DE102017116087A1 - Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für eine Brennstoffzelle und Elektrode, welche hierdurch hergestellt wird - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für eine Brennstoffzelle und Elektrode, welche hierdurch hergestellt wird Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für eine Brennstoffzelle kann aufweisen: einen Mischungsschritt des Herstellens einer ersten Mischungslösung durch Mischen einer Kohlenstoffabstützung, eines Metallkatalysators (3), eines Bindemittels (4) und eines ersten Dispersionslösungsmittels, einen Trocknungsschritt des Herstellens eines ersten Mischungslösung-Trockenkörpers durch Trocknen der ersten Mischungslösung, einen Wärmebehandlungsschritt des Erwärmens des ersten Mischungslösung-Trockenkörpers, einen Zweite-Mischungslösung-Herstellungsschritt des Herstellens einer zweiten Mischungslösung durch Auflösen des wärmebehandelten ersten Mischungslösung-Trockenkörpers in einem zweiten Dispersionslösungsmittel, und einen Freigabepapier-Beschichtungsschritt des Herstellens einer Elektrode durch Beschichten der zweiten Mischungslösung auf ein Freigabepapier und dann Trocken der zweiten Mischungslösung.

Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldung
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2016-0092799 , eingereicht am 21. Juli 2016 bei Koreanischen Amt für geistiges Eigentum, deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme für alle Zwecke hierin mitaufgenommen ist.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode (z.B. einer Kathode und/oder Anode) für eine Brennstoffzelle und eine Elektrode, welche hierdurch hergestellt wird, und insbesondere ein korrespondierendes Verfahren und eine korrespondierende Elektrode, welche eine verbesserte Schlämme-Dispergierbarkeit und -Stabilität (z.B. eine Langzeit- und/oder Temperaturstabilität) haben durch Erlauben, dass ein Bindemittel und ein Metallkatalysator zusammen in der Schlämme fließen (z.B. vermischt sind).
  • Beschreibung der bezogenen Technik
  • Im Allgemeinen ist eine Membran-Elektrode-Baugruppe (MEA) 1 einer Brennstoffzelle, wie sie in der 1 gezeigt ist und z.B. in einem Wasserstoffbrennstoffzellenautomobil verwendet wird, aus zwei Elektroden (Anode und Kathode) 1 und 1‘ und einer Elektrolytmembran 2 gebildet, welche zwischen den Elektroden 1 und 1‘ angeordnet ist, und die Membran-Elektrode-Baugruppe (MEA) wird als Membran-Elektrode-Baugruppe bezeichnet, welche eine dreilagige Struktur hat.
  • Wenn eine Gasdiffusionsschicht (GDL) (nicht gezeigt) auf die Elektroden 1 und 1‘ der oben beschriebenen Membran-Elektrode-Baugruppe aufgebracht ist, ist eine Membran-Elektrode-Baugruppe mit einer fünflagigen Struktur gebildet.
  • Hier sind die Elektroden 1 und 1‘ aus einem Metallkatalysator, welcher Elektronen erzeugt, und einer Abstützung gebildet, welche den Metallkatalysator abstützt und eine Elektronenbewegung zulässt. Kohlenstoff kann als das Material der Abstützung verwendet werden.
  • In diesem Fall, um die Elektroden 1 und 1‘ herzustellen, wird eine Schlämme für eine Brennstoffzelle hergestellt unter Verwendung von Kohlenstoff, welcher eine Abstützung ist, eines Metallkatalysators, welcher Elektronen erzeugt, und eines Bindemittels (z.B. eines Ionomers), um die Komponenten miteinander zu vermischen (z.B. zu verbinden).
  • Die 2 zeigt eine Schlämme für eine Brennstoffzelle in der bezogenen Technik, und die Schlämme für eine Brennstoffzelle der bezogenen Technik befindet sich in einem Zustand, in welchem der Metallkatalysator 3, der auf der Kohlenstoffabstützung abgestützt ist, von einem Bindemittel 4 durch Mischen umgeben ist.
  • Wie es jedoch in der 2 gezeigt ist, tritt ein Bereich V auf, in welchem das Bindemittel 4 um den Metallkatalysator 3 nicht vorhanden ist, was einen Anstieg des Widerstands des Elektronentransfers im Metallkatalysator 3 verursacht, und als ein Ergebnis kann dahingehend ein Problem vorliegen, dass die Effizienz der Elektrode reduziert ist.
  • Wenn das Bindemittel 4 fließt (z.B. gemischt wird), welches in der wie oben beschriebenen vorbereiteten Schlämme enthalten ist, tritt eine Viskositätsänderung der Schlämme auf, und es bestehen dahingehend Bedenken, dass die Viskositätsänderung der Schlämme als ein Faktor wirken kann, welcher die Dispergierbarkeit und die Stabilität der Schlämme verschlechtern kann.
  • Erläuterung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wurde in einem Bestreben getätigt, ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode (z.B. eine Kathode und/oder eine Anode) für eine Brennstoffzelle (z.B. für ein Kraftfahrzeug) bereitzustellen, welches eine Dispergierbarkeit und eine Stabilität (z.B. Langzeit- und/oder Temperaturstabilität) einer Schlämme bzw. Suspension (z.B. im Weiteren kurz: Schlämme) für eine Brennstoffzelle (z.B. eine Beschichtung einer Brennstoffzelle aus einer Schlämme) verbessern kann durch Entfernen/Verhindern eines Bereichs, in welchem ein Bindemittel um einen Metallkatalysator der Schlämme herum nicht vorhanden ist, und eine Konfiguration einer hierdurch hergestellten Elektrode.
  • Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für eine Brennstoffzelle, wobei das Verfahren aufweist: einen Mischungsschritt des Herstellens einer ersten Mischungslösung bzw. Mischung (im Weiteren kurz: Mischungslösung) durch Mischen einer Kohlenstoffabstützung bzw. eines Kohlenstoffträgers (z.B. einer/eines aus Kohlenstoff gebildeten Abstützung/Trägers, bspw. eines Kohlenstoffgerüsts; im Weiteren kurz: Kohlenstoffabstützung), eines Metallkatalysators, eines Bindemittels und eines ersten Dispersionslösungsmittels (z.B. eines Lösungsmittels für mehrere Komponenten; bspw. sind der Metallkatalysator und/oder das Bindemittel im ersten Dispersionslösungsmittel gelöst) (bspw. werden im Mischungsschritt des Herstellens der ersten Mischungslösung (bspw. Suspension) die Kohlenstoffabstützung und/oder der Metallkatalysator und/oder das Bindemittel und/oder das erste Dispersionslösungsmittel miteinander vermischt), einen Trocknungsschritt des Herstellens eines ersten Mischungslösung-Trockenkörpers durch Trocknen der ersten Mischungslösung, einen Wärmebehandlungsschritt des Zuführens von Wärme zum ersten Mischungslösung-Trockenkörper, einen Zweite-Mischungslösung-Herstellungsschritt des Herstellens einer zweiten Mischungslösung bzw. Mischung (im Weiteren kurz: Mischungslösung) durch Auflösen des wärmebehandelten ersten Mischungslösung-Trockenkörpers in einem zweiten Dispersionslösungsmittels (z.B. eines Lösungsmittels für mehrere Komponenten; bspw. sind der Metallkatalysator und/oder das Bindemittel und/oder das erste Dispersionslösungsmittel im zweiten Dispersionslösungsmittel gelöst) (bspw. werden im Zweite-Mischungslösung-Herstellungsschritt des Herstellens der zweiten Mischungslösung (bspw. Suspension) die Kohlenstoffabstützung und/oder der Metallkatalysator und/oder das Bindemittel und/oder das erste Dispersionslösungsmittel und/oder das zweite Dispersionslösungsmittel miteinander vermischt), und einen Freigabepapier-Beschichtungsschritt des Herstellens einer Elektrode durch Beschichten der zweiten Mischungslösung auf einen Freigabefilm bzw. ein Freigabepapier (z.B. einen/ein Trennfilm/-papier, bspw. einen/ein Abziehfilm/-papier; im Weiteren kurz: Freigabepapier) und dann Trocknen der zweiten Mischungslösung.
  • Das Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für eine Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Erfindung, welche die oben beschriebene Konfiguration hat, und eine Elektrode, welche hierdurch hergestellt wird, zeigen einen Effekt des Steigerns der Effizienz der Elektrode durch Anwenden eines Prozesses von Mischen und Trocknen eines Bindemittels und eines Metallkatalysators, wenn eine Schlämme für eine Brennstoffzelle vorbereitet wird, um einen Zustand zu schaffen, in welchem das Bindemittel (z.B. zumindest im Wesentlichen vollständig) um den Metallkatalysator herum fixiert ist (z.B. umgibt das Bindemittel den Metallkatalysator z.B. zumindest im Wesentlichen vollständig) und der Widerstand gegen einen Elektronentransfer des Metallkatalysators gesenkt ist.
  • Die vorliegende Erfindung beschreibt einen Effekt des Verbesserns der Dispergierbarkeit und der Stabilität der Schlämme durch Erlauben, dass das Bindemittel und der Metallkatalysator zusammen in der Schlämme fließen (z.B. vermischt sind, d.h., zusammen in der Schlämme vorliegen; bspw. die Viskosität einer derartige Schlämme aus Bindemittel und Metallkatalysator niedrig ist).
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Konfigurationsansicht einer gewöhnlichen Membran-Elektrode-Baugruppe für eine Brennstoffzelle gemäß der bezogenen Technik.
  • 2 ist eine Ansicht, welche eine Schlämme für eine Brennstoffzelle gemäß der bezogenen Technik zeigt.
  • 3 ist eine Ansicht, welche in Schlämme für eine Brennstoffzelle gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 4 und 5 sind Diagramme, welche eine Leistungsfähigkeit einer Elektrode für eine Brennstoffzelle gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Nachfolgend sind ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für eine Brennstoffzelle und eine Konfiguration einer Elektrode gemäß der vorliegenden Erfindung, welche hierdurch hergestellt wird, im Detail mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • Jedoch werden die offenbarten Zeichnungen lediglich als Beispiele zum Ermöglichen der Ausführbarkeit der vorliegenden Erfindung durch den Fachmann bereitgestellt. Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung nicht auf die unten vorgeschlagenen Zeichnungen beschränkt und kann ebenfalls als andere beispielhafte Ausführungsformen umgesetzt sein.
  • Außer es ist das Gegenteil definiert, haben die Begriffe, welche in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, die Bedeutungen, welche vom Fachmann, den die vorliegende Erfindung betrifft, typischerweise verstanden werden, und die detaillierte Beschreibung von öffentlich bekannten Funktionen und Konfigurationen, welche die Konzepte der vorliegenden Erfindung unnötig verdecken können, werden in der folgenden Beschreibungen und den begleitenden Zeichnungen ausgelassen.
  • Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für eine Brennstoffzelle, wobei das Verfahren in einigen Ausführungsformen aufweisen kann: einen Mischungsschritt des Herstellens einer ersten Mischungslösung durch (z.B. miteinander) Mischen einer Kohlenstoffabstützung, eines Metallkatalysators, eines Bindemittels und eines ersten Dispersionslösungsmittels, einen Trocknungsschritt des Herstellens eines ersten Mischungslösung-Trockenkörpers durch Trocknen der ersten Mischungslösung, einen Wärmebehandlungsschritt des Zuführens von Wärme zum ersten Mischungslösung-Trockenkörper, einen Zweite-Mischungslösung-Herstellungsschritt des Herstellens einer zweiten Mischungslösung durch Auflösen des wärmebehandelten ersten Mischungslösung-Trockenkörpers in einem zweiten Dispersionslösungsmittel, und einen Freigabepapier-Beschichtungsschritt des Herstellens einer Elektrode durch Beschichten der zweiten Mischungslösung auf ein Freigabepapier und dann Trocknen der zweiten Mischungslösung, und offenbart eine Elektrode, welche hierdurch hergestellt ist.
  • Ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für eine Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Erfindung und eine Elektrode, welche hierdurch hergestellt ist, verringern den Widerstand gegen einen Elektronentransfer des Metallkatalysators durch Anwenden eines Vorgangs des Mischens und des Trocknens des Bindemittels und des Metallkatalysators, wenn eine Schlämme für eine Brennstoffzelle vorbereitet wird, und erzeugen einen Zustand, in welchem das Bindemittel (z.B. zumindest im Wesentlichen vollständig) um den Metallkatalysator herum fixiert ist (z.B. am Metallkatalysator anhaftet, z.B. diesen zumindest im Wesentlichen vollständig umgibt).
  • Die Dispergierbarkeit und die Stabilität der Schlämme können verbessert werden durch Erlauben, dass das Bindemittel und der Metallkatalysator zusammen in der Schlämme fließen (z.B. vermischt sind/werden; bspw. hat die Schlämme eine niedrige Viskosität).
  • Zuerst, um eine Elektrode für eine Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen, werden die nachfolgenden Schritte in einigen beispielhaften Ausführungsformen beispielsweise nacheinander ausgeführt.
  • 1) Mischungsschritt
  • Der Mischungsschritt ist ein Schritt des Herstellens einer ersten Mischungslösung durch Mischen einer Kohlenstoffabstützung, welche eine Abstützung (z.B. ein Stützgerüst) ist, eines Metallkatalysators, welcher auf der Kohlenstoffabstützung abgestützt ist, eines Bindemittels und eines ersten Dispersionslösungsmittels miteinander. Die Kohlenstoffabstützung ist irgendein Material, welches aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Ruß bzw. Kohlenstoff (bspw. engl. „carbon black“; im Weiteren kurz: Ruß), Kohlenstoffnanoröhren, Kohlenstoffnanofasern, Kohlenstoffpulver, Acetylenruß, Ketjenruß, Aktivkohle, Kohlenstoffnanodraht, Kohlenstoffnanokegel, Kohlenstoff-Aerogel, Kohlenstoff-Xerogel und Kohlenstoffnanoringen besteht, und/oder ein Material, welches aus einer Mischung aus zumindest zwei Materialien gebildet ist, die aus der Gruppe ausgewählt sind.
  • Der Metallkatalysator ist ein Katalysator, welcher aus irgendeinem Metall oder mehreren Metallen gebildet ist, welches aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Platin, Iridium, Palladium und Ruthenium besteht, oder ist ein Katalysator, welcher aus einem Oxid irgendeines Metalls gebildet ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, oder ist ein Katalysator, welcher aus einer Legierung aus zumindest zwei Metallen gebildet ist, die aus der Gruppe ausgewählt sind.
  • Das erste Dispersionslösungsmittel kann aus irgendeinem von destilliertem Wasser, Ethanol, Isopropylalkohol (IPA), Propanol, Ethoxyethanol (z.B. 2-Ethoxyethanol), Butanol, Ethylenglycol und Amylalkohol (bzw. 1-Pentanol) und/oder aus einer Kombination von zwei oder mehreren Dispersionslösungsmitteln der Komponenten gebildet sein.
  • 2) Trocknungsschritt
  • Ein erster Mischungslösung-Trockenkörper in einer Pulverphase wird hergestellt durch Sprühtrocknen der ersten Mischungslösung, welche im Mischungsschritt hergestellt wird, mit einer Rate von 5 bis 30 mL/Minute in einer Stickstoffatmosphäre unter Verwendung einer Sprühtrocknungsvorrichtung. Der hergestellte erste Mischungslösung-Trockenkörper befindet sich in einem Zustand, in welchem das Bindemittel gut am Metallkatalysator fixiert ist.
  • Als ein anderes Verfahren oder Ausführungsform für den Trocknungsschritt kann die erste Mischungslösung in einem Ofen getrocknet werden.
  • 3) Wärmebehandlungsschritt
  • Die Haftstärke des Bindemittels (z.B. am Metallkatalysator) wird verstärkt durch Zuführen von Wärme zum ersten Mischungslösung-Trockenkörper (z.B. durch Heizen des ersten Mischungslösung-Trockenkörpers).
  • 4) Zweite-Mischungslösung-Herstellungsschritt
  • Eine zweite Mischungslösung wird hergestellt durch Auflösen des wärmebehandelten ersten Mischungslösung-Trockenkörpers in einem zweiten Dispersionslösungsmittel.
  • Das zweite Dispersionslösungsmittel kann aus irgendeinem von Ethanol, Isopropylalkohol, Propanol, Ethoxyethanol (z.B. 2-Ethoxyethanol), Butanol, Ethylenglycol, destilliertem Wasser und Amylalkohol (bzw. 1-Pentanol) und/oder einer Kombination aus zwei oder mehreren Dispersionslösungsmitteln der Komponenten gebildet sein.
  • 5) Freigabepapier-Beschichtungsschritt
  • Eine Elektrode für eine Brennstoffzelle gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird hergestellt durch Beschichten der zweiten Mischungslösung auf ein Freigabepapier unter Verwendung einer Vorrichtung, wie beispielsweise einer Balkenbeschichtungsvorrichtung und einer Schlitzdüsen-Beschichtungsvorrichtung, und dann durch finales Trocken der zweiten Mischungslösung.
  • Als ein Material für das Freigabepapier ist es möglich, Polyethylennaphthalat (PEN), Polyethylenterephthalat (PET), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyamid (PI) und/oder einen Film zu verwenden, in welchem zwei oder mehr der Polymere aufeinander geschichtet sind.
  • Dementsprechend wird bei der Elektrode für eine Brennstoffzelle gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, welche durch die oben beschriebenen Schritte hergestellt wird, die erste Mischungslösung, welche eine Schlämme für eine Brennstoffzelle ist, die im Mischungsschritt vorbereitet wird, unter Verwendung einer Sprühtrocknungsvorrichtung sprühgetrocknet und dann im Trocknungsschritt und im Wärmebehandlungsschritt wärmebehandelt, und als ein Ergebnis ist ein Bindemittel 4 um einen Metallkatalysator 3 herum fixiert, wie es für die Schlämme für eine Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Erfindung in der 3 gezeigt ist, sodass ein Bereich V entfernt ist / nicht vorliegt, in welchem das Bindemittel wie in der bezogenen Technik nicht vorhanden ist (wie es in der 2 gezeigt ist), und ist der Widerstand gegen den Elektronentransfer des Metallkatalysators 3 verringert. Als ein Ergebnis ist die Effizienz der Elektrode gesteigert.
  • Die Dispergierbarkeit und die Stabilität der Schlämme können verbessert werden durch Erlauben, dass das Bindemittel und der Katalysator zusammen im Lösungsmittel fließen (z.B. vermischt sind/werden).
  • Ein partielles Aliquot der Gesamtmenge des Bindemittels, welches während der Herstellung der ersten Mischungslösung verwendet wird, kann während der Herstellung der ersten Mischungslösung durch Einstellen der Menge des Bindemittels, welches (z.B. zu-)gemischt werden soll, eingeführt werden, und ein anderes Aliquot (z.B. komplementär zum partiellen Aliquot) kann im Zweite-Mischungslösung-Herstellungsschritt eingeführt werden (bspw. ist die Gesamtmenge des Bindemittels in ein partielles und ein anderes Aliquot aufgeteilt).
  • Wenn das Aliquot des Bindemittels, welches eingeführt werden soll, in unterteilten Mengen (z.B. Teilmengen) während der Herstellung der ersten Mischungslösung und während der Herstellung der zweiten Mischungslösung eingeführt wird, ist die Gesamtmenge des Bindemittels, welches eingeführt werden soll, letzten Endes die gleiche wie die Menge in dem Fall, in welchem das Aliquot nicht unterteilt ist (der Fall, in welchem das Bindemittel nur während der Herstellung der ersten Mischungslösung eingeführt wird), aber es ist hier möglich, einen Vorteil zu erhalten, welcher die Schnittstellenbindungsstärke zwischen der Membran und der Elektrode in der Membran-Elektrode-Baugruppe (MEA) weiter verbessert, während die Effizienz der Elektrode beibehalten wird.
  • Beim Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für eine Brennstoffzelle gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, beim Mischungsschritt des Herstellens der ersten Mischungslösung oder dem Schritt des Herstellens der zweiten Mischungslösung, kann ein Radikalfänger hinzugegeben werden.
  • In diesem Fall kann der Radikalfänger ein Nanopartikel sein, welches ein Durchmesser von im Durchschnitt (z.B. in etwa) 1 nm bis 20 nm aufweist und aus irgendeinem Oxid gebildet ist, welches aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Ceroxid, Zirkoniumoxid, Manganoxid, Aluminiumoxid und Vanadiumoxid besteht, und/oder aus einer Mischung von zumindest zwei Oxiden gebildet ist, welche aus der Gruppe ausgewählt sind.
  • Wie das Bindemittel kann ein partielles Aliquot der Gesamtmenge des Radikalfängers während der Herstellung der ersten Mischungslösung eingeführt werden durch Einstellen der Menge des Radikalfängers, welcher (z.B. zu-)gemischt werden soll, und ein anderes Aliquot (z.B. zum partiellen Aliquot komplementär) kann im Zweite-Mischungslösung-Herstellungsschritt eingeführt werden.
  • Die 4 und 5 sind Diagramme, welche eine Leistungsfähigkeit der Elektrode für eine Brennstoffzelle gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen. Wie es in der 4 gezeigt ist, hat die Elektrode für eine Brennstoffzelle gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in einem hohen Stromdichtebereich von 1000 mA/cm2 bis 1400 mA/cm2 eine Zellenspannung von 0,59 V bis 0,66 V, was ein Niveau ist, das über einer Zellenspannung von 0,55 V bis 0,64 V einer Elektrode für eine Brennstoffzelle der bezogenen Technik liegt, womit gezeigt ist, dass der Elektronentransfer der Elektrode verbessert ist.
  • Wie es in der 5 gezeigt ist, in einem Niedertemperaturzustand mit einer Zellentemperatur von 22 °C, hat die Elektrode für eine Brennstoffzelle gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in einem Zeitbereich von (nach) 40 bis 60 Minuten eine Zellenspannung von 0,58 V bis 0,62 V, was ein Niveau ist, das über einer Zellenspannung von 0,55 V bis 0,58 V einer Elektrode für eine Brennstoffzelle der bezogenen Technik liegt, womit gezeigt ist, dass der Elektronentransfer der Elektrode (der vorliegenden Erfindung) sogar in einem Niedertemperaturzustand verbessert ist.
  • Darüber hinaus offenbart eine weitere beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für eine Brennstoffzelle, wobei das Verfahren aufweisen kann: einen Mischungsschritt des Herstellens einer ersten Mischungslösung durch Mischen eines Metallkatalysators, eines Bindemittels und eines ersten Dispersionslösungsmittels, einen Trocknungsschritt des Herstellens eines ersten Mischungslösung-Trockenkörpers durch Trocknen der ersten Mischungslösung, einen Wärmebehandlungsschritt des Erwärmens (z.B. Heizens) des ersten Mischungslösung-Trockenkörpers, einen Zweite-Mischungslösung-Herstellungsschritt des Herstellens einer zweiten Mischungslösung durch Auflösen des wärmebehandelten ersten Mischungslösung-Trockenkörpers in einem zweiten Dispersionslösungsmittel, und einen Freigabepapier-Beschichtungsschritt des Herstellens einer Elektrode durch Beschichten der zweiten Mischungslösung auf ein Freigabepapier und dann Trocknen der zweiten Mischungslösung.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist es dem Fachmann klar, dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen möglich sind, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Deshalb sind die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht beschränkend, sondern beispielhaft, und der Umfang der vorliegenden Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist durch die folgenden Ansprüche festzulegen und sollte so festgelegt werden, dass alle technischen Ideen, welche Äquivalente zur vorliegenden Erfindung sind, im Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten sind.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 10-2016-0092799 [0001]

Claims (13)

  1. Ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für eine Brennstoffzelle, wobei das Verfahren aufweist: einen Mischungsschritt des Herstellens einer ersten Mischungslösung durch Mischen einer Kohlenstoffabstützung, eines Metallkatalysators (3), eines Bindemittels (4) und eines ersten Dispersionslösungsmittels, einen Trocknungsschritt des Herstellens eines ersten Mischungslösung-Trockenkörpers durch Trocknen der ersten Mischungslösung, einen Wärmebehandlungsschritt des Erwärmens des ersten Mischungslösung-Trockenkörpers, einen Zweite-Mischungslösung-Herstellungsschritt des Herstellens einer zweiten Mischungslösung durch Auflösen des wärmebehandelten ersten Mischungslösung-Trockenkörpers in einem zweiten Dispersionslösungsmittel, und einen Freigabepapier-Beschichtungsschritt des Herstellens einer Elektrode durch Beschichten der zweiten Mischungslösung auf ein Freigabepapier und dann Trocken der zweiten Mischungslösung.
  2. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das erste Dispersionslösungsmittel im Mischungsschritt eines oder mehr von destilliertem Wasser, Ethanol, Isopropylalkohol, Propanol, Ethoxyethanol, Butanol, Ethylenglycol und Amylalkohol aufweist.
  3. Das Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei im Trocknungsschritt die erste Mischungslösung mittels einer Sprühtrocknungsvorrichtung sprühgetrocknet wird.
  4. Das Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei im Trocknungsschritt die erste Mischungslösung mittels eines Ofens getrocknet wird.
  5. Das Verfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Dispersionslösungsmittel im Zweite-Mischungslösung-Herstellungsschritt eines oder mehr von Ethanol, Isopropylalkohol, Propanol, Ethoxyethanol, Butanol, Ethylenglycol, destilliertem Wasser und Amylalkohol aufweist.
  6. Das Verfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein partielles Aliquot einer Gesamtmenge des Bindemittels, welches während der Herstellung der ersten Mischungslösung verwendet wird, während der Herstellung der ersten Mischungslösung eingegeben wird, und ein anderes Aliquot im Zweite-Mischungslösung-Herstellungsschritt eingegeben wird.
  7. Das Verfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Mischungsschritt des Herstellens der ersten Mischungslösung oder im Schritt des Herstellens der zweiten Mischungslösung ein Radikalfänger zu einer oder zu beiden der ersten Mischungslösung und der zweiten Mischungslösung hinzugegeben wird.
  8. Das Verfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Radikalfänger im Mischungsschritt des Herstellens der ersten Mischungslösung und im Schritt des Herstellens der zweiten Mischungslösung eingegeben wird, ein partielles Aliquot der Gesamtmenge des Radikalfängers während der Herstellung der ersten Mischungslösung eingegeben wird und ein anderes Aliquot im Zweite-Mischungslösung-Herstellungsschritt eingegeben wird.
  9. Das Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei der Radikalfänger ein Nanopartikel ist, welches einen Durchmesser von im Durchschnitt 1 nm bis 20 nm aufweist und irgendein Oxid oder mehrere Oxide aufweist, welches aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Ceroxid, Zirkoniumoxid, Manganoxid, Aluminiumoxid und Vanadiumoxid besteht.
  10. Das Verfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kohlenstoffabstützung irgendein Material oder mehrere Materialien aufweist, welches aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Ruß, Kohlenstoffnanoröhren, Kohlenstoffnanofasern, Kohlenstoffpulver, Acetylenruß, Ketjenruß, Aktivkohle, Kohlenstoffnanodraht, Kohlenstoffnanokegel, Kohlenstoff-Aerogel, Kohlenstoff-Xerogel und Kohlenstoffnanoring besteht.
  11. Das Verfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Metallkatalysator (3) ein Katalysator ist, welcher irgendein Metall oder mehrere Metalle aufweist, welches aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Platin, Iridium, Palladium und Ruthenium besteht, oder ein Katalysator ist, welcher ein Oxid eines Metalls oder mehrerer Metalle aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, oder ein Katalysator ist, welcher eine Legierung aus zumindest zwei Metallen aufweist, die aus der Gruppe ausgewählt sind.
  12. Eine Elektrode für eine Brennstoffzelle, wobei die Elektrode eine Schlämme für eine Brennstoffzelle in einem Zustand aufweist, in welchem ein Metallkatalysator (3) von einem Bindemittel (4) umgeben ist, wobei die Schlämme für die Brennstoffzelle einen Zustand beibehält, in welchem das Bindemittel um den Metallkatalysator (3) herum fixiert ist durch Mischen und Trocken des Bindemittels (4) und des Metallkatalysators (3).
  13. Ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für eine Brennstoffzelle, wobei das Verfahren aufweist: einen Mischungsschritt des Herstellens einer ersten Mischungslösung durch Mischen eines Metallkatalysators (3), eines Bindemittels (4) und eines ersten Dispersionslösungsmittels, einen Trocknungsschritt des Herstellens eines ersten Mischungslösung-Trockenkörpers durch Trocknen der ersten Mischungslösung, einen Wärmebehandlungsschritt des Erwärmens des ersten Mischungslösung-Trockenkörpers, einen Zweite-Mischungslösung-Herstellungsschritt des Herstellens einer zweiten Mischungslösung durch Auflösen des wärmebehandelten ersten Mischungslösung-Trockenkörpers in einem zweiten Dispersionslösungsmittel, und einen Freigabepapier-Beschichtungsschritt des Herstellens einer Elektrode durch Beschichten der zweiten Mischungslösung auf ein Freigabepapier und dann Trocken der zweiten Mischungslösung.
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