 10~25mL, 后将此浆料 溶液超声剪切 60 min后, 加入质量分数为 60%的聚四氟乙烯乳液
(D-110) 1 - 2g, 继续进行剪切分散 10 min, 待分散完成以后, 将气体扩散层浆料均匀涂抹于 90mmx 9Gmm的镀银泡沫镍上, 经烘 箱 60°C烘干 30 min后,对其进行初步冷压成形,冷压压力为 0.1 ~ 2MPa,室温压制 60s,得到电流收集体 1和气体扩散层 2的组合体;
2 ) 将 l ~ 2g 催化剂银粉、 2 ~ 3g 酸化的石墨化炭黑分散在含有 2.5 ~ 3g/L曲拉通的异丙醇水溶液中, 使酸化石墨化炭黑表面含氧 官能团浓度为 0.5 - 2mmol/g; 其中异丙醇为 3mL, 水为 15~ 30mL, 后将此浆料溶液超声剪切 60min后, 加入质量分数为 60%的聚四氟 乙烯乳液 1.5 ~ 3g, 继续进行剪切分散 lOniin, 待分散完成以后, 将催化层浆料均匀涂抹于电流收集体 1和气体扩散层 2组合体的气 体扩散层上, 经干燥后, 对其进行二次冷压成形处理, 冷压压力 0.1 - 2MPa, 温度控制在室温, 保压时间 30s, 得到初步成形的气 体扩散电极,其中催化剂银粉在碱性溶液中的旋转环盘测试结果如 图 3所示, 可以发现其电催化机制都近乎于四电子反应;
3)将上述步骤中得到的初步成形的气体扩散电极进行高温烘烤, 烘烤温度控制在 290°C, 烘烤时间 2h;
4 )将导流层镀银泡沫镍置于烘烤后初步成形的气体扩散电极上进 行热压成形, 热压压力控制在 5 ~ 8MPa, 热压温度 360°C, 保压时 间 60s; 得到气体扩散电极。 所得到的气体扩散电极电解槽实际电 解试验数据如图 4所示, 电极在碱性溶液中表现出耐蚀性好、 电化 学性能优异且稳定的特点, 适用于氯碱工业中的电解反应。
实施例 2
所使用的高石墨化度炭黑是将炭黑 ( Vulcan XC-72 )在 2600°C 石墨化 2 ~ 15h得到的, 其拉曼光谱 ID e为 0.7 ~ 1.0, 镀银泡沫 镍采用电镀法制备, 泡沫镍采购自菏泽天宇科技开发有限责任公 司, 酸化的高石墨化度炭黑是将石墨化炭黑在 14CTC下在硝酸(质 量分数为 68%)溶液中冷凝回流 6 ~ 10小时得到的。
1 )称取 1 ~ 3g高石墨化度炭黑分散在含有 0.4 ~ 3g曲拉通的异丙 醇水溶液中, 其中异丙醇为 40mL, 水为 4~ 16mL, 后将此浆料溶液 超声剪切 6 Oni in后,加入质量分数为 60%的聚四氟乙烯乳液( D-110) 0.4 ~ 1.5g, 继续进行剪切分散 lOmin, 待分散完成以后, 将气体 扩散层浆料均匀涂抹于 90mm X 90mm的镀银泡沫镍上, 经烘箱 60°C 供干 30min后, 对其进行初步冷压成型, 冷压压力为 0.1 ~ 2MPa, 室温压制 60s, 得到电流收集体 1和气体扩散层 1的组合体; 2 ) 0.3~ 1.5g催化剂银粉或银 /碳复合催化剂、 0.5~2g酸化的 高石墨化度炭黑分散在含有 0.3~ 1.8g/L 曲拉通的异丙醇水溶液 中, 使酸化的高石墨化度炭黑表面含氧官能团浓度为 1.5 ~ 4隱 ol/g, 其中异丙醇为 3mL, 水为 3~8mL, 后将此浆料溶液超声
剪切 60min后,加入质量分数为 60%的聚四氟乙烯乳液 0.3~ 1.5g, 继续进行剪切分散 lOmin, 待分散完成以后, 将催化层浆料均匀涂 抹于电流收集体 1和气体扩散层 1组合体的气体扩散层上,经干燥 后, 对其进行二次冷压成型处理, 冷压压力 Q.1 ~ 2MPa、 温度控制 在室温, 保压时间 30s, 得到初步成形的气体扩散电极;
3)将上述步骤中得到的初步成形的气体扩散电极进行高温烘烤, 煥烤温度控制在 280 °C, 烘烤时间 4h;
4 )将导流层镀银泡沫镍置于烘烤后初步成形的气体扩散电极上进 行热压成形, 热压压力控制在 2 ~ 5MPa, 热压温度 370°C, 保压时 间 180s; 得到气体扩散电极。
实施例 3
所使用的高石墨化度炭黑是将炭黑 (Vulcan XC-72 )在高温石 墨化炉中于 2900 石墨化 2 ~ 15h 得到的, 其拉曼光譜 为 0.3- 0.6, 镀银泡沫镍采用电镀法制备, 泡沫镍采购自菏泽天宇科 技开发有限责任公司, 酸化的高石墨化度炭黑是将石墨化炭黑在 16 (TC下在硝酸(质量分数为 68% )溶液中冷凝回流 6 ~ 10h得到的。 1 )称取 2 ~ 4g高石墨化度炭黑分散在含有 2.5 ~ 4g曲拉通的异丙 醇水溶液中, 其中异丙醇为 40mL, 水为 20~40mL, 后将此浆料溶 液超声剪切 6Omin 后, 加入质量分数为 60%的聚四氟乙烯乳液 (D-110) 1.8 ~4g, 继续进 4亍剪切分散 10m in, 待分散完成以后, 将气体扩散层浆料均匀涂抹于 90mmx 90mm 的镀银泡沫镍上, 在 60Ό干燥 30min后, 采用冷压机对其进行初步冷压成形, 冷压压力
为 1.5 ~ 2MPa, 室温压制 60s, 得到电流收集体 1和气体扩散层 2 的组合体;
2 ) 2 ~ 3g催化剂银粉或银 /碳复合催化剂、 0.3 ~ lg酸化的高石 墨化度炭黑分散在含有 1.5-2.8g/L曲拉通的异丙醇水溶液中,使 酸化的高石墨化度炭黑表面含氧官能团浓度为 3.5~ 5mmol/g, 其 中异丙醇为 3mL, 水为 5~15mL, 后将此浆料溶液超声剪切 60min 后, 加入质量分数为 60%的聚四氟乙烯乳液 1.4 ~ 2.8g, 继续进行 剪切分散 ΙΟπΰη, 待分散完成以后, 将催化层浆料均勾涂抹于电流 收集体 1和气体扩散层 2组合体的气体扩散层上, 经干燥后,对其 进行二次冷压成形处理, 冷压压力 1.5 - 2MPa、 温度控制在室温, 保压时间 30s, 得到初步成形的气体扩散电极;
3)将上述步骤中得到的初步成形的气体扩散电极置于烘箱中供烤, 烘烤温度控制在 27(TC, 烘烤时间 6h;
4 )将导流层镀银泡沫镍置于烘烤后初步成形的气体扩散电极上进 行热压成形, 热压压力控制在 8 - 12MPa, 热压温度 35G°C, 保压时 间 30s; 得到气体扩散电极。
对比实施例 1
所使用的高石墨化度炭黑是将炭黑 (Vulcan XC-72 )在高温石 墨化炉中于 2700°C石墨化 6~ 10h得到的; 测试石墨化程度的拉曼 光谱如图 2所示, 其以拉曼光谱 为 0.67, 镀银泡沫镍采用电 镀法制备, 泡沫镍采购自菏泽天宇科技开发有限责任公司, 酸化的 高石墨化度炭黑是将石墨化炭黑在 120°C下在硝酸(质量分数为
68% )溶液中冷凝回流 6 ~ 1 Oh得到的。
1 )称取 0.4 ~ 2g高石墨化度炭黑分散在含有 0.4~lg曲拉通的异 丙醇水溶液中, 其中异丙醇为 40mL, 水为 10~25mL, 后将此浆料 溶液超声剪切 60min 后, 加入质量分数为 60%的聚四氟乙烯乳液 (D-110) 1 ~2g, 继续进行剪切分散 lOmin, 待分散完成以后, 将 气体扩散层桨料均匀涂抹于 90隱 X 90讓的镀银泡沫镍上, 经烘箱 60°C烘千 30min后, 对其进行初步冷压成形, 冷压压力为 G.1 ~ 2MPa,室温压制 60s,得到电流收集体 1和气体扩散层 1的组合体;
2) 将 l ~2g 催化剂银粉、 2~ 3g 酸化的石墨化炭黑分散在含有 2.5 ~ 3g/L曲拉通的异丙醇水溶液中, 使酸化石墨化炭黒表面含氧 官能团浓度为 0.5~2薩01/^; 其中异丙醇为 3mL, 水为 15~ 30raL, 后将此浆料溶液超声剪切 60niin后, 加入质量分数为 60%的聚四氟 乙烯乳液 2.5 ~ 3g, 继续进行剪切分散 lOmin, 待分散完成以后, 将催化层浆料均匀涂抹于电流收集体 1和气体扩散层 2组合体的气 体扩散层上, 经干燥后, 对其进行二次冷压成形处理, 冷压压力 0. l~2MPa、 温度控制在室温, 保压时间 30s, 得到初步成形的气 体扩散电极;
3 )将上述步骤中得到的初步成形的气体扩散电极进行高温烘烤, 烘烤温度控制在 290°C, 烘烤时间 2h;
4 )对烘烤后初步成形的气体扩散电极直接置于热压机上进行热压 成形, 热压压力控制在 5 ~ 8MPa, 热压温度 36CTC, 保压时间 60s; 得到气体扩散电极。所得到的气体扩散电极电解槽实际电解试验数
据如图 4中所示,在碱性溶液中电解性能随时间延长而出现劣化现 象, 不能满足氯碱工业中的长期电解反应。 应当理解的是, 对本领域普通技术人员来说, 可以根据上述说 明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权 利要求的保护范围。
Claims (1)
1、 一种气体扩散电极, 包括电流收集体、 气体扩散层、 涂覆 于气体扩散层之上的气体催化层以及位于气体催化层上的液相导 流层; 其特征在于气体扩散层包括高石墨化度炭黑、 聚四氟乙烯; 气体催化层包括催化剂、 酸化的高石墨化度炭黑、 聚四氟乙烯; 所 述的高石墨化度炭黑是是拉曼光谱的 ID/ IG峰强度比值在 0. 3 ~ 1. 0 之间的炭黑, 优选的酸化石墨化炭黑表面含氧官能团浓度为 0. 5 ~ 2讓 o l /g , 气体扩散层和气体催化层的石墨化程度可以相同, 也可 以不相同; 电流收集体和液相导流层均为镀银泡沫金属, 所述镀银 泡沫金属银镀层的厚度在 0. 1 ~ 20 μ ηι; 镀银泡沫金属可以相同也 可以不相同。
2、 根据权利要求 1所述的气体扩散电极, 其特征在于气体扩 散层中高石墨化度炭黑、 聚四氟乙烯的质量比为(0. 01 ~ 1) : (0. 01 ~ 1)。
3、 根据权利要求 1所述的气体扩散电极, 其特征在于气体催 化层中催化剂、 酸化的高石墨化度炭黑、 聚四氟乙烯质量比为
( 0. 1 ~ 1 ): ( 0. 1 ~ 1 ): ( 0. 1 ~ 1
4、 根据权利要求 1-3任意一项所述的气体扩散电极, 其特征 在于镀银泡沫金属选自镀银的泡沫镍、 钛、 钨、 钴或其合金。
5、 根据权利要求 1所述的气体扩散电极, 其特征在于气体催 化层中的催化剂选自银粉或银 /碳复合催化剂, 优选的, 催化剂的 粒径介于 0. 01 ~ 5 μ ηι之间。
6、 权利要求 1-5任意一项所述的气体扩散电极, 其特征在于 所述的扩散电极是应用于氯碱工业的气体扩散电极。
7、 权利要求 6所述的气体扩散电极的制备方法, 其特征在于 气体扩散层由包含高石墨化度炭黑、水、曲拉通、聚四氟乙烯乳液、 异丙醇的原料所制成, 其中以曲拉通的异丙醇水溶液为分散介质, 上述原料的质量比为: (0.01 - 1) : (0.1 ~ 1) : (0.01 - 0.1) : (0.01— 0.1) : 1。
8、 根据权利要求 6所述的气体扩散电极的制备方法, 其特征 在于所述的气体催化层由包含催化剂、酸化的高石墨化度炭黑、水、 曲拉通、 聚四氟乙烯溶液、 异丙醇的原料所制成, 其中以曲拉通的 异丙醇水溶液为分散介质,上述原料的质量比为:( 0.1 ~ 1 ): ( 0.1 ~ 1 ): ( 1 ~ 10 ): ( 0.1 ~ 1 ): ( 0.1 ~ 1 ): 1。
9、 根据权利要求 7所述的气体扩散电极的制备方法, 其特征 在于气体扩散层的制备方法包括如下步骤: ( 1 )将高石 .Ϊ、化度炭黑 分散在含有表面活性剂曲拉通的异丙醇水溶液中 ,得到气体扩散层 浆料, 将此浆料超声剪切分散 10~ 200min, 然后加入质量分数为 40 ~ 80%的聚四氟乙烯乳液, 继续进行剪切分散 10~ 150min; 气体 扩散层浆料分散过程的温度控制在 10 - 100°C之间; 气体扩散层浆 料中的粉体分散后的平均粒度控制在 0.2~ 10μπι之间; 气体扩散 层浆料分散后静置 5 ~ 100h; 气体扩散层的浆料固含量控制在 5 ~ 40wt%; (2 )将气体扩散层浆料均匀涂抹在电流收集体镀银泡沫金 属上; 气体扩散层的浆料涂抹后, 在 40~ 12Q°C下干燥 5 ~10h; 气 体扩散层浆料涂抹以及干燥处理后, 对其进行初步冷压成型处理, 冷压压力 0. l ~2MPa、温度控制在- 10~ 50°C,保压时间 10~ 300s,
得到电流收集体和气体扩散层的组合体。
10、根据权利要求 8所述的气体扩散电极的制备方法, 其特征 在于所述的气体催化层的制备方法包括如下步骤: (1)将催化剂、 酸化的石墨化炭黑分散在含有表面活性剂曲拉通的异丙醇水溶液 中, 得到催化层浆料, 将此浆料超声剪切分散 10 ~ 200 min, 然后 加入质量分数为 40 ~ 80%的聚四氟乙烯乳液, 继续进行剪切分散 10- 150 rain; 催化层浆料分散过程的温度控制在 10 ~ 100°C之间; 催化层浆料中的粉体分散后的平均粒度控制在 0.2 ~ 10 μπι之间; ( 2 )将催化层浆料均勾涂抹在电流收集体和气体扩散层组合体的 气体扩散层上; 催化层的浆料涂抹结束后, 在 40~ 120°C下干燥 0.5~ lh; 催化层浆料涂抹以及干燥处理后, 对形成的组合体进行 二次冷压成形处理, 冷压压力 0.1 ~ 2MPa, 温度控制在 -10~ 50°C, 保压时间 10~ 300s, 得到初步成形的气体扩散电极; 将初步成形 的气体扩散电极进行高温烘烤, 烘烤温度控制在 m~iwc, 烘 烤时间 l ~ 20h; 将液相导流层镀银泡沫金属置于烘烤后初步成型 的气体扩散电极上进行热压成形, 热压压力控制在 2~ 12MPa,, 热 压温度 330 ~ 450°C,保压时间 10- 300s,得到所述的气体扩散电极。
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