DE1284500B

DE1284500B - Method of manufacturing an electrode for fuel elements

Info

Publication number: DE1284500B
Application number: DES98610A
Authority: DE
Inventors: Grehier Alain Michel
Original assignee: Carbone Lorraine SA
Current assignee: Mersen SA
Priority date: 1964-08-03
Filing date: 1965-08-03
Publication date: 1968-12-05
Also published as: NL6509997A; GB1107525A; BE666554A; FR1411138A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- der Raum zwischen den Körnern frei bleibt, was lung einer Elektrode für Brennstoffelemente aus mit eine hervorragende Gasdurchlässigkeit gewährleistet, einem metallischen Katalysator überzogenen Aktiv- Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verkohlekörnern, fahrens ist es von Vorteil, wenn die Masse der mit Es ist bereits bekannt, eine Elektrode für Brenn- 5 dem betreffenden Katalysatormetall ummantelten Stoffelemente herzustellen, indem man Aktivkohle- Aktivkohlekörner zunächst mit einer Flüssigkeit wie körner mit einem Katalysator und einem gegebenen- Toluol befeuchtet, zusammengeballt und dann erst falls hydrophoben Bindemittel versetzt. So beschreibt unter geeigneten Druck- und Temperaturbedingundie französische Patentschrift 1 296 819 ein Verfah- gen gesintert wird. Man hat die Möglichkeit, durch ren, welches darin besteht, daß man die Kohlekörner io Verändern der Sintertemperatur und der Sinterzeit mit einem feinverteilten, metallischen Katalysator , die jeweils gewünschte Porosität und den gewünschüberzieht, welcher durch Imprägnierung mit einem ten mechanischen Widerstand zu erzielen. Das Zulöslichen Salz dieses Metalls oder durch einfaches sammenballen und Sintern der mit Katalysator um-Vermischen in die Kohlekörnermasse eingeführt wer- mantelten Aktivkohlekörner läßt sich auch durch den kann, und daß man diese Körner durch Sintern 15 Ausbreiten derselben auf einer Metallunterlage, z. B. mit Polytetrafluoräthylen zusammenhält, welches die aus Nickel, vornehmen.
Eigenschaft besitzt, die Masse hydrophob zu machen. Die nachstehenden Beispiele befassen sich mit derThe invention relates to a method for producing the space between the grains remains free, which ensures an electrode for fuel elements with excellent gas permeability, a metallic catalyst coated active It is already known to produce an electrode for fuel elements coated with the catalyst metal in question by first moistening activated carbon granules with a liquid such as granules with a catalyst and a given toluene, aggregating them and then adding a hydrophobic binder . For example, under suitable pressure and temperature conditions, French patent specification 1,296,819 describes a process being sintered. One has the possibility, by ren, which consists in that the carbon grains io changing the sintering temperature and the sintering time with a finely divided, metallic catalyst, the desired porosity and the desired coating, which can be achieved by impregnation with a th mechanical resistance. The soluble salt of this metal or by simply balling up and sintering the activated charcoal granules, which are introduced into the charcoal granule mass with the catalyst, can also be passed through, and these granules can be spread by sintering them on a metal base, e.g. B. holds together with polytetrafluoroethylene, which make the nickel.
Has the property of making the mass hydrophobic. The following examples deal with the

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, Verbindung von Silber mit Aktivkohle zwecks Fertiein Herstellungsverfahren für Elektroden der ge- gung von Sauerstoffelektroden. Das auf der Obernannten Art zu schaffen, welches zu Elektroden mit ao fläche und in den zugänglichen Poren der Aktivkohle erhöhter Gebrauchsfähigkeit führt. niedergeschlagene Metall dient als Bindemittel undThe invention is based on the object of combining silver with activated carbon for the purpose of manufacturing Manufacturing process for electrodes against oxygen electrodes. That on the above Kind of creating which leads to electrodes with ao surface and in the accessible pores of the activated carbon increased usability leads. Deposited metal acts as a binder and

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur gewährleistet ferner die Festigkeit und elektrischeThe invention relates to a method of ensuring furthermore the strength and electrical

Herstellung einer Elektrode für Brennstoffelemente Leitfähigkeit der Masse. Selbstverständlich ist dasManufacture of an electrode for fuel elements conductivity of the mass. Of course it is

aus mit einem metallischen Katalysator überzogenen hier vorgeschlagene Verfahren grundsätzlich ebensofrom the methods proposed here that are coated with a metallic catalyst, in principle as well

Aktivkohlekörnern. Das erfindungsgemäße Verfahren 35 anwendbar auf eine Verbindung von Aktivkohle mitActivated carbon grains. The inventive method 35 applicable to a combination of activated carbon with

ist dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Kata- Katalysatoren, die geeignet sind, um die Masse alsis characterized in that those with the Kata catalysts that are suitable to the mass as

lysator überzogenen Körner in an sich bekannter Wasserstoffelektrode arbeiten zu lassen.Lysator-coated grains to work in a hydrogen electrode known per se.

Weise gesintert werden. . . , .,Way to be sintered. . . ,.,

Zwar ist es bekannt, nicht sinterfähige Teilchen, Beispiel 1
z. B. aus kristalliner Kohle oder aus Kunststoffen, 30 Man setzt 40 g Silbernitrat zu 100 cm³ Ammoniak mit Metallen zu überziehen und diese überzogenen der Konzentration 5 η hinzu. Es stellt sich eine leichte Teilchen dann zusammenzusintern, jedoch haben Fällung ein. 5 g Aktivkohle werden sodann in der derartige Sinterprodukte, welche bereits lange vor Lösung in Suspension gebracht, die man umrührt dem Erscheinen der obengenannten französischen und auf 50⁰C erwärmt. Sodann fügt man 30 cm³ Patentschrift 1 296 819 bekannt waren, keine An- 35 30%igen Formaldehyd hinzu. Das Umrühren wird regung gegeben, Aktivkohlekörner mit metallischem 3 Minuten lang fortgesetzt. Nach Abklärung werden Katalysator zu überziehen, zu sintern und als Elek- die mit Silber ummantelten Aktivkohlekörner mit troden mit erhöhter Gebrauchsfähigkeit für Brenn- n/20-Salzsäure und sodann mit destilliertem Wasser Stoffelemente zu verwenden, obwohl ein Bedarf an bis zur Neutralisierung des Waschwassers gewaschen, verbesserten Elektroden für solche Brennstoff- 40 Die Körner werden daraufhin 1 Stunde im Heizelemente seit langem bestand. schrank bei 140° C getrocknet. Nach TrocknungAlthough it is known, non-sinterable particles, Example 1
z. B. from crystalline charcoal or from plastics, 30 One sets 40 g of silver nitrate to 100 cm ^{3 of} ammonia to be coated with metals and these coated the concentration 5 η added. It turns out a light particle then sintering together, however, precipitation does occur. 5 g of activated carbon are then in which such sintered products, which brought long before solution in suspension, which one stirs the appearance of the above mentioned French and heated to 50 ⁰ C. Then 30 cm ^{3 of} patent specification 1,296,819 were known, no 30% formaldehyde was added. Stirring is continued, activated carbon grains with metallic continued for 3 minutes. After clarification, the catalyst is coated, sintered and, as electrodes, the silver-coated activated carbon grains with electrodes with increased usability for fuel n / 20 hydrochloric acid and then with distilled water material elements are used, although there is a need to wash up to the neutralization of the washing water , improved electrodes for such fuel- 40 The grains are thereupon for 1 hour in the heating elements for a long time. cabinet dried at 140 ° C. After drying

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- trennt man die agglomerierten Körner durch äußerstWhen carrying out the invention, the agglomerated grains are separated by extremely

fahrens kann man den metallischen Katalysator nach sanfte Behandlung im Mörser. 15 g dieser KörnerYou can drive the metallic catalyst after gentle treatment in the mortar. 15 g of these grains

bekannten, geeigneten Methoden auf physikalischem, werden sodann mit 5 cm³ Toluol gemischt, um dieknown, suitable methods on physical, are then ^{mixed with 5 cm 3 of} toluene to the

elektrochemischem oder auf rein chemischem Wege 45 Formgebung zu begünstigen, die in einer zylindri-electrochemical or purely chemical means 45 to favor shaping, which in a cylindri-

auf der Oberfläche der Kohlekörner niederschlagen. sehen Form mit 40 mm Durchmesser unter einemprecipitate on the surface of the grains of coal. see shape with 40mm diameter under one

Dann werden die mit dem Metall überzogenen Kör- Druck von 400 kg/cm² vorgenommen wird. Die FormThen the body pressure of 400 kg / cm ² coated with the metal is made. Form

ner unter Druck gesintert. und ihr Kolben werden sodann mit einem Bügelsintered under pressure. and their pistons are then attached to a bracket

Die wasserabstoßenden Eigenschaften der Elek- versehen, der gestattet, zu Beginn der Sinterung einenThe water-repellent properties of the elec-

trode kann man durch nachträgliche Behandlung mit 50 Druck von 10 kg/cm² aufrechtzuerhalten. Die Sinte-Trode can be maintained by subsequent treatment with 50 pressure of 10 kg / cm ² . The sinter

einem in einer Flüssigkeit gelösten bzw. dispergier- rung erfolgt dadurch, daß man die gesamte MasseOne dissolved or dispersed in a liquid takes place in that the entire mass

ten, hydrophoben Mittel hervorrufen, wobei diese auf 400° C in Anwesenheit von Luft während einerprovoke th, hydrophobic agents, these to 400 ° C in the presence of air during a

Flüssigkeit anschließend aus der Masse entfernt halben Stunde erhitzt. Dann läßt man die MasseThe liquid is then removed from the mass for half an hour. Then leave the mass

wird. abkühlen, und die nach Abnehmen der Form beiwill. cool, and after removing the form

Gegenüber den nach den bisher bekannten Ver- 55 Umgebungstemperatur erhaltene Scheibe wird 2 Se-Compared to the pane obtained according to the previously known ambient temperature, 2 seconds

fahren hergestellten Elektroden bieten die erfindungs- künden in eine Lösung von 10 °/o Paraffin in Petro-electrodes manufactured in a drive are offered by the invention in a solution of 10% paraffin in petroleum

gemäß hergestellten die folgenden Vorteile: Die elek- leum eingetaucht. Die Gewichtsaufnahme beträgtmanufactured according to the following advantages: The elec- leum is immersed. The weight absorption is

trische Verbindung zwischen dem Metall und den 13,5%, das sind 1,3 % Paraffin in der Elektrode.tric connection between the metal and the 13.5%, that is 1.3% paraffin in the electrode.

Kohlekörnern ist naturgemäß gut. Jedoch infolge der Man läßt die Elektrode 3 Stunden an der LuftGrains of coal is good by nature. However, as a result of this, the electrode is left in the air for 3 hours

Sinterung des Metalls, welche eine hervorragende 60 und dann 2 Stunden bei 120° C im HeizschrankSintering of the metal, which was an excellent 60 and then 2 hours at 120 ° C in the heating cabinet

mechanische und elektrische Verbindung zwischen trocknen.mechanical and electrical connection between drying.

den Körnern gewährleistet, ist die elektrische Leit- Die so gefertigte Elektrode eignet sich zum Gefälligkeit ganz ausgezeichnet, im Gegensatz zu der brauch als Sauerstoffelektrode. Wenn diese in einem Leitfähigkeit, die sich ergibt, wenn man gemäß den Elektrolyt aus 10 η-Kalilauge arbeitet, so beträgt das bisher bekannten Verfahren ein nicht metallisches, 65 Elektrodenpotential bei geöffnetem Stromkreis elektrisch isolierendes Bindemittel, wie z.B. Poly- +10OmV gegenüber der Normalwasserstoff elektetrafluoräthylen verwendet. Ferner erfolgt die Ver- trode. Bei einer Belastung von 30mA/cm² fällt das bindung durch direkte Berührung der Körner, wobei Potential auf einen Wert von — 5OmV ab, d.h., dieThe electrode manufactured in this way is ideally suited for the convenience of the grains, in contrast to the use as an oxygen electrode. If this has a conductivity that results from working according to the electrolyte from 10 η-potassium hydroxide solution, the previously known method is a non-metallic, 65 electrode potential with an open circuit, electrically insulating binder, such as poly- + 10OmV compared to normal hydrogen electetrafluoroethylene used. Furthermore, the representation takes place. At a load of 30mA / cm ² , the bond drops by direct contact with the grains, with the potential dropping to a value of - 50mV, ie, the

Überspannung bzw. der Potentialabfall infolge Polarisation beträgt unter diesen Umständen 150 mV.Overvoltage or the drop in potential due to polarization is 150 mV under these circumstances.

Example 2

Die Art der Zubereitung des umhüllten Pulvers ist die gleiche wie im Beispiel 1. 4 g der mit Silber ummantelten Aktivkohlekörner werden mit lern³ Toluol gemischt und auf eine Oberfläche einer gesinterten Nickelscheibe (maximaler Porendurchmesser 22 Mikron, Porosität 53 %) mit einem Außendurchmesser von 40 mm und einer Stärke von 3 mm aufgebracht. Die gesinterte Scheibe wird mit dem darauf befindlichen Gemisch sodann in die Form gebracht und die weitere Fertigung erfolgt in gleicher Weise wie im Beispiel 1. Die so hergestellte Elektrode eignet sich gut zum Gebrauch als Sauerstoffelektrode.The type of preparation of the coated powder is the same as in Example 1. 4 g of the silver-coated activated carbon grains are ^{mixed with 3} toluene and placed on a surface of a sintered nickel disc (maximum pore diameter 22 microns, porosity 53%) with an outside diameter of 40 mm and a thickness of 3 mm. The sintered disk with the mixture on it is then brought into the mold and further production is carried out in the same way as in example 1. The electrode produced in this way is well suited for use as an oxygen electrode.

Claims

Patent claims:

1. Process for the production of an electrode for fuel elements from with a metallic Catalyst-coated activated carbon grains, characterized in that the with the Catalyst-coated grains are sintered in a manner known per se.

2. The method according to claim 1, characterized in that the coated with the catalyst Granules are mixed with toluene before sintering.