DE1151035B - Verfahren zum Impraegnieren einer Sauerstoffelektrode aus poroesem Nickel mit einer gesaettigten Lithiumsalzloesung - Google Patents

Description

Die aus porösem Nickel bestehenden Sauerstoffelektroden von Brennstoffelementen der Sauerstoff-Wasserstoff-Art müssen mit einem Lithiumsalz imprägniert werden, damit das Nickeloxyd, welches in den Poren der Sauerstoffelektrode gebildet wird, einen Teil Lithium enthält. Dadurch wird der elektrische Widerstand der Elektrode verkleinert. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, das poröse Nickel mit einer Lösung aus Lithiumsalz, wie beispielsweise Lithiumhydroxyd, zu imprägnieren und dann die Elektrode zu erhitzen, um das Wasser auszutreiben und auf diese Weise das Lithiumhydroxyd in dem porösen Körper abzulagern.

Im allgemeinen verwendet man poröses Nickel in Form einer dünnen Platte oder Scheibe. Wenn sie erhitzt wird, so verdampft das Wasser über die ganze Fläche der Platte. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Verdampfungsgeschwindigkeit in der Nähe der Ränder am größten ist und daß als Folge davon das Lithiumhydroxyd sich an den Rändern konzentrieren will, so daß sich eine ungleichmäßige Verteilung des Lithiums innerhalb des porösen Körpers ergibt, was unerwünscht ist.

Gemäß der Erfindung wird bei dem Verfahren zum Imprägnieren einer Sauerstoffelektrode aus porösem Nickel mit einer gesättigten Lithiumlösung, wonach die Elektrode zum Austreiben der Flüssigkeit erhitzt wird, eine Lithiumsalzlösung mit erhöhter Viskosität verwendet, die man durch Zugabe von in Wasser leichtlöslichen Nickelsalzen oder durch Zugabe von Ammoniumnitrat oder Harnstoff, die beide beim Erhitzen aus der Elektrode wieder entfernt werden, erhält. Es hat sich herausgestellt, daß man mit solch einer Lösung von gemischten Salzen die oben beschriebenen Schwierigkeiten überwinden kann, indem sie zu einer verhältnismäßig gleichen Verteilung des Salzes führt, was für Imprägnierzwecke durch den ganzen Körper der Platte nach dem Verdampfen der Lösungsflüssigkeit erforderlich ist.

Dies ergibt sich wahrscheinlich auf Grund der Tatsache, daß, sobald eine verhältnismäßig kleine Flüssigkeitsmenge aus der konzentrierten Lösung verdampft worden ist, eine mechanische Blockierung der Poren durch Ablagerung von Lösungskristallen eintritt und dadurch eine Wanderung des Lithiumsalzes verhindert wird.

Darüber hinaus erleichtert die erhöhte Viskosität der sich daraus ergebenden Lösung ein genaues Messen der Menge des der porösen Elektrode zugesetzten Lithiumsalzes, da weniger von der Lösung aus dem porösen Körper während der Behandlung nach dem Imprägnieren abfließt.

Verfahren zum Imprägnieren

einer Sauerstoffelektrode aus porösem Nickel mit einer gesättigten Lithiumsalzlösung

Anmelder:

National Research Development Corporation, London

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Begrich, Patentanwalt,
Regensburg, Lessingstr. 10

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 30. Juni 1959 (Nr. 22 436)

Henry James Harkness Perry, London,

ist als Erfinder genannt worden

Die Verwendung einer Lösung aus gemischten Salzen für Imprägnierungszwecke ist bekannt, aber die gelösten Stoffe sind verschieden, und es ist kein Vorschlag gemacht worden, daß die Lösung viskos sein soll.

Vorzugsweise ist der zweite gelöste Stoff hygroskopisch. Das ergibt noch weiterhin eine Verbesserung der erhaltenen Ergebnisse wahrscheinlich auf Grund der Tatsache, daß er eine gleichmäßigere Verdampfung der Flüssigkeit aus dem Plattenkörper mit dem Ergebnis zur Folge hat, daß kein Teil des Körpers trocken ist, während ein anderer Teil feucht ist. Das trägt dazu bei, jede sich daraus ergebende kapillare Kraft zu vermeiden, die eine Wanderung des Imprägniersalzes zur Folge haben kann.

Das hygroskopische Material besteht vorzugsweise aus einem Nickelnitrat, welches beträchtlich wasserlöslicher als Lithiumhydroxyd ist und dadurch zu einer wahrnehmbaren Erhöhung der Viskosität der Lösung führt. Wird Nickelnitrat in Verbindung mit Lithiumnitrat verwendet, so hat sich herausgestellt, daß sich eine wesentlich wirksamere Imprägnierung mit Lithium des Nickeloxydes ergibt, welches infolgedessen in der Elektrode gebildet wird. Die Verwendung eines Nickelsalzes ist auch dadurch besonders vorteilhaft, daß es bei der Aktivierung der Elektrode hilft. Durch Hinzufügen eines Nickelsalzes zur gleichen Zeit wie Lithiumsalz werden die

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Lithiumionen durch das ganze Nickeloxyd verteilt, welches als Aktivierungssubstanz dient und später in der Elektrode durch Wärmeumsetzung erzeugt wird.

Als Abänderung zur Verwendung eines Nickelsalzes kann der zweite gelöste Stoff vollkommen aus dem porösen Körper durch den nachfolgenden Erhitzungsprozeß entfernt werden. Für diesen letzteren Zweck verwendbare Substanzen sind Ammoniumnitrat oder Harnstoff.

Beispiel

Es wird eine Imprägnierlösung mit 1000 g Nickelnitrat-Hexahydrat und 200 g Lithiumnitrat-Trihydrat in 11 wäßriger Lösung verwendet. Die zu imprägnierende poröse Nickelelektrode wird in einen mittels einer Wasserstrahlpumpe evakuierten Kessel zur Erzeugung eines Vakuums von ungefähr 20 mm Quecksilbersäule gestellt. Beim Aufrechterhalten des Vakuums 1 Minute lang wird die Imprägnierlösung in den Kessel eingelassen. Das Pumpen wird dann eine weitere Minute fortgesetzt, während die Elektrode gänzlich in die Lösung eingetaucht ist. Das Vakuum wird dann aufgehoben, und der sich daraus ergebende Luftdruck dient dazu, die Imprägnierlösung in die Poren der Nickelplatte zu treiben. Die Elektrode bleibt 1 Minute vor dem Herausnehmen und Abtropfen in der Lösung. Es hat sich herausgestellt, daß die Länge der Abtropfzeit dank der hohen Viskosität der Lösung nicht bedenklich ist. Die Elektrode wird bei einer Temperatur von ungefähr 150° C ungefähr 60 Minuten getrocknet. Nach dem Trocknen wird die Elektrode 30 Minuten lang auf 700° C erhitzt und auf diese Weise die gemischten Nickel- und Lithiumnitrate zur Erzeugung des erforderlichen Lithiumnickeloxydes umgesetzt. Es hat sich herausgestellt, daß auf diese Weise eine viel gleichmäßigere Verteilung des Lithiums erhalten wird und daß darüber hinaus der genaue Grad einer Lithiumbildung viel genauer bestimmt werden kann.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Imprägnieren einer Sauerstoffelektrode aus porösem Nickel mit einer gesättigten Lithiumsalzlösung, wonach die Elektrode zum Austreiben der Flüssigkeit erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lithiumsalzlösung mit erhöhter Viskosität verwendet wird, die man durch Zugabe von in Wasser leichtlöslichen Nickelsalzen oder durch Zugabe von Ammoniumnitrat oder Harnstoff, die beide beim Erhitzen aus der Elektrode wieder entfernt werden, erhält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung von Lithiumnitrat und Nickelnitrat verwendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1025 025;
britische Patentschrift Nr. 723 022.

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