DE1546717C3 - Elektrochemische Zelle - Google Patents
Elektrochemische ZelleInfo
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- Y02E60/50—Fuel cells
Description
. 3 ■ 4
baut ist, sind die Variationsmögüchkeiten der Gas- gebunden und/oder mit dem Elektrolytträger fest
drücke und des Elektrolytdruckes lediglich durch die verbunden ist (französische Patentschrift 1 324 555
mechanische Festigkeit und durch den Kapillardruck bzw. USA.-Patentschrift 3 160 527). Mit derartigen
(1er gasdichten Folien beschränkt. Einheiten aus Elektroden und Elektrolytträger wer-
Das Stützgerüst der elektrochemischen Zelle, in 5 den stabile, kompakte Bauteile geschaffen, es erge-
dem der Elektrolyt enthalten ist, ermöglicht sowohl ben sich dabei jedoch relativ große Schichtdicken
eine Zirkulation des Elektrolyten durch die Zelle als und Gesamtstärken.
auch einen Ionenstrom von Elektrode zu Elektrode. Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrochemi-
Das Stützgerüst ist also in zwei Dimensionen durch- sehe Zelle nach dem Hauptpatent, welche wenigstens
lässig. Da das Stützgerüst außer als Führung für den io zwischen einer katalytisch aktiven, pulverförmiges
Elektrolyten und als Abstandshalter der Elektroden Material enthaltenden Elektrode und einem Stützge-
in der Zelle keine weiteren Aufgaben hat, kann es rüst für den Elektrolyten eine elektrolytisch leitende
aus beliebigem (netzartigem) Material hergestellt Folie aufweist, weiter zu verbessern,
sein. Das Material muß nur gegen den gewählten Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß
Elektrolyten und gegen das evtl. eindringende Reak- 15 das pulverförmige Material gemeinsam mit einem
tionsgas resistent sein. Bindemittel in einer porösen Schicht von 1 μ bis
Das Stützgerüst ohne die Deckschichten kann so- 1 mm Dicke auf die Folie aufgepreßt ist und daß die
wohl überall gleichmäßige Poren aufweisen als auch Folie 0,02 bis 1 mm stark, porös und im Betrieb mit
aus mehreren Schichten, beispielsweise aus drei dem Elektrolyten gefüllt ist.
Schichten, bestehen. Bei drei Schichten ist die mitt- 20 Als Bindemittel für das pulverförmige Katalysatorlere Schicht grobporiger als die beiden äußeren material sowie für die Verbindung der Katalysator-Schichten.
Der grobporige Bereich des Stützgerüstes schicht mit der Folie bzw. Deckschicht sind vor alübernimmt
dabei die Elektrolytzirkulation durch die lern solche Stoffe geeignet, die auch nach dem AufZelle,
und die feinporigen Bereiche sorgen dafür, daß bringen keinen porenfreien Film, sondern ein elektrodie
Deckschicht nicht in den grobporigen Bereich 25 lyt- bzw. gasdurchlässiges Gerüst bilden, beispielseingedrückt
und dabei beschädigt wird. Der Über- weise Teflonpulver (Polytetrafluoräthylen), Plexiglasgang
vom grobporigen zum feinporigen Bereich kann pulver (Polymethacrylsäureester), Polyäthylenpulver
kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen, wobei oder Glaspulver. Das bindende Mittel kann auch in
das. gesamte Gerüst auch aus verschiedenporigen Form einer handelsüblichen Dispersion zum Einsatz
Schichten zusammengesetzt sein kann. Das Stützge- 30 gebracht werden; nicht auspolymerisierte Pasten
rüst kann aus einheitlichen oder verschiedenartigen können ebenfalls verwendet werden.
Materialien bestehen, insbesondere aus Nickelnetzen. Die gasdichten Deckschichten sind keineswegs un-Das Stützgerüst kann aber auch aus Kunststoff, bei- porös, vielmehr weisen sie Poren mit Durchmessern spielsweise aus Polyäthylen, Polypropylen oder Te- zwischen 0,2 und 80 μ auf, die beim Betrieb wenigflon, hergestellt sein (deutsche Patentschrift 35 stens teilweise mit Elektrolytflüssigkeit gefüllt sind. 1 267 201). Erst durch den durch Kapillarkräfte festgehaltenen
Materialien bestehen, insbesondere aus Nickelnetzen. Die gasdichten Deckschichten sind keineswegs un-Das Stützgerüst kann aber auch aus Kunststoff, bei- porös, vielmehr weisen sie Poren mit Durchmessern spielsweise aus Polyäthylen, Polypropylen oder Te- zwischen 0,2 und 80 μ auf, die beim Betrieb wenigflon, hergestellt sein (deutsche Patentschrift 35 stens teilweise mit Elektrolytflüssigkeit gefüllt sind. 1 267 201). Erst durch den durch Kapillarkräfte festgehaltenen
Der Porendurchmesser bzw. Netzmaschendurch- Elektrolyten werden die Deckschichten gasdicht und
messer des Stützgeriistes kann zwischen etwa 0,05 ionenleitend, d. h. elektrolytisch leitend. Die Deck-
und 2 mm gewählt werden. Die größeren Maschen- schicht muß nämlich außer der Gasdichtigkeit eine
bzw. Porendurchmesser gelten für eine grobporige 4° hohe Ionenleitfähigkeit aufweisen; der entsprechende
Mittelschicht des Stützgerüstes, falls eine solche ver- Ionenwiderstand der Deckschicht liegt, insbesondere
wendet wird. Sind die Maschen im Stützgerüst über- bei Zellen mit Stromdichten über 10 mA/cm3, unter
all gleich, so beträgt der Maschendurchmesser im all- 5 Ω · cm2, um den Potentialabfall im Elektrolytraum
gemeinen nur maximal 1 mm. klein zu halten.
Für die Zelle ist es wichtig, daß das Stützgerüst— 45 Zur Erhöhung der Ionenleitfähigkeit werden die
ebenso wie die Deckschicht und die von einem Netz Deckschichten einerseits sehr, dünn gemacht, anoder
Sieb gehaltene Pulverelektrode — flexibel ist. dererseits sollen die zwischen den Auflagepunkten
Das ist deshalb vorteilhaft, weil unter diesen Um- befindlichen frei tragenden Bereiche der Deckschichständen
das Stützgerüst beim Zusammenbau einer ten stabil genug sein, um dem Gasdruck bzw. Elek-ZeIIe
oder einer ganzen Batterie von Zellen keine 5° trolytdruck standzuhalten. Die Dicke der Deck-Brüche
erleiden kann. schichten, d. h. der Folien, beträgt deshalb 0,02 bis
Es hat sich nun gezeigt, daß sich bei der elektro- 1 mm.
chemischen Zelle nach dem Hauptpatent durch die Bei der Auswahl der Deckschichten ist weiterhin
Verwendung von pulverförmigem Katalysatormate- zu beachten, daß sie sowohl gegen das jeweilige
rial als aktive Elektrode noch Schwierigkeiten auftre- 55 Reaktionsgas als auch gegen den gewählten Elektroten,
und zwar sowohl bei der Handhabung der Ein- Iyten resistent sein müssen. Damit die Deckschichten
zelelektroden als auch bei deren Montage zu Batte- beim Zusammenbau der Zellen nicht brechen, ist es
rien, die auf das lose Aufliegen des Katalysatorpul- außerdem vorteilhaft, wenn sie flexibel sind,
vers auf der Deckschicht zurückzuführen sind. Es hat Brauchbare Deckschichten sind beispielsweise sich ferner gezeigt, daß sich beim Nachlassen des au- 60 nichtmetallische Platten, wie Asbestpapier oder Glasßeren Anpreßdruckes in der früher beschriebenen faserpapier sowie Folien aus Cellulose und deren DeAnordnung der Elektroden das pulverförmige Kata- rivaten. Es können auch poröse Metallfolien verwenlysatormaterial leicht von der Deckschicht abhebt, det werden, beispielsweise solche aus Nickel. Das ist wodurch es während des Betriebes zu Stromunterbre- insbesondere dann möglich, wenn das Stützgerüst, chungen in den abgehobenen Bereichen kommen 65 auf das die als Deckschichten dienenden Metallfolien kann. aufgelegt sind, selbst elektronisch nichtleitend sind.
vers auf der Deckschicht zurückzuführen sind. Es hat Brauchbare Deckschichten sind beispielsweise sich ferner gezeigt, daß sich beim Nachlassen des au- 60 nichtmetallische Platten, wie Asbestpapier oder Glasßeren Anpreßdruckes in der früher beschriebenen faserpapier sowie Folien aus Cellulose und deren DeAnordnung der Elektroden das pulverförmige Kata- rivaten. Es können auch poröse Metallfolien verwenlysatormaterial leicht von der Deckschicht abhebt, det werden, beispielsweise solche aus Nickel. Das ist wodurch es während des Betriebes zu Stromunterbre- insbesondere dann möglich, wenn das Stützgerüst, chungen in den abgehobenen Bereichen kommen 65 auf das die als Deckschichten dienenden Metallfolien kann. aufgelegt sind, selbst elektronisch nichtleitend sind.
Es sind bereits Brennstoffelelemente bekannt, bei Sind sowohl Deckschicht als auch Stützgerüst elek-
denen das Elektrodenmaterial mit einem Bindemittel tronisch leitend, so wird zwischen beiden oder im
Stützgerüst (beispielsweise bei mehrschichtigem Stützgerüst zwischen zwei Schichten) eine elektronisch
nichtleitende Schicht angebracht, um einen Kurzschluß von Elektrode zu Elektrode zu vermeiden.
.
Die Kombination von Katalysatorpulver und Deckschicht richtet sich nach der Art des Reaktionsgases, nach dem Elektrolyten (sauer oder alkalisch,
wäßrige Lösung oder wäßrige Schmelze) und nach der Betriebstemperatur. Die Betriebstemperatur der
Zelle kann zwischen etwa -30° und +2000C liegen;
sie richtet sich nach der Art der Zelle und den Reaktionspartnern. Hohe Wirkungsgrade ergeben
sich für den Umsatz von Wasserstoff schon bei Betriebstemperaturen zwischen 10 und 100° C. Als
Elektrolyte eignen sich je nach dem Material von Elektrode und Stützgerät saure oder alkalische, flüssige
Elektrolyte. Der Elektrolyt kann eine wäßrige Lösung oder eine wasserhaltige Schmelze beispielsweise
von NaOH oder KOH sein.
Das Aufbringen des pulverförmigen aktiven Katalysatormaterials
auf die Deckschicht sowie das Verbinden der Katalysatorteilchen untereinander kann
gemäß weiterer Erfindung in der Weise erfolgen, daß man das Katalysatormaterial mit dem Bindemittel
vermischt und anschließend bei Temperaturen von 50 bis 500° C unter Anwendung eines geringen
Druckes auf die Deckschicht aufpreßt.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man dem zur
Herstellung der Elektrode vorgesehenen Katalysator-Bindemittel-Gemisch einen Füllstoff zugibt, der
sich nach der Aufsinterung des Gemenges auf die Deckschicht wieder herauslösen läßt. Als derartige
Füllstoffe, können beispielsweise MgO oder NaCl verwendet werden. Dieses Vorgehen ermöglicht die
Anfertigung von Elektroden, die sich von lediglich aus Katalysator-Bindemittel-Gemisch hergestellten
Elektroden durch eine größere Porenweite bzw. erhöhte Porosität unterscheiden.
An Hand zweier Figuren und mehrerer Ausführungsbeispieie
soll die Erfindung noch näher erläutert werden.
1. Beispiel
Zur Herstellung einer Sauerstoffelektrode wird mit Silber belegtes, aktives Kohlepulver mit Polyäthylenpulver
im Gewichtsverhältnis 2:1 gemischt und anschließend bei 150 bis 200° C unter Anwendung
eines geringen Druckes mit Asbestpapier verbunden. Zur Stromableitung wird auf die so hergestellte Elektrode
ein.Silbernetz aufgepreßt und das Asbestpapier mit 30 %iger KOH-Lösung getränkt. Der Sauerstoffdruck
auf der Elektrodenseite kann 1 bis 2 Atm. betragen.
2. Beispiel
Zur Herstellung einer bei der Verwendung von sauren Elektrolyten geeigneten Wasserstoffelektrode
wird Platinschwarz mit Glaspulver im Verhältnis 1:1 vermischt und anschließend mit einer Glasfritte
kurz unterhalb des Erweichungspunktes des Glaspulvers versintert, wobei darauf geachtet wird, daß der
Porendurchmesser der Glasfritte kleiner ist als der Porendurchmesser der Katalysatorelektrode. Nachdem
die Elektrode mit 83%iger H3PO4 getränkt worden
ist, kann sie bei niedrigem Η.,-Überdruck bei Temperaturen bis zum 150° C verwendet werden.
3. Beispiel
Zur Herstellung einer Propanelektrode wird ein Gemisch aus einer Teflon-Dispersion und Platinschwarz
(Gewichtsverhältnis Platin : Teflon = 3:1) auf Glasfaserpapier gleichmäßig aufgetragen, getrocknet
und unter leichtem Druck bei 300° C gesintert. In 5 η H2SO4 oder in 83 %iger H3PO4 als Elektrolyt
läßt sich die Elektrode mit Propangas betreiben. Bei hohen Strömen kann zur Stromabnahme ein
Tantalnetz auf die Elektrode gepreßt werden.
4. B ei spiel ;
Aktivkohle mit einer spezifischen Oberfläche > 100 m2/g und einer Korngröße .<
1 μ, die von einer Aktivkohle mit einem weiten Korngrößenbereich
durch Windsichten abgetrennt wurde, wird durch Imprägnieren mit einer Platins'alzlösung,
Trocknen und Reduzieren des Platinsalzes zum metallischen Platin mit "5 Gewichtsprozent Platin, bezogen
auf die Aktivkohle, belegt. Die mit Platin belegte Aktivkohle wird mit einer Suspension von Plexiglaspulver
in einem Gewichtsverhältnis von Feststoffanteil in der Suspension zu Aktivkohle wie 1:1 vermischt
und die erhaltene Mischung auf eine gesinterte Nickelfolie abgesaugt. Die offenen Poren der
Nickelfolie sind kleiner als 0,5 μ. Die Herstellung der Nickelfolie kann beispielsweise durch Versintern von
Carbonylnickelpulver erfolgen. Pro 100 cm2 Fläche
der Nickelfolie wird eine Mischung abgesaugt, die einen Gehalt von 10 mg belegter Aktivkohle und
10 mg Plexiglaspulver aufweist. Anschließend wird getrocknet und unter Anwendung eines geringen
Druckes auf 100 bis 150° C aufgeheizt. Dabei ergibt sich eine im Mittel etwa 1 μ dicke, aktive Katalysatorschicht.
Die auf diese Art hergestellte "Elektrode kann als Wasserstoff- oder Sauerstoffelektrode im alkalischen
Elektrolyten eingesetzt werden.
. 5. Beispiel
Raney-Nicker mit einer Korngröße < 5 μ wird mit
einer Teflonsuspension (Partikelgröße des Teflonpulvers < 1 μ) im Verhältnis von Raney-Nickel zu Feststoffanteil
in der Suspension wie 2 :1 vermischt und die Mischung auf Asbestpapier abgesaugt. Pro
100 cm2 Asbestpapier wird eine Mischung abgesaugt, die 150 mg Raney-Nickel und 75 mg Teflonpulver
als Bindemittel enthält. Anschließend nvird getrocknet
und kurzzeitig unter inerter Atmosphäre zum Verschweißen des Bindemittels mit dem Katalysatormaterial
und der Deckschicht auf etwa 300° C aufgeheizt unter Anwendung eines geringen Druckes.
Die aktive Katalysatorschicht, d.h. die Schicht aus Katalysatormaterial und Bindemittel, ist im Mittel
etwa 5 μ dick. Die auf diese Weise hergestellte Elektrode kann als Wasserstoffelektrode in alkalischen
Elektolyten verwendet werden. ·
6. Beispiel
Mit Platin belegte Aktivkohle mit einer Korngröße
< 3 u und einer Platinbelegung von 5 Gewichtsprozent,
die entsprechend Beispiel 4 hergestellt wurde, wird mit einer Teflonsuspension (Teilchengröße
< 1 u) in einem Gewichtsverhältnis von belegter Aktivkohle
zu Feststoffanteil in der Suspension wie 2:1
vermischt und auf Asbestpapier als Deckschicht abgesaugt. Pro 100 cm2 Deckschicht wird eine Mischung
abgesaugt, die einen Gehalt von 70 bis 80 mg
belegte Aktivkohle und 35 bis 40 mg Teflonpulver aufweist. Anschließend wird getrocknet und unter
Anwendung eines geringen Druckes auf 150 bis 200° C aufgeheizt. Dabei ergibt sich eine im Mittel
etwa 10 μ dicke, aktive Katalysatorschicht. Die Elektrode kann als Wasserstoffelektrode für alkalische
Elektrolyten verwendet werden.
F i g. 1 zeigt eine Baueinheit aus Elektrode und Deckschicht und
F i g. 2 eine elektrochemische Zelle nach der Erfindung.
In F i g. 1 ist schematisch im Schnitt eine Baueinheit aus einer Elektrode und einer Deckschicht, d. h.
einer Folie, dargestellt. Die Elektrode 10 wird durch eine poröse Schicht gebildet, die aktives Katalysatormaterial
11 und Bindemittel 12 aufweist, und die in der elektrochemischen Zelle auf der Gasseite liegt.
Die poröse Schicht 10 ist mit der elektrolytseitig angeordneten Deckschicht 13 verbunden.
F i g. 2 zeigt eine zwei Bauteile nach F i g. 1 enthaltende elektrochemische Zelle. Zwischen den Deckschichten
13 ist ein grobporiges Stützgerüst 14 angeordnet, das eine Zirkulation des Elektrolyten er-
möglicht und als Abstandhalter zwischen den beiden Elektroden 10 dient. An den Elektroden 10 sind
Kontaktnetze 15 angeordnet. Den Zellenabschluß bilden Abdeckplatten 16.
Da nach dem erfindungsgemäßen Vorgehen die Elektroden mit der Deckschicht fest verbunden sind,
kann das Stützgerüst des Elektrolytraumes sehr viel grobporiger gewählt werden, wodurch wiederum die
Zirkulation des Elektrolyten vergrößert wird, da die
ίο beim Anlegen von Gasdruck auftretenden Deformationen
der Deckschicht keine Ablösung der Katalysatorschicht bewirken.
Außer in Brennstoffelementen kann die elektrochemische Zelle nach der Erfindung auch in Elektrolyseuren
Anwendung finden. Werden bei der Elektrolyse Gase entwickelt, beispielsweise Wasserstoff,
so ergibt sich bei der Benutzung der neuen elektrochemischen Zellen der besondere Vorteil, daß sich
das Gas jeweils nur auf der dem Elektrolyten abgewandten Seite der Elektroden entwickelt und infolgedessen
unter Druck getrennt von dem an den Gegenelektroden entstehenden Gas aufgefangen werden
kann.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
309 547/332
Claims (4)
1. Elektrochemische Zelle mit einem zwischen seits müssen die Pulverkörner nämlich dicker als die
dünnen Elektroden angeordneten porösen Stütz- 5 Porenweite des die Pulverelektrode zusammenhaltengerüst,
wobei wenigstens zwischen einer Elek- den Siebes sein und andererseits sollen die Körner
trode und dem Stützgerüst eine gasdichte und möglichst klein gehalten werden, um eine möglichst
elektrolytisch leitende Folie mit einem Wider- große Zahl aktiver Poren zu erzielen. Der durch die
stand unterhalb 5 Ω · cm2 angebracht ist, minde- Korngröße bestimmte Porendurchmesser in der Elekstens
eine Elektrode aus gepreßtem, katalytisch io trode ist nach unten begrenzt durch den Porendurchaktivem,
pulverförmigem Material besteht und messer in der anliegenden Folie (Deckschicht), denn
das poröse Stützgerüst mit einem wäßrigen Elek- nur wenn die Poren in der Elektrode gröber bleiben
trolyten gefüllt und mit Zu- und Abführungen für als die Poren in der Deckschicht ist es möglich, die
die Zirkulation des Elektrolyten versehen ist, Dreiphasengrenze durch Gasdruckvorgabe im aktinach
Hauptpatent 1421375, dadurch ge- 15 ven Bereich einzustellen. In diesem Sinne wurden
kennzeichnet, daß das pulverförmige Mate- gute Ergebnisse mit Korngrößen zwischen5 und
rial (11) gemeinsam mit einem Bindemittel (12) 100 μ erzielt.
in einer porösen Schicht (10) von 1 μ bis 1 mm Das Katalysatorpulver, das auch als Katalysator-Dicke
auf die Folie (13) aufgepreßt ist und daß schlamm bezeichnet werden kann, weil es teilweise
die' Folie (13) 0,02 bis 1 mm stark, porös und im 20 mit dem Elektrolyten benetzt ist, wird bei der Her-Betrieb
mit dem Elektrolyten gefüllt ist. stellung der Elektrode mittels eines Netzes und/oder
2. Verfahren zur Herstellung einer elektroche- Siebes an das Stützgerüst angepreßt. Dies kann beimischen
Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekenn- spielsweise geschehen, indem das Katalysatorpulver
zeichnet, daß Katalysatorpulver und Bindemittel auf einem Sieb gleichmäßig verteilt wird (Belegungsvermischt
und bei Temperaturen von 50 bis 25 dichte beispielsweise 0,05 bis 1 g/cm2), das Stützge-500°
C und leichtem Druck mit der Folie ver- rüst mit der Deckschicht auf die Pulverschicht aufgebunden
werden. legt wird und anschließend Sieb und Stützgerüst ver-
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- schraubt werden.
kennzeichnet, daß der Mischung von Katalysator- Während das Netz bzw. Sieb, das zum Anpressen
pulver und Bindemittel zur Erhöhung der Porosi- 30 des Katalysatorpulvers an das Stützgerüst dient, elektät
ein Füllstoff beigemengt und nach der War- trisch gut leitend sein soll, werden an die elektrische
mebehandlung wieder herausgelöst wird. Leitfähigkeit des Katalysatorpulvers selbst keine gro-
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ßen Ansprüche gestellt. Das Pulver kann beispielsgekennzeichnet,
daß das Katalysatorpulver unter weise hundertmal schlechter (elektronisch) leiten als
Beifügung von Glaspulver auf eine Glasfritte ge- 35 das Netz bzw. Sieb. Für letzteres sind elektronisch
sintert wird. gut leitende Materialien geeignet, die weder vom jeweiligen Reaktionsgas noch — für den Fall, daß eine
Elektrolytüberschwemmung eintritt — vom Elektro-
lyten angreifbar sind. Als brauchbar haben sich unter
40 anderem Nickel, Platin, Silber, Tantal und Titan erwiesen.
Auf das das Katalys'atorpulver der Elektrode hal-
Die Erfindung betrifft eine elektrochemische Zelle fende Netz kann als Abstandshalter zu dem die elekmit
einem zwischen dünnen Elektroden angeordne- trochemische Zelle abschließenden Metallblech ein
ten porösen Stützgerüst, wobei wenigstens zwischen 45 zweites (äußeres) Netz aufgelegt sein, das aus beliebieiner
Elektrode und dem Stützgerüst eine gasdichte gern, beispielsweise elektronisch leitendem, unter den
und elektrolytisch leitende Folie mit einem Wider- Betriebsbedingungen der elektrochemischen Zelle
stand unterhalb 5 Ω · cm2 angebracht ist, mindestens beständigem Material hergestellt sein kann und eine
eine Elektrode aus gepreßtem, katalytisch aktivem, Maschenweite und Dicke besitzt, die um ein Mehrfapulverförmigem
Material besteht und das poröse 50 ches größer sind als die der erstgenannten (inneren)
Stützgerüst mit einem wäßrigen Elektrolyten gefüllt Netze. Das äußere Netz kann aus zwei Schichten ver-
und mit Zu- und Abführungen für die Zirkulation schiedener Dicke und Maschenweite bestehen, von
des Elektrolyten versehen ist. denen dasjenige mit den engeren Maschen am inne-
Durch die Anordnung einer Folie, die auch als ren Netz anliegt. Das äußere Netz kann zweierlei
Deckschicht bezeichnet werden kann, zwischen Elek- 55 Aufgaben erfüllen, nämlich erstens das innere Netz
trode und Stützgerüst wird die Gefahr eines Gas- stützen und zweitens einen Raum zwischen den Netzdurchtrittes
aus dem Gasraum der Elektrode in das maschen für die Zufuhr des jeweiligen Reaktionsgaden
Elektrolyten führende Stützgerüst vermindert ses zur Pulverelektrode freihalten. Dieses Netz muß
und die Möglichkeit geschaffen, den geeigneten Gas- also sowohl parallel zur Elektrodenfläche als auch
druck zur Einstellung der Dreiphasengrenze für 60 senkrecht dazu leicht gasdurchlässig sein. Außerdem
beide Elektroden in unabhängiger Weise zu wählen. kann das äußere Netz, wenn es elektrisch leitend ist,
Das pulverförmige Katalysatormaterial der Elek- die Stromabfuhr aus der elektrochemischen Zelle
trode (Pulverelektrode) soll so geartet sein, daß es übernehmen.
weder vom Elektrolyten noch von dem jeweiligen Bei Einbau einer gasdichten Folie auf nur einer
Reaktionsgas zerstört bzw. seiner katalytischen 65 Seite des Stützgerüstes der Zelle muß der Elektrolyt-Eigenschaften
beraubt wird. Es kann beispielsweise raum unter dem Druck der nicht mit der Folie verseaus
Raney-Nickel, Silber, Raney-Silber, DSK-Mate- henen Seite des Stützgerüstes stehen. Wenn dagegen
rial oder katalysatorimprägnierter Kohle, wie mit auf beiden Seiten des Stützgerüstes eine Folie einge-
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES0091058 | 1964-05-14 | ||
DES0095327 | 1965-02-05 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1546717A1 DE1546717A1 (de) | 1970-03-26 |
DE1546717B2 DE1546717B2 (de) | 1973-11-22 |
DE1546717C3 true DE1546717C3 (de) | 1974-06-27 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (7)
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BE (1) | BE663849A (de) |
CH (2) | CH464299A (de) |
DE (1) | DE1546717C3 (de) |
GB (2) | GB1108611A (de) |
NL (2) | NL149332B (de) |
SE (1) | SE338384B (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2914094A1 (de) * | 1979-04-07 | 1980-10-09 | Kernforschungsanlage Juelich | Poroese nickelelektrode fuer alkalische elektrolysen, verfahren zur herstellung derselben und deren verwendung |
DE3041823A1 (de) * | 1980-11-06 | 1982-05-13 | Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich | Elektrolysezelle mit elektrolytdurchstroemter zwischenkammer |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3981749A (en) * | 1966-11-30 | 1976-09-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Gas diffusion electrode for a battery |
US3655547A (en) * | 1969-08-27 | 1972-04-11 | Lockheed Aircraft Corp | Electrochemical cell having a bipolar electrode |
DE2032549A1 (de) * | 1970-07-01 | 1972-01-05 | Siemens Ag | Elektrode für elektrochemische Zellen und Verfahren zu ihrer Herstellung |
CA970822A (en) * | 1970-07-30 | 1975-07-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Fibrous electrode containing non-uniform distribution of catalyst for electrochemical cells |
DE2208632C3 (de) * | 1972-02-24 | 1981-07-30 | Battelle-Institut E.V., 6000 Frankfurt | Verfahren zur Herstellung von kohlehaltigen Gaselektroden mit hydrophober Rückschicht |
GB1486061A (en) * | 1974-01-30 | 1977-09-14 | Siemens Ag | Hybrid cell electrode |
US4210501A (en) * | 1977-12-09 | 1980-07-01 | General Electric Company | Generation of halogens by electrolysis of hydrogen halides in a cell having catalytic electrodes bonded to a solid polymer electrolyte |
DE2844496C2 (de) * | 1977-12-09 | 1982-12-30 | General Electric Co., Schenectady, N.Y. | Verfahren zum Herstellen von Halogen und Alkalimetallhydroxiden |
DE2835506C2 (de) * | 1978-08-12 | 1981-11-19 | Deutsche Automobilgesellschaft Mbh, 3000 Hannover | Biporöse Raney-Nickel-Elektrode und Verfahren zu deren Herstellung |
EP0051845B1 (de) * | 1980-11-06 | 1984-09-19 | Forschungszentrum Jülich Gmbh | Elektrolysezelle mit elektrolytdurchströmter Zwischenkammer und dafür geeignete Zwischenkammerstruktur |
US4410607A (en) * | 1981-09-17 | 1983-10-18 | Arons Richard M | Porous electrode preparation method |
EP0106605A1 (de) * | 1982-09-30 | 1984-04-25 | Engelhard Corporation | Brennstoffzelle mit Elektrolyt-Matrixanordnung aus Schichten unterschiedlicher Porosität und Elektrolyten-Zuführungssystem |
US4435267A (en) * | 1982-10-08 | 1984-03-06 | Exxon Research And Engineering Co. | Gas percolation barrier for gas fed electrode |
US4513066A (en) * | 1983-03-30 | 1985-04-23 | Prutec Limited | Thin-film, high pressure fuel cell |
DE3708296A1 (de) * | 1987-03-14 | 1988-09-22 | Deutsche Automobilgesellsch | Verfahren zur herstellung von katalysatorelektroden mit strukturell verbundenem traegerkoerper und geeignete katalysatorsuspension |
EP1085260A1 (de) * | 1999-09-15 | 2001-03-21 | XCELLSIS GmbH | Verdampfer |
JP4506259B2 (ja) * | 2004-04-23 | 2010-07-21 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池用電解質層、燃料電池、および燃料電池用電解質層の製造方法 |
FR2973044B1 (fr) | 2011-03-22 | 2015-01-16 | Cleanea | Cellule electrochimique symetrique |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL132907C (de) * | 1961-05-08 | 1900-01-01 | ||
US3235473A (en) * | 1961-12-26 | 1966-02-15 | Pullman Inc | Method of producing fuel cell electrodes |
BE636588A (de) * | 1962-08-28 | |||
US3385780A (en) * | 1964-07-10 | 1968-05-28 | Exxon Research Engineering Co | Porous dual structure electrode |
-
1965
- 1965-02-05 DE DE1546717A patent/DE1546717C3/de not_active Expired
- 1965-03-26 NL NL656503896A patent/NL149332B/xx unknown
- 1965-04-21 CH CH552565A patent/CH464299A/de unknown
- 1965-05-10 GB GB19725/65A patent/GB1108611A/en not_active Expired
- 1965-05-13 BE BE663849D patent/BE663849A/xx unknown
-
1966
- 1966-01-27 CH CH112866A patent/CH523093A/de not_active IP Right Cessation
- 1966-02-01 US US524225A patent/US3480538A/en not_active Expired - Lifetime
- 1966-02-02 GB GB4690/66A patent/GB1129124A/en not_active Expired
- 1966-02-03 NL NL6601391A patent/NL6601391A/xx not_active Application Discontinuation
- 1966-02-04 SE SE01456/66A patent/SE338384B/xx unknown
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2914094A1 (de) * | 1979-04-07 | 1980-10-09 | Kernforschungsanlage Juelich | Poroese nickelelektrode fuer alkalische elektrolysen, verfahren zur herstellung derselben und deren verwendung |
US4300993A (en) | 1979-04-07 | 1981-11-17 | Kernforschungsanlage Julich Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | Method of making a porous nickel electrode for alkaline electrolysis processes and resulting product |
DE3041823A1 (de) * | 1980-11-06 | 1982-05-13 | Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich | Elektrolysezelle mit elektrolytdurchstroemter zwischenkammer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CH523093A (de) | 1972-05-31 |
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GB1108611A (en) | 1968-04-03 |
NL149332B (nl) | 1976-04-15 |
BE663849A (de) | 1965-09-01 |
GB1129124A (en) | 1968-10-02 |
US3480538A (en) | 1969-11-25 |
CH464299A (de) | 1968-10-31 |
NL6601391A (de) | 1966-08-08 |
DE1546717B2 (de) | 1973-11-22 |
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