DE10112232A1 - Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Elektrode oder Elektrodenverbundeinheit und Gasdiffusionselektrode - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Elektrode oder Elektrodenverbundeinheit und Gasdiffusionselektrode

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Abstract

Um ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Elektrode oder Elektrodenverbundeinheit bereitzustellen, mit dem sich eine auf die jeweilige Anwendung optmierte Elektrode oder Elektrodenverbundeinheit auf einfache und insbesondere kostengünstige Weise herstellen läßt, wird vorgeschlagen, daß eine erste Schicht auf einen Träger aufgewalzt wird und mindestens eine weitere Funktionsschicht durch Aufsprühung eines Pulvers hergestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Elektrode oder Elektrodenverbundeinheit.
Ferner betrifft die Erfindung eine Elektrode, welche eine katalytisch aktive Reaktionsschicht aufweist.
Mehrschichtige Elektroden bzw. Elektrodenverbundeinheiten werden beispielsweise in Brennstoffzellen oder bei der Chlor- Alkali-Elektrolyse eingesetzt. Ein weiteres Anwendungsbei­ spiel ist der Einsatz als Sauerstoffverzehrelektrode bei der HCl-Elektrolyse.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren be­ reitzustellen, mit dem sich eine auf die jeweilige Anwendung optimierte Elektrode oder Elektrodenverbundeinheit auf ein­ fache und insbesondere kostengünstige Weise herstellen läßt.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren er­ findungsgemäß dadurch gelöst, daß eine erste Schicht auf einen Träger aufgewalzt wird und mindestens eine weitere Funktionsschicht durch Aufsprühung eines Pulvers hergestellt wird.
Dadurch, daß erfindungsgemäß Walzverfahren und Sprühverfahren kombiniert werden, kann auf die Verwendung von Halbzeug bei der Herstellung einer mehrschichtigen Elektrode oder Elektro­ denverbundeinheit verzichtet werden. Die einem Halbzeug ent­ sprechende Struktur wird erfindungsgemäß selbst hergestellt.
Durch die Kombination von Walzen und Aufsprühen lassen sich die Vorteile dieser Verfahren jeweils ausnutzen und es lassen sich dann die einzelnen aufgewalzten bzw. aufgesprühten Schichten getrennt voneinander kombinieren.
Es ist beispielsweise aus dem Stand der Technik bekannt, eine Trägerstruktur mittels eines Kohlegewebes oder eines Kohle­ vlieses zu bilden. Derartige Materialien sind aber relativ teuer. Erfindungsgemäß läßt sich beispielsweise eine Träger­ struktur durch Aufwalzen von Kohlenstoffpartikeln auf einen Träger ausbilden, was erheblich kostengünstiger ist als die Verwendung eines Kohlegewebes oder Kohlevlieses. Bei dem Trä­ ger kann es sich insbesondere um ein Trägerband oder ein Trä­ gernetz handeln.
Durch Aufsprühen einer Funktionsschicht wie beispielsweise einer Sperrschicht und/oder einer Reaktionsschicht lassen sich die Eigenschaften der mehrschichtigen Elektrode oder Elektrodenverbundeinheit gezielt einstellen, wobei eine Eigenschaftsoptimierung hinsichtlich der unterschiedlichen Schichten durchführbar ist, da unterschiedliche Herstellungs­ verfahren für getrennte Schichten vorgesehen sind.
Günstig ist es, wenn das Pulver zur Bildung der weiteren Funktionsschicht trocken aufgesprüht wird. Solche trockenen Sprühverfahren lassen sich auf einfache Weise mit Hilfe von einer oder mehreren Sprühdüsen durchführen.
Um zusätzlich zur mechanischen Fixierung eine thermische Fixierung einer Schicht zu bewirken, ist es günstig, wenn eine Aufwalzung einer Schicht mittels einer oder mehrerer be­ heizter Walzen erfolgt. Dadurch kann auch eine Sprühschicht, auf welche eine weitere Schicht aufgewalzt wird, thermisch fixiert werden.
Auf kostengünstige Weise läßt sich eine Trägerstruktur bilden bzw. ein Träger verwenden, der aus Edelstahl, vergoldetem Edelstahl, aus versilbertem Nickel, insbesondere wenn die hergestellte Elektrode mit alkalischen Medien verwendet wird, oder aus Titan hergestellt ist. Da es sich um metallische Materialien handelt, sind diese zum einen einfach verarbeit­ bar, beispielsweise von einem Band abrollbar, und anderer­ seits elektrisch leitfähig. Der Träger kann auch aus einem nicht leitfähigen Material hergestellt sein, welches mit einem leitfähigen Werkstoff wie Kohlenstoff beschichtet wird oder wurde.
Bei einer Variante einer Ausführungsform ist eine aufge­ sprühte Funktionsschicht eine Reaktionsschicht. Beispiels­ weise wird eine Trägerstruktur durch Aufwalzen eines Kohlen­ stoffpulvers auf ein Trägernetz gebildet und auf diese Trä­ gerstruktur dann anschließend eine Reaktionsschicht aufge­ sprüht. Die Herstellung der Trägerstruktur läßt sich dann auf kostengünstige Weise durchführen, wobei die Reaktionsschicht dünn aufsprühbar ist. Da die Reaktionsschicht ein in der Re­ gel teures Katalysatormaterial voraussetzt, läßt sich mittels des dünnen Aufsprühens ebenfalls die Herstellung kostengün­ stig durchführen. Bei dem Pulvermaterial zur Bildung der Reaktionsschicht durch Aufsprühen handelt es sich insbeson­ dere um ein kohlegeträgertes Katalysatormaterial wie Platin oder andere Edelmetalle. Der Kohleträger stellt ein elek­ trisch leitendes Material dar, welches kostengünstig und auf einfache Weise verarbeitbar ist.
Bei einer weiteren alternativen oder zusätzlichen Variante einer Ausführungsform ist eine aufgesprühte Funktionsschicht eine Sperrschicht. Bei dem Einsatz von Elektroden oder Elek­ trodenverbundeinheiten in Elektrolysezellen mit flüssigen Elektrolyten kann das Problem des Elektrolytdurchbruchs ent­ stehen, wenn in den Elektrolysezellen ein hoher hydrostati­ scher Druck herrscht. Durch die Sperrschicht läßt sich ein solcher Elektrolytdurchbruch verhindern, wobei durch die Auf­ sprühung die Sperrschicht sich dünn ausbilden läßt.
Zur Gewährleistung der Sperrwirkung ist es vorteilhaft, wenn zur Bildung einer Sperrschicht ein Gemisch aus Kohle und ei­ nem hydrophobierenden Material verwendet wird, wobei eben das hydrophobierende Material die Sperrwirkung bezüglich des Elektrolytdurchbruchs erhöht. Andererseits werden durch das Aufsprühen einer dünnen Schicht die elektrochemischen Eigen­ schaften einer entsprechenden Elektrode im wesentlichen nicht verändert.
Ein vorteilhaftes hydrophobierendes Material ist PTFE (Polytetrafluorethylen).
Sehr gute Ergebnisse haben sich erhalten lassen, wenn die Sperrschicht aus einem Kohlenstoff/PTFE-Gemisch eine Flächen­ dichte im Bereich zwischen 0,3 mg/cm2 und 1 mg/cm2 aufweist und insbesondere in der Größenordnung von 0,6 mg/cm2 liegt. Bei entsprechend hergestellten Gasdiffusionselektroden hat sich die Elektrodenleistung um 100% gegenüber sperrschicht­ freien Elektroden oder mit einer Sperrschichtfolie versehenen Elektroden verbessert.
Bei einer Variante einer Ausführungsform wird eine Träger­ struktur zum Tragen insbesondere einer Reaktionsschicht durch Aufwalzen von Kohlepulver auf den Träger hergestellt. Dadurch läßt sich auf kostengünstige Weise eine Trägerstruktur aus­ bilden, insbesondere wenn als Träger ein Trägernetz aus Edel­ stahl, versilbertem Nickel oder Titan eingesetzt wird.
Um ein sicheres Haften des Kohlepulvers an dem Träger zu ge­ währleisten und die Haftung der Kohleteilchen in der Schicht zu sichern, ist es vorteilhaft, wenn das Kohlepulver mit ei­ nem Bindemittel vermischt aufgewalzt wird. Als Bindemittel kann ein hydrophobierendes Material wie PTFE verwendet wer­ den, so daß gleichzeitig die Trägerstruktur auch eine Sperr­ wirkung bezüglich eines Elektrolytdurchbruchs aufweist.
Weiterhin kann dem aufzuwalzenden Material ein Porenbildner wie Amoniumhydrogenkarbonat oder Zitronensäure zugemischt werden, um so entsprechend definiert die Struktur der Träger­ struktur einzustellen.
Insbesondere ist es vorgesehen, daß die Zusammensetzung des aufzuwalzenden Materials und/oder die Partikelgröße darin und/oder ein Anpreßdruck beim Aufwalzen eingestellt wird, um eine definiert aufgebaute Schicht optimiert für die spezielle Anwendung zu erhalten.
Zur Bildung einer Elektrodenverbundeinheit beispielsweise zur Verwendung in Membranbrennstoffzellen kann dann die Träger­ struktur mit einer Membran verbunden werden. Günstigerweise wird dabei dann auf die Trägerstruktur und/oder auf die Mem­ bran vor deren Verbindung eine Funktionsschicht aufgesprüht, bei der es sich insbesondere um eine Reaktionsschicht mit einem katalytisch aktiven Material wie Platin handelt. Durch die Aufsprühung läßt sich diese Funktionsschicht dünn ausbil­ den, um insbesondere Materialkosten zu sparen. Es lassen sich dann auch die Trägerstruktur mit einer eventuell aufgespritz­ ten Funktionsschicht und die Membran mit einer eventuell auf­ gesprühten Funktionsschicht auf einfache Weise zusammenbrin­ gen und verbinden, wobei dann die Funktionsschicht zwischen der Trägerstruktur und der Membran liegt.
Bei einer Variante eines Ausführungsbeispiels ist es vorgese­ hen, daß vor der Verbindung zwischen Trägerstruktur und Mem­ bran auf eine Verbindungsseite der Membran und eine gegen­ überliegende Seite der Membran eine Funktionsschicht und ins­ besondere eine Reaktionsschicht aufgesprüht wird. Auf diese Weise läßt sich schnell und kostengünstig eine Elektrodenver­ bundeinheit als Elektroden-Membran-Einheit herstellen.
Es kann vorgesehen sein, daß die jeweilige Aufsprühung gleichzeitig erfolgt, so daß die Herstellung vereinfacht ist.
Insbesondere handelt es sich bei der Funktionsschicht um eine Reaktionsschicht mit einem katalytisch aktiven Material.
Auf einfache Weise läßt sich die Verbindung zwischen Träger­ struktur und Membran, wobei mindestens eine von diesen mit einer Reaktionsschicht versehen ist, durch Aufwalzung her­ stellen. Sind die entsprechenden Walzen beheizt, dann läßt sich neben einer thermischen Fixierung der Verbindung zwi­ schen Trägerstruktur und Membran auch eine thermische Fixie­ rung der Reaktionsschicht an der Trägerstruktur und/oder der Membran erreichen.
Zur Bildung einer Elektroden-Membran-Einheit insbesondere für eine Brennstoffzelle ist es vorteilhaft, wenn mit der Träger­ struktur-Membran-Verbindung eine weitere Trägerstruktur ver­ bunden wird. Es läßt sich damit auf beiden Seiten der Membran eine katalytisch aktive Reaktionsschicht anordnen, welche entweder auf die Membran oder auf die jeweilige Trägerstruk­ tur aufgesprüht wird. Vorteilhafterweise wird die weitere Trägerstruktur zur Bildung der Elektroden-Membran-Einheit aufgewalzt.
Günstig ist es, wenn die weitere Trägerstruktur im wesentli­ chen gleich aufgebaut ist wie die Trägerstruktur, welche zu­ erst mit der Membran verbunden wird. Die weitere Trägerstruk­ tur weist ja im wesentlichen die gleiche Funktion auf wie die Trägerstruktur, welche zuerst mit der Membran verbunden wird, so daß sich auf einfache Weise die Elektroden-Membran-Einheit herstellen läßt. Günstig ist es dazu auch, wenn die weitere Trägerstruktur im wesentlichen auf die gleiche Weise herge­ stellt wird wie die Trägerstruktur, welche zuerst mit der Membran verbunden wird.
Vorteilhafterweise wird eine solchermaßen gebildete Elektro­ den-Membran-Einheit für eine Brennstoffzelle eingesetzt.
Bei einer Variante einer Ausführungsform ist es vorgesehen, daß die erste Schicht eine aufgewalzte Reaktionsschicht ist. Auf diese aufgewalzte Reaktionsschicht wird dann anschließend eine Sperrschicht aufgesprüht, um die Gefahr eines Elektrolyt­ durchbruchs zu vermeiden.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, daß, sofern der Träger nicht leitend ist, auf diesen eine Kontaktschicht aufgesprüht wird, wobei insbesondere für die Kontaktschicht im wesentli­ chen das gleiche Material wie für die Sperrschicht verwendet wird.
Eine derartige Elektrode, bei der es sich insbesondere um eine Gasdiffusionselektrode handelt, läßt sich auf einfache Weise herstellen, wenn die Sperrschicht und die Kontakt­ schicht gleichzeitig aufgesprüht werden.
Es kann auch noch vorgesehen sein, daß eine Membran auf einer äußeren Funktionsschicht wie einer Reaktionsschicht angeord­ net wird.
Eine wie oben beschrieben hergestellte Elektrodenverbundein­ heit läßt sich auf vorteilhafte Weise im Zusammenhang mit einer Brennstoffzelle verwenden.
Eine Elektrode, auf welche eine Sperrschicht aufgesprüht wird, läßt sich auf vorteilhafte Weise als Gasdiffusions- oder Sauerstoffverzehrelektrode verwenden.
Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Elek­ trode zu schaffen, welche eine hohe Elektrodenleistung auf­ weist.
Diese Aufgabe wird bei einer Elektrode, welche eine kataly­ tisch aktive Reaktionsschicht aufweist, erfindungsgemäß da­ durch gelöst, daß auf die Reaktionsschicht ein mittels eines aufgesprühten Pulvers hergestellte Sperrschicht angeordnet ist.
Durch das Aufsprühen einer Sperrschicht beispielsweise auf eine gewalzte Gasdiffusionselektrode läßt sich das Problem des Elektrolytdurchbruchs verhindern. Es muß aufgrund der Aufsprühung eines entsprechenden trockenen Pulvers auch kein Gewebe wie beispielsweise ein PTFE-Gewebe auf der Reaktions­ schicht angeordnet werden, welches entsprechend kostspielig ist und die Herstellung erschwert. Zudem entstehen bei der Anordnung eines Gewebes auf der Gasdiffusionselektrode Haftungsprobleme, insbesondere beim Einsatz.
Durch solche erfindungsgemäße Elektroden haben sich um 100% erhöhte Elektrodenleistungen ergeben.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Sperrschicht durch eine Mischung von Kohlenstoff und einem hydrophobieren­ den Material gebildet ist. Bei dem hydrophobierenden Material handelt es sich beispielsweise um PTFE.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn insbesondere bei diesem genannten Material die Sperrschicht eine Flächendichte im Bereich zwischen 0,4 mg/cm2 und 0,8 mg/cm2 aufweist und diese Flächendichte insbesondere bei 0,6 mg/cm2 liegt.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen einer solchen erfin­ dungsgemäßen Elektrode wurden bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbei­ spiele dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Aus­ führungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfah­ rens zur Herstellung einer Elektrodenverbundein­ heit, wobei die Herstellung einer Elektroden- Membran-Einheit gezeigt ist;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Aus­ führungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfah­ rens zur Herstellung einer Elektrode, bei dem eine Gasdiffusionselektrode mit einer Sperr­ schicht versehen wird, und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsge­ mäßen Gasdiffusionselektrode mit Sperrschicht.
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem ersten Schritt beispielsweise in ei­ ner Messermühle eine Mischung aus Kohlenstoff und einem Bin­ demittel wie PTFE (Polytetrafluorethylen) hergestellt. Gege­ benenfalls kann noch ein Porenbildner wie beispielsweise Amoniumhydrogencarbonat oder Zitronensäure hinzugegeben wer­ den. In der Messermühle wird dabei die Partikelgröße insbe­ sondere der Kohle gezielt eingestellt, so daß eine bestimmte mittlere Partikelgröße in der Mischung überwiegt.
Diese Mischung 8 wird einer Auftragseinrichtung 10 zugeführt, welche trichterförmig ausgebildet ist mit einer Zufuhröffnung 12 und einer Auftragsöffnung 14. Über letztere läßt sich die Mischung 8 auf einen Träger 16 aufbringen.
Der Träger 16 ist bandförmig und insbesondere als Trägernetz ausgebildet. Beispielsweise handelt es sich bei dem Träger 16 um ein Edelstahlnetz, ein versilbertes Nickelnetz oder ein Titannetz.
Das Aufbringen der Mischung 8 auf den Träger 16 erfolgt in einem Kalander 18, welcher gegenläufige Walzen 20, 22 mit im wesentlichen parallelen Drehachsen aufweist. Deren Drehrich­ tungen sind dabei in dem Bereich, in dem die Mischung 8 aus der Auftragsöffnung 14 auf den Träger 16 trifft, im wesentli­ chen parallel zu der Fließrichtung der Mischung 8; die Mischung 8 wird auf den Träger 16 über die bezogen auf die Walzendrehung tangentiale Zuführung aufgewalzt.
Der Anpreßdruck der Walzen 20, 22 ist bei der Aufwalzung ein­ stellbar, insbesondere dadurch, daß der Abstand der Drehach­ sen der beiden Walzen 20 und 22 einstellbar ist und/oder die Drehgeschwindigkeit der Walzen 20, 22 einstellbar ist.
Es kann auch vorgesehen sein, daß die Walzen 20, 22 beheizbar sind, um eine thermische Fixierung der Mischung 8 auf dem Träger 16 zu bewirken.
Über die Zusammensetzung der Mischung 8 und insbesondere über die Einstellung des Bindemittelgehalts in der Mischung und des Porenbildnergehalts, über die Einstellung der mittleren Partikelgröße in der Mischung 8 und über die Einstellung des Anpreßdruckes läßt sich gezielt eine Trägerstruktur 24 aus­ bilden, welche durch die auf den Träger 16 aufgewalzte Mischung 8 und eben den Träger 16 gebildet ist. Diese Träger­ struktur 24 kann dabei auch elektrolytabweisend wirken, wenn entsprechend ein hydrophobierendes Bindemittel wie PTFE ein­ gesetzt wird und der Gehalt dieses hydrophobierenden Binde­ mittels in der Mischung entsprechend groß ist.
Die Trägerstruktur 24 läßt sich herstellen ohne Verwendung eines Kohlegewebes oder Kohlevlieses, so daß das Verfahren kostengünstig durchführbar ist.
In einem weiteren Schritt wird die Trägerstruktur 24 mit einer protonenleitenden Membran 26 verbunden.
Zwischen der protonenleitenden Membran 26 und der Träger­ struktur 24 wird dabei eine Reaktionsschicht angeordnet, wel­ che katalytisch aktiv ist. Diese Reaktionsschicht wird vor der Verbindung aufgesprüht.
In Fig. 1 ist eine Variante einer Ausführungsform gezeigt, bei welcher mittels einer Sprühdüse 28 die Reaktionsschicht auf die Verbindungsseite 30 der Membran 26 zu der Träger­ struktur 24 hinweist. Es kann aber auch vorgesehen sein, daß die Reaktionsschicht auf die Trägerstruktur 24 aufgesprüht wird.
Mittels der Sprühdüse 28 wird ein trockenes Pulver auf die Membran 26 aufgesprüht, um eine dünne Reaktionsschicht zu bilden. Bei dem Pulver kann es sich beispielsweise um kohle­ geträgertes Platin mit Platin als katalytisch aktivem Mate­ rial handeln.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, daß insbesondere gleich­ zeitig mit dem Aufbringen der Reaktionsschicht auf die Ver­ bindungsseite 30 der Membran 26 eine weitere Reaktionsschicht auf die der Verbindungsseite 30 gegenüberliegende Seite 32 der Membran 26 aufgebracht wird. Dazu ist beispielsweise eine Düse 34 vorgesehen. In Fig. 1 ist eine Variante gezeigt, bei der die Pulverstrahlen der beiden Sprühdüsen 28 und 34 entge­ gengerichtet sind und die Membran 26 durch diese Pulverstrah­ len hindurchgeführt wird, um eben Reaktionsschichten gleich­ zeitig auf den beiden Seiten 30 und 32 der Membran 26 zu bil­ den.
Die Verbindung zwischen der Trägerstruktur 24 und der mit den Reaktionsschichten versehenen Membran 26 erfolgt in einem Ka­ lander 36 mit gegenläufigen Walzen 38, 40. Die Walzen 38 und 40 sind insbesondere beheizt, um für eine thermische Fixie­ rung der Reaktionsschichten an der Membran und auch für eine thermische Fixierung der Reaktionsschicht auf der Verbin­ dungsseite 30 an der Trägerstruktur 24 zu sorgen.
Aus dem Kalander 36 tritt dann eine Trägerstruktur-Membran- Verbindung 42 heraus. Diese wird mit einer weiteren Träger­ struktur 44 versehen, welche grundsätzlich gleich aufgebaut ist wie die Trägerstruktur 24, wobei die Seite 46 der Träger­ struktur 44 mit aufgewalztem Material der Trägerstruktur- Membran-Verbindung 42 zu auf dieser angeordnet wird, so daß eine Trägerseite 48 der Trägerstruktur 44 von der Träger­ struktur-Membran-Verbindung 42 abgewandt ist.
Zur Herstellung der Trägerstruktur 44 wird, wie anhand der Herstellung der Trägerstruktur 24 beschrieben, ein Träger 50 durch einen Kalander 52 geführt, wobei eine Mischung 54, wel­ che insbesondere gleich zusammengesetzt ist wie die Mischung 8, über eine Auftragseinrichtung 56 dem Kalander 52 zugeführt wird.
Es ist insbesondere vorgesehen, daß bei dem Auftrag der Mi­ schung 54 im wesentlichen die gleichen Bedingungen herrschen wie beim Auftrag der Mischung 8 auf den Träger 16, um eben eine gleiche Ausbildung der Trägerstrukturen 24 und 44 zu er­ halten.
Die Trägerstruktur 24 wird dann mittels gegenläufiger Walzen 58, 60 auf die Trägerstruktur-Membran-Verbindung aufgewalzt. Dadurch erhält man eine Elektroden-Membran-Einheit, die bei­ spielsweise in einer Brennstoffzelle einsetzbar ist (PEFC - Proton Exchange Membrane Fuel Cells).
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, durch Aufwalzung einer Reaktionsschicht 64 auf einen Träger 66 eine Gasdiffusionselektrode (GDE) 68 hergestellt.
Zur Herstellung der Reaktionsschicht 64 dient ein katalyti­ sches Pulver 70 aus einer Mischung eines elektrischen Mate­ rials, z. B. Kohlenstoff, eines Katalysatormaterials, z. B. Platin, und weiterer Additive. Diese Bestandteile werden in einer Messermühle zu dem Pulver 70 miteinander vermischt (in Fig. 2 nicht gezeigt).
Über eine trichterförmige Auftragseinrichtung 72 wird das Pulver 70 insbesondere mittels Schwerkraftwirkung einem Ka­ lander 74 mit einem gegenläufigen Walzenpaar 76, 78 zugeführt und dort die Reaktionsschicht 64 in einer vorgegebenen Dicke aufgewalzt. Dieses Verfahren und eine beispielhafte Zusammen­ setzung des Pulvers 70 sind in der DE 195 09 749 A1 beschrie­ ben, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.
Auf die so hergestellte Gasdiffusionselektrode 68 wird auf die Reaktionsschicht 64 eine Sperrschicht 80 als Funktions­ schicht aufgesprüht. Dazu sind eine oder mehrere Sprühdüsen 82 zum trockenen Aufsprühen eines Pulvermaterials zur Bildung einer dünnen Sperrschicht vorgesehen.
Bei dem Einsatz von Elektroden insbesondere in elektrolyti­ schen Zellen mit flüssigen Elektrolyten wie beispielsweise in alkalischen Brennstoffzellen, Chlor-Alkali-Elektrolysezellen oder HCl-Elektrolysezellen besteht grundsätzlich das Problem, daß der Elektrolyt durchbrechen kann. Die Sperrschicht 80 verhindert solch einen Durchbruch. Dazu ist in das aufzusprü­ hende Pulver 84 ein hydrophobierendes Material gemischt, wie beispielsweise PTFE. Das Trägermaterial des Pulvers 84 ist ein elektrisch leitendes Material und insbesondere Kohlen­ stoff.
Das Pulver 84 wird auf die Gasdiffusionselektrode 68 mit ei­ ner Flächendichte aufgebracht, die beispielsweise in der Grö­ ßenordnung von 0,6 mg/cm2 liegt. Durch das Aufbringen einer solchen Sperrschicht haben sich Elektrodenleistungen um 100% steigern lassen im Vergleich zu einer gleich hergestellten aber sperrschichtfreien Gasdiffusionselektrode.
Der Träger 66 ist insbesondere als Trägerband oder Trägernetz ausgebildet. Ein Trägernetz ist beispielsweise aus Edelstahl, versilbertem Nickel oder Titan hergestellt. Im Falle, daß das Trägernetz 66 nicht leitend ist, wird mittels einer oder meh­ rerer Sprühdüsen 86 noch auf die der Reaktionsschicht 64 ab­ gewandte Seite der Gasdiffusionselektrode 68 eine Kontakt­ schicht 88 aufgesprüht, welche insbesondere aus einer dem Pulver 84 entsprechenden Mischung hergestellt wird, das heißt, aus einer Kohlenstoff-PTFE-Mischung hergestellt wird. Damit wirkt die Kontaktschicht 88 dann gleichzeitig auch als Sperrschicht.
Die Sprühdüsen 82 und 86 können so räumlich versetzt zueinan­ der angeordnet sein, daß zuerst die Reaktionsschicht 84 auf­ gesprüht wird und dann anschließend auf der Gegenseite der aufgewalzten Gasdiffusionselektroden 68 die Kontaktschicht 88. Es kann aber auch vorgesehen sein, daß die beiden Schich­ ten 84 und 88 gleichzeitig aufgesprüht werden, beispielsweise indem die beiden Sprühdüsen 82 und 86 gegenüberliegend ange­ ordnet sind.
Die Gasdiffusionselektrode 90 mit aufgesprühter Sperrschicht wird einem gegenläufigen Walzenpaar 92, 94 zugeführt, wobei die Walzen insbesondere beheizt sind, um für eine thermische Fixierung de Sperrschicht 80 (und gegebenenfalls der Kontakt­ schicht 88) an der Gasdiffusionselektrode zu sorgen.
Es kann in einem weiteren Schritt vorgesehen sein, daß zur Herstellung einer Verbundeinheit aus der Gasdiffusionselek­ trode 90 und einem Festelektrolyt, beispielsweise für eine Brennstoffzelle, in dem Walzenpaar 92, 94 eine Membran 96 zu­ geführt wird und dort auf die Gasdiffusionselektrode 90 und zwar auf deren Sperrschicht 80 aufgewalzt wird. Die Herstel­ lung solch einer Verbundeinheit ist in der DE 195 09 749 A1 beschrieben, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird.
Durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren wird eine erste Schicht aufgewalzt. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird dabei die Trägerstruktur 24 gebildet und beim zweiten Ausführungsbeispiel die Gasdiffusionselektrode mit der Reak­ tionsschicht 64 als erster Schicht. Danach wird eine Elektro­ denverbundeinheit oder eine Elektrode mit mindestens einer weiteren aufgesprühten Funktionsschicht versehen. Durch die erfindungsgemäße Kombination von Aufwalzen und Aufsprühen von Schichten kann eine Funktionentrennung der Schichten statt­ finden, wobei die Funktion der Schicht selber in dem Auf­ bringverfahren berücksichtigt wird.
Es brauchen dann keine Halbzeuge vorgesehen werden wie Backings, Sperrfolien, zweiten Elektroden oder dergleichen. Diese Halbzeuge sind zum Teil sehr teuer (wie Kohlegewebe oder Kohlevliese oder auch PTFE-Gewebe).
Durch das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich eine mehr­ schichtige Elektrode oder mehrschichtige Elektrodenverbund­ einheit herstellen, bei der mittels des Herstellungsverfah­ rens sich die einzelnen Schichten in ihrer Funktionsweise optimieren lassen.
Bei einer erfindungsgemäßen Gasdiffusionselektrode, welche in Fig. 3 gezeigt ist und die insbesondere mit einem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 hergestellt ist, ist auf einem Träger 98, beispielsweise einem Edelstahlnetz, versilberten Nickelnetz oder Titannetz eine Reaktionsschicht 100 angeordnet, welche beispielsweise aufgewalzt wurde. Die Reaktionsschicht ist aus einer Mischung eines elektrisch lei­ tenden Materials, z. B. Kohlenstoff, eines Katalysatormate­ rials, z. B. Platin, und eventuellen weiteren Additiven herge­ stellt.
Auf der Reaktionsschicht 100 ist eine dünne Sperrschicht 102 angeordnet, welche aufgesprüht wurde. Diese Sperrschicht dient zur Verhinderung eines Elektrolytdurchbruchs bei der Verwendung der Elektrode in einer elektrolytischen Zelle. Das Material der Sperrschicht 102 ist dabei an den elektrochemi­ schen Reaktionen an der Elektrode nicht beteiligt. Dem mit­ tels eines Pulver aufgesprühtem Materials zur Bildung der Sperrschicht 102 ist ein hydrophobierender Werkstoff wie PTFE zugesetzt, um eben die Sperrwirkung zu erzielen. Um die Leit­ fähigkeit zu gewährleisten, ist das aufgesprühte Pulver eine Mischung eines elektrisch leitenden Materials, z. B. Kohlen­ stoff, und eben dieses hydrophobierenden Materials. Die Flä­ chendichte der Sperrschicht liegt dabei im Bereich zwischen ca. 0,3 mg/cm2 und 1 mg/cm2 und insbesondere bei ca. 0,6 mg/cm2.
Durch eine derart hergestellte Elektrode haben sich um 100% verbesserte Elektrodenleistungen gegenüber einer nicht mit einer aufgesprühten Sperrschicht versehene Elektroden erhal­ ten lassen.

Claims (46)

1. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Elek­ trode oder Elektrodenverbundeinheit, bei dem eine erste Schicht auf einen Träger aufgewalzt wird und mindestens eine weitere Funktionsschicht durch Aufsprühung eines Pulvers hergestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver trocken aufgesprüht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Aufwalzung mittels einer oder mehrerer beheizter Walzen erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger als Trägernetz ausgebildet ist.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus einem metallisch leitenden Material hergestellt ist.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus Edelstahl hergestellt ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus versilbertem Nickel hergestellt ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus Titan hergestellt ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger einen elektrisch nicht leitenden Werkstoff umfaßt, auf welchen eine leitende Kontaktschicht aufgebracht wird oder wurde.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine aufgesprühte Funktions­ schicht eine Reaktionsschicht ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reaktionsschicht durch Aufsprühen eines kohlegeträ­ gerten Katalysatormaterials hergestellt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysatormaterial Platin eingesetzt wird.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine aufgesprühte Funktions­ schicht eine Sperrschicht ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einer Sperrschicht ein Gemisch aus Kohlen­ stoff und einem hydrophobierenden Material verwendet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als hydrophobierendes Material PTFE verwendet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht eine Flächendichte im Bereich zwischen 0,3 mg/cm2 und 1 mg/cm2 aufweist.
17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trägerstruktur durch Aufwalzen von Kohlepulver auf einem Träger hergestellt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlepulver mit einem Bindemittel vermischt aufge­ walzt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein hydrophobierendes Material verwendet wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeich­ net, daß als Bindemittel PTFE verwendet wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß dem aufzuwalzenden Material ein Porenbildner zugemischt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung des aufzuwalzen­ den Materials und/oder die Partikelgröße darin und/oder ein Anpreßdruck beim Aufwalzen eingestellt wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerstruktur mit einer Membran verbunden wird.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Trägerstruktur und/oder auf die Membran vor de­ ren Verbindung eine Funktionsschicht aufgesprüht wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Verbindung zwischen Trägerstruktur und Membran auf eine Verbindungsseite der Membran und eine gegen­ überliegende Seite eine Funktionsschicht aufgesprüht wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Aufsprühung gleichzeitig erfolgt.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionsschicht eine Reaktions­ schicht ist.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Trägerstruk­ tur und Membran durch Aufwalzung erfolgt.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Trägerstruktur-Membran- Verbindung eine weitere Trägerstruktur verbunden wird.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Trägerstruktur aufgewalzt wird.
31. Verfahren nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeich­ net, daß die weitere Trägerstruktur im wesentlichen gleich aufgebaut ist wie die Trägerstruktur, welche zuerst mit der Matrix verbunden wird.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Trägerstruktur im wesentlichen auf die gleiche Weise hergestellt wird wie die Trägerstruktur, welche zuerst mit der Membran ver­ bunden wird.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektroden-Membran-Einheit für eine Brennstoffzelle gebildet wird.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht eine aufgewalzte Reaktionsschicht ist.
35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß auf die aufgewalzte Reaktionsschicht eine Sperrschicht aufgesprüht wird.
36. Verfahren nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Kontaktschicht auf einen elektrisch nicht leitenden Träger aufgesprüht wird.
37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kontaktschicht im wesentlichen das gleiche Material wie für die Sperrschicht verwendet wird.
38. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht und die Kontakt­ schicht gleichzeitig aufgesprüht werden.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß eine Membran auf einer äußeren Funk­ tionsschicht angeordnet wird.
40. Verwendung einer gemäß dem Verfahren nach einem der An­ sprüche 23 bis 32 hergestellten Elektrodenverbundeinheit in einer Brennstoffzelle.
41. Verwendung einer gemäß den Verfahren nach einem der An­ sprüche 1 bis 22 oder 34 bis 39 hergestellten Elektrode als Gasdiffusionselektrode.
42. Verwendung einer gemäß den Verfahren nach einem der An­ sprüche 1 bis 22 oder 34 bis 39 hergestellten Elektrode als Sauerstoffverzehrelektrode.
43. Elektrode, welche eine katalytisch aktive Reaktions­ schicht (100) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Reaktionsschicht (100) eine mittels eines aufge­ sprühten Pulvers hergestellte Sperrschicht (102) ange­ ordnet ist.
44. Elektrode nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht (102) durch eine Mischung von Kohlen­ stoff und einem hydrophobierenden Material gebildet ist.
45. Elektrode nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophobierende Material PTFE ist.
46. Elektrode nach einem der Ansprüche 43 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht (102) eine Flächendichte im Bereich zwischen 0,4 mg/cm2 und 0,8 mg/cm2 aufweist.
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AT02004162T ATE275290T1 (de) 2001-03-07 2002-02-26 Verfahren zur herstellung einer mehrschichtigen elektrode oder membran-elektrodenverbundeinheit, und gasdiffusionselektrode
DK02004162T DK1239528T3 (da) 2001-03-07 2002-02-26 Fremgangsmåde til fremstilling af en flerlaget elektrode eller elektrodeforbindelse, og gasdiffusionselektrode
EP02004162A EP1239528B1 (de) 2001-03-07 2002-02-26 Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Elektrode oder Membran-Elektrodenverbundeinheit, und Gasdiffusionselektrode
DE50200907T DE50200907D1 (de) 2001-03-07 2002-02-26 Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Elektrode oder Membran-Elektrodenverbundeinheit, und Gasdiffusionselektrode
US10/087,448 US7147744B2 (en) 2001-03-07 2002-03-01 Process for production of multi-layer electrode or electrode assembly and gaseous diffusion electrode

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1381101A2 (de) 2002-07-11 2004-01-14 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Fluidverteilungsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Fluidverteilungsvorrichtung
DE10232075A1 (de) * 2002-07-15 2004-02-05 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zum Zusammenfügen von Einzel-Brennstoffzellen zu einem Block oder -Stack sowie derartiger Brennstoffzellen-Block
EP1659655A2 (de) 2004-11-23 2006-05-24 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren zur Herstellung einer Elektroden-Elektrolyt-Struktur und Elektroden-Elektrolyt-Struktur
DE102004038413B4 (de) * 2004-07-30 2006-09-28 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Beschichtung mit räumlich variierenden Eigenschaften
EP2424025A2 (de) 2010-08-31 2012-02-29 Forschungszentrum Jülich Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Membran-Elektroden-Einheiten für Brennstoffzellen
DE102020113926A1 (de) 2020-05-25 2021-11-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Verfahren zur lösungsmittelfreien Beschichtung von Folien für elektrochemische Anwendungen

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0219955D0 (en) * 2002-08-28 2002-10-02 Univ Newcastle Fuel cell electrode
US20040086632A1 (en) * 2002-10-31 2004-05-06 Ballard Power Systems Inc. Method and apparatus for coating an ion-exchange membrane with a catalyst layer
US7342770B2 (en) * 2003-07-09 2008-03-11 Maxwell Technologies, Inc. Recyclable dry particle based adhesive electrode and methods of making same
US7352558B2 (en) 2003-07-09 2008-04-01 Maxwell Technologies, Inc. Dry particle based capacitor and methods of making same
US20100014215A1 (en) * 2004-04-02 2010-01-21 Maxwell Technologies, Inc. Recyclable dry particle based electrode and methods of making same
US20050266298A1 (en) * 2003-07-09 2005-12-01 Maxwell Technologies, Inc. Dry particle based electro-chemical device and methods of making same
US20070122698A1 (en) 2004-04-02 2007-05-31 Maxwell Technologies, Inc. Dry-particle based adhesive and dry film and methods of making same
US7791860B2 (en) 2003-07-09 2010-09-07 Maxwell Technologies, Inc. Particle based electrodes and methods of making same
US7295423B1 (en) 2003-07-09 2007-11-13 Maxwell Technologies, Inc. Dry particle based adhesive electrode and methods of making same
US6967039B2 (en) * 2003-07-28 2005-11-22 General Motors Corporation Untreated diffusion media with mesoporous layer and devices incorporating the same
US7920371B2 (en) 2003-09-12 2011-04-05 Maxwell Technologies, Inc. Electrical energy storage devices with separator between electrodes and methods for fabricating the devices
JP2005116762A (ja) 2003-10-07 2005-04-28 Fujitsu Ltd 半導体装置の保護方法及び半導体装置用カバー及び半導体装置ユニット及び半導体装置の梱包構造
US7495349B2 (en) 2003-10-20 2009-02-24 Maxwell Technologies, Inc. Self aligning electrode
EP1531510A1 (de) * 2003-11-06 2005-05-18 Ballard Power Systems Inc. Methode und Vorrichtung zum Beschichten von Ionenaustauschermembranen mit einer Katalysatorschicht
US7090946B2 (en) * 2004-02-19 2006-08-15 Maxwell Technologies, Inc. Composite electrode and method for fabricating same
US7384433B2 (en) * 2004-02-19 2008-06-10 Maxwell Technologies, Inc. Densification of compressible layers during electrode lamination
US20060137158A1 (en) * 2004-04-02 2006-06-29 Maxwell Technologies, Inc. Dry-particle packaging systems and methods of making same
US7227737B2 (en) 2004-04-02 2007-06-05 Maxwell Technologies, Inc. Electrode design
US7492571B2 (en) * 2004-04-02 2009-02-17 Linda Zhong Particles based electrodes and methods of making same
US20060246343A1 (en) * 2004-04-02 2006-11-02 Maxwell Technologies, Inc. Dry particle packaging systems and methods of making same
US7245478B2 (en) 2004-08-16 2007-07-17 Maxwell Technologies, Inc. Enhanced breakdown voltage electrode
US7440258B2 (en) 2005-03-14 2008-10-21 Maxwell Technologies, Inc. Thermal interconnects for coupling energy storage devices
US7647210B2 (en) * 2006-02-20 2010-01-12 Ford Global Technologies, Llc Parametric modeling method and system for conceptual vehicle design
US8518573B2 (en) 2006-09-29 2013-08-27 Maxwell Technologies, Inc. Low-inductive impedance, thermally decoupled, radii-modulated electrode core
US20080204973A1 (en) * 2007-02-28 2008-08-28 Maxwell Technologies, Inc. Ultracapacitor electrode with controlled iron content
US20080201925A1 (en) 2007-02-28 2008-08-28 Maxwell Technologies, Inc. Ultracapacitor electrode with controlled sulfur content
WO2009011315A1 (ja) 2007-07-18 2009-01-22 Nitto Denko Corporation 防水通音膜、防水通音膜の製造方法およびそれを用いた電気製品
KR101249195B1 (ko) * 2009-01-21 2013-04-03 닛토덴코 가부시키가이샤 방수 통음막과 그 제조 방법 및 그것을 사용한 전기 제품
US20120103506A1 (en) * 2010-11-02 2012-05-03 Magnum Magnetics Corporation Magnetic Sheet Systems
KR101272512B1 (ko) * 2010-12-03 2013-06-10 현대자동차주식회사 연료전지용 막-전극 어셈블리 제조 장치 및 방법
CA2875882A1 (en) 2012-06-12 2013-12-19 University Of Wollongong Gas permeable electrodes and electrochemical cells
RU2603772C2 (ru) 2012-06-12 2016-11-27 Монаш Юниверсити Воздухопроницаемый электрод и способ применения в расщеплении воды
US9871255B2 (en) 2013-07-31 2018-01-16 Aquahydrex Pty Ltd Modular electrochemical cells
US10799834B2 (en) * 2017-12-22 2020-10-13 Magna Imperio Systems Corp. Bipolar electrochemical spacer
US20220145479A1 (en) 2019-02-01 2022-05-12 Aquahydrex, Inc. Electrochemical system with confined electrolyte

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2941774A1 (de) * 1979-10-16 1981-04-30 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer kunststoffgebundenen aktivkohleschicht fuer duenne gasdiffusionselektroden
DE19548422A1 (de) * 1995-12-22 1997-09-11 Hoechst Ag Materialverbunde und ihre kontinuierliche Herstellung
DE19757492A1 (de) * 1997-12-23 1999-07-01 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Verfahren zur Herstellung von Funktionsschichten für Brennstoffzellen

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1049428A (en) * 1963-08-15 1966-11-30 Shell Res Ltd Improvements in or relating to fuel cells
US3629007A (en) * 1969-08-06 1971-12-21 Us Army Reserve battery electrodes using bonded active materials
US3751301A (en) * 1969-08-06 1973-08-07 Us Army Reserve battery electrodes using bonded active materials
US3740270A (en) * 1970-12-21 1973-06-19 Esb Inc Duplex electrode construction using continuous metal carrier strip coated on both sides with conductive adhesive
AT321391B (de) * 1972-06-28 1975-03-25 Varta Batterie Unformierte Elektrodenplatte für Bleiakkumulatoren
US4185131A (en) * 1978-06-28 1980-01-22 United Technologies Corporation Screen printing method for making an electrochemical cell electrode
JPS58166642A (ja) * 1982-03-27 1983-10-01 Hitachi Ltd 燃料電池
DE3342969A1 (de) * 1983-11-28 1985-06-05 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Poroese gaselektrode
JPS60151968A (ja) * 1984-01-20 1985-08-10 Mitsubishi Electric Corp 燃料電池用電極の製造方法
US4992126A (en) * 1986-08-08 1991-02-12 The Dow Chemical Company Method for making a current collector bonded to a solid polymer membrane
US4849253A (en) * 1987-05-29 1989-07-18 International Fuel Cell Corporation Method of making an electrochemical cell electrode
DE3813744A1 (de) * 1988-04-23 1989-11-02 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur herstellung von werkstoffverbunden als blechtafeln, blechbaender und folien mit oberflaechiger skelettstruktur und verwendung der werkstoffverbunde
US5001542A (en) * 1988-12-05 1991-03-19 Hitachi Chemical Company Composition for circuit connection, method for connection using the same, and connected structure of semiconductor chips
SU1694411A1 (ru) * 1989-08-30 1991-11-30 Московский Областной Педагогический Институт Им.Н.К.Крупской Устройство дл получени пленок композиционных материалов
US6019144A (en) * 1993-08-06 2000-02-01 Valence Technology, Inc. Apparatus and method for applying material to a substrate
CA2131872A1 (en) * 1993-09-14 1995-03-15 Hirofumi Sugikawa Metallic porous sheet and method for manufacturing same
DE19509749C2 (de) * 1995-03-17 1997-01-23 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Verfahren zur Herstellung eines Verbundes aus Elektrodenmaterial, Katalysatormaterial und einer Festelektrolytmembran
KR100201572B1 (ko) * 1997-04-18 1999-06-15 최수현 코팅 및 롤링의 혼합법에 의한 연료전지의 전극 제조방법
US6630257B2 (en) * 1998-06-10 2003-10-07 U.S. Nanocorp. Thermal sprayed electrodes
US6428722B1 (en) * 1998-11-12 2002-08-06 Nagakazu Furuya Gas diffusion electrode material, process for producing the same, and process for producing gas diffusion electrode
US6197365B1 (en) * 1999-03-30 2001-03-06 Xcellsis Gmbh Process for manufacturing a catalytic material
US6277513B1 (en) * 1999-04-12 2001-08-21 General Motors Corporation Layered electrode for electrochemical cells
US6426863B1 (en) * 1999-11-25 2002-07-30 Lithium Power Technologies, Inc. Electrochemical capacitor
DE19962686A1 (de) * 1999-12-23 2001-07-26 Siemens Ag Membran-Elektroden-Einheit für eine Brennstoffzelle und Herstellungsverfahren dazu
DE10037071A1 (de) * 2000-07-29 2002-02-21 Omg Ag & Co Kg Edelmetall-Nanopartikel, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung
US6627035B2 (en) * 2001-01-24 2003-09-30 Gas Technology Institute Gas diffusion electrode manufacture and MEA fabrication

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2941774A1 (de) * 1979-10-16 1981-04-30 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer kunststoffgebundenen aktivkohleschicht fuer duenne gasdiffusionselektroden
DE19548422A1 (de) * 1995-12-22 1997-09-11 Hoechst Ag Materialverbunde und ihre kontinuierliche Herstellung
DE19757492A1 (de) * 1997-12-23 1999-07-01 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Verfahren zur Herstellung von Funktionsschichten für Brennstoffzellen

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1381101A2 (de) 2002-07-11 2004-01-14 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Fluidverteilungsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Fluidverteilungsvorrichtung
DE10232075A1 (de) * 2002-07-15 2004-02-05 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zum Zusammenfügen von Einzel-Brennstoffzellen zu einem Block oder -Stack sowie derartiger Brennstoffzellen-Block
DE102004038413B4 (de) * 2004-07-30 2006-09-28 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Beschichtung mit räumlich variierenden Eigenschaften
EP1659655A2 (de) 2004-11-23 2006-05-24 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren zur Herstellung einer Elektroden-Elektrolyt-Struktur und Elektroden-Elektrolyt-Struktur
EP2424025A2 (de) 2010-08-31 2012-02-29 Forschungszentrum Jülich Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Membran-Elektroden-Einheiten für Brennstoffzellen
DE102010035949A1 (de) 2010-08-31 2012-03-01 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Membran-Elektroden-Einheiten für Brennstoffzellen
DE102020113926A1 (de) 2020-05-25 2021-11-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Verfahren zur lösungsmittelfreien Beschichtung von Folien für elektrochemische Anwendungen

Also Published As

Publication number Publication date
EP1239528B1 (de) 2004-09-01
US7147744B2 (en) 2006-12-12
DK1239528T3 (da) 2005-02-28
US20020150812A1 (en) 2002-10-17
DE50200907D1 (de) 2004-10-07
ATE275290T1 (de) 2004-09-15
EP1239528A3 (de) 2002-12-04
EP1239528A2 (de) 2002-09-11

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