DE1546728C3 - Verfahren zur Herstellung eines silberhaltigen pulverförmiger! Katalysators für Sauerstoffelektroden - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines silberhaltigen pulverförmiger! Katalysators für Sauerstoffelektroden

Info

Publication number
DE1546728C3
DE1546728C3 DE1546728A DE1546728A DE1546728C3 DE 1546728 C3 DE1546728 C3 DE 1546728C3 DE 1546728 A DE1546728 A DE 1546728A DE 1546728 A DE1546728 A DE 1546728A DE 1546728 C3 DE1546728 C3 DE 1546728C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
silver
nickel
oxygen
electrode
electrodes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE1546728A
Other languages
English (en)
Other versions
DE1546728A1 (de
DE1546728B2 (de
Inventor
Harald Becker
Hans H. V. Dipl.-Chem. Dr. Doehren
Margarete 6000 Nieder Eschbach Jung
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
VARTA Batterie AG
Original Assignee
VARTA Batterie AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by VARTA Batterie AG filed Critical VARTA Batterie AG
Publication of DE1546728A1 publication Critical patent/DE1546728A1/de
Publication of DE1546728B2 publication Critical patent/DE1546728B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE1546728C3 publication Critical patent/DE1546728C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/86Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B5/00Water
    • C01B5/02Heavy water; Preparation by chemical reaction of hydrogen isotopes or their compounds, e.g. 4ND3 + 7O2 ---> 4NO2 + 6D2O, 2D2 + O2 ---> 2D2O
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/075Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound
    • C25B11/081Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound the element being a noble metal
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)

Description

und gegebenenfalls zu reduzieren. Es stellte sich aber heraus, daß man diese metallischen Katalysatoren vor dem Pressen und Sintern mit Stützgerüstmaterial vermischen muß, wenn man frei tragende Elektroden erhalten will.
Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines katalytisch hochaktiven pulverförmigen Katalysators zu entwickeln, welcher, wie beispielsweise Nickel, Wasserstoff zu sorbieren vermag. Das Katalysatorpulver soll weiterhin seine hohe Aktivität über lange Zeit erhalten und es soll ohne besonders hohen Aufwand zu Elektroden verarbeitet werden können, die eine hohe mechanische Festigkeit besitzen, ohne daß das Katalysatorpulver selbst bei der Elektrodenherstellung in seinen Eigenschaften beeinträchtigt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Metallpulver, insbesondere Nickelpulver in Säure suspendiert und unter gleichzeitiger Wasserstoffaufnahme angelöst wird, daß der Suspension anschließend eine Silberionen enthaltende Lösung und danach eine für die Reduktion dieser Ionen zu Metall ausreichende Menge an Reduktionsmittel zugegeben wird zur Bildung einer die Oberfläche der Metallpulverpartikeln zumindest teilweise abdeckenden, Silber enthaltenden Oberflächenschicht und daß der Niederschlag abgetrennt und getrocknet wird.
Die angelöste oder angeätzte Oberfläche der einzelnen Metallpulverkörnchen ist dann ganz oder doch zum größten Teil mit einer innig anhaftenden Schicht belegt, die aus einem Gemisch besteht, das stets Silber, daneben aber auch das gleiche Metall oder Verbindungen dieses Metalls enthält, aus dem die Pulverkörnchen aufgebaut sind.
Es ist vorteilhaft, nach der Zugabe eines Reduktionsmittels Hydroxylionen zuzugeben und das.aus dem Niederschlag hergestellte Pulver mit einem gasförmigem Reduktionsmittel zu behandeln.
Werden an Elektroden, die aus dem Katalysatorpulver bestehen oder deren katalysierende Schichten das Katalysatorpulver enthalten, höhere Ansprüche gestellt, was beispielsweise dann der Fall ist, wenn sie als Sauerstoffreduktions-Elektroden in einem Brennstoffelement mit verunreinigter Luft betrieben werden sollen, so ist es vorteilhaft, wenn die Belagschicht der Metallkörnchen neben deren Material und Silber zusätzlich an sich bekannte, die Sauerstoffaktivierung fördernde Katalysatoren, wie Palladium, Platin, Osmium, Cer und Gold, enthält. Fast immer genügt dazu eine Menge, die 10 Gewichtsprozent des Belagschichtmaterials nicht überschreiten.
Damit bei Verwendung in Brennstoffelementen elektrische Überbelastung oder ein Ausfall der Gasversorgung mit ihren nachteiligen Folgen keine Dauerschäden hervorrufen, enthält der Belag der Metallkörner zweckmäßig bis zu 5 Gewichtsprozent Kupfer oder Kupferverbindungen.
Es sind viele Metalle bekannt, die die Eigenschaft aufweisen, Wasserstoff zu sorbieren und ihn zumindest bei der Aufnahme und Abgabe zu aktivieren. Praktisch alle metallischen Hydrierungs- und Dehydrierungskatalysatoren weisen dieses Verhalten auf. Für die bereits erwähnte Verwendung der erfindungsgemäßen Elektrode ist es aber außerdem erforderlich, daß das Metallpulver gegenüber dem Elektrolyten beständig ist. Ist dieser saurer Natur, so lassen sich bei den elektrochemischen Arbeitsbedingungen nur Edelmetalle verwenden. Für im alkalischen Medium eingesetzte Sauerstoffelektroden sind dagegen Nickel- und Eisenpulver sowie Legierungen dieser Metalle vorzüglich geeignet, da sie nicht nur alkalibeständig sind, sondern auch leicht angeätzt werden können und dabei größere Mengen Wasserstoff sorbieren. Obgleich die beiden Metalle viel billiger als die Edelmetalle sind, kann man die Kosten für das Elektroden-Ausgangsmaterial nochmals senken, indem man feste oder — bevorzugt — poröse Trägermaterialien,
ίο wie Aluminiumoxid, Magnesiumoxid und laugenfeste Silikate auf bekannte Weise mit den genannten Metallen überzieht
Bei den Belagschichtzusätzen muß man darauf achten, daß der Silberanteil nicht zu gering wird; sehr gute Leistungen zeigt die Sauerstoffelektrode, wenn der Silberanteil in der Belagschicht überwiegt.
Soll die Elektrode in einem Brennstoffelement
Verwendung finden, bei dem das Oxidationsmittel durch den Elektrolyten an die Elektrode gebracht
ao wird, so kann man poröse Platten oder Siebe als Stützflächen verwenden, zwischen denen das an der Oberfläche erfindungsgemäß beschichtete Pulver liegt. Weiterhin ist es manchmal vorteilhaft, das eigentliche Elektrodenmaterial auf der Oberfläche einer elektrisch leitenden Trägerfolie oder -platte aufzusintern. Dergleichen Elektroden eignen sich nicht nur für den vorgenannten Zweck, sondern lassen sich auch sehr gut in Elektrolyseuren und Schwerwasser-Anlagen verwenden.
Bei Primärelementen, insbesondere bei Trockenelementen, verleiht der Zusatz der erfindungsgemäß hergestellten Metallpartikeln zum Depolarisator dem Element die Eigenschaft, höhere Ströme als sonst abgeben zu können.
Soll die gesinterte Elektrode als Gas-Diffusionselektrode in einem Brennstoffelement betrieben werden, so kann man sie zwar nach einer Behandlung mit Hydrierungsmitteln als Einschicht-Elektrode verwenden; zweckmäßiger ist es aber zur Zeit noch, sie an denjenigen Bereichen, die mit dem flüssigen Elektrolyten in Berührung gelangen würden, mit einer Auflage zu versehen, deren Poren kleiner als die der Elektrode sind. Das Brennstoffelement kann dabei so aufgebaut sein, daß praktisch der gesamte Elektrolyt in den feinporigen Auflagen aufgesogen ist. Es ist übrigens nicht nötig, die Elektrode zu sintern und zu pressen. Man kann sie selbst als Gas-Diffusionselektrode in Pastenform verwenden, wenn sie zwischen zwei Schichten eingebracht wird, die nur die Forderung erfüllen müssen, daß entweder die zum Elektrolyten weisende Schicht kleinere Poren als die Paste oder die zum Gasraum weisende Schicht wesentlich größere Poren als die Paste aufweist.
Bei der Herstellung von Elektroden ist vor allem darauf zu achten, daß das der Elektrode mechanische Festigkeit verleihende Metallpulver unter Einbau von Wasserstoff an seiner Oberfläche angelöst wird. Als vorzügliches Ausgangsmaterial hat sich Nickelpulver, allein oder im Gemisch mit Eisen und/oder Kobalt, bewährt. In der einfachsten Form kann das Nickel als Carbonylnickelpulver eingesetzt werden; doch eignet sich genauso gut aus Nickelverbindungen durch Reduktion gewonnenes oder auch elektrolytisch abgeschiedenes Nickelpulver. Besonders günstig ist ein oberflächenreiches Pulver, da es den Wasserstoff schneller sorbiert und nach der Belegung mit Silber eine große katalytisch wirksame Oberfläche besitzt, die auch noch in der fertigen Elektrode vorliegt, da
5 6
das Sintern oberflächenreicher Partikeln bei niedri- behandeln. Nach vorläufigen Ergebnissen liefern der-
geren Temperaturen als sonst üblich, vorgenommen art vorbehandelte Pulver Elektroden, die bei Be-
werden kann. lastungen mit geringen Stromdichten ein höheres
Das Anätzen erfolgt zweckmäßig durch Behänd- Potential einstellen.
lung mit sauren Lösungen. Grundsätzlich gelingt es 5 Soll das gewonnene Pulver als Ausgangsmaterial
auch durch Mischen des Metallpulvers mit sauren für Gas-Diffusionselektroden benutzt werden, so ist
Salzen und anschließendes Erwärmen, doch verläuft es vorteilhaft, ihm in bekannter Weise Porenbildner
der Ätzvorgang dabei nicht so gleichmäßig wie in zuzumischen, wodurch die Porosität gesteuert und
Flüssigkeiten. Als Ätzmittel haben sicti vor allem gegebenenfalls ein zusätzlicher Porengrößenbereich
nichtoxidierende Säuren bewährt. Ganz besonders io erzeugt werden kann.
geeignet sind Essigsäure, Ameisensäure, Oxalsäure Die beiden Figuren zeigen als Diagramme das elek- und verdünnte Schwefelsäure. Oxidierende Säuren trochemische Verhalten von mit nach der Erfindung müssen in einer entsprechenden Verdünnung benutzt hergestelltem Katalysatorpulver aufgebauten Sauerwerden. Neben der Konzentration der Säuren ist auch Stoffelektroden.
die Behandlungsdauer und -temperatur von Bedeu- 15 In F i g. 1 sind drei Kurven eingetragen, durch die
tung; es bereitet dem Fachmann jedoch keinerlei Elektroden verschiedener Zusammensetzung gekenn-
Schwierigkeiten, den für jede Säure brauchbaren Be- zeichnet sind.
reich zu ermitteln. Nach dem Anlösen der suspen- Kurve 1 ist mit einer Einschicht-Elektrode ermittelt dierten Metallpartikeln, die dabei ihr Volumen mehr worden, die aus versilbertem Carbonylnickel (Silberoder weniger vergrößern und gleichzeitig ihre Farbe 30 anteil 25 Gewichtsprozent) besteht Als Elektrolyt wechseln, läßt man die Lösung abkühlen, falls bei diente 6 π NaOH von 17° C. Die Elektrode wurde mit höheren Temperaturen gearbeitet wurde. Anschlie- Luft unter einem Überdruck von 1 at betrieben; ßend wird die Silber-Ionen enthaltende Lösung hin- leichtes Gasen der Elektrode auf der Elektrolytseite zugefügt. Dabei ändert sich wiederum die Farbe der wurde in Kauf genommen.
Metallpartikeln, während gleichzeitig ihr Volumen as Kurve 2 zeigt das mit einer Zweischicht-Elektrode wieder schrumpft. Vermutlich hat sich durch den von erhaltene Ergebnis, deren sehr feinporige Deckden Partikeln abgegebenen Wasserstoff ein Teil der schicht aus Carbonylnickel besteht. Die dahinterlie-Silber-Ionen als Silberkeime auf der aktivierten Par- gende katalytisch aktive Schicht besteht aus versiltikelnoberfläche niedergeschlagen. Man fügt nun eine bertem Carbonylnickel (Silberanteil 22,86 Gewichtsausreichende Menge an Reduktionsmitteln hinzu und 30 prozent). Die Elektrode wurde in 6 π KOH bei 18° C stellt einen pH-Wert in der Nähe des Neutralpunktes mit technisch reinem Sauerstoff unter einem Druck ein. Dabei schlägt sich das gesamte Silber unter Ein- von 1 atü betrieben.
Schluß der sonst noch in der Lösung vorhandenen Kurve 3 zeigt die mit einer ähnlich aufgebauten
Metallionen auf den Pulverteilchen nieder. Sauerstoffelektrode ermittelten Werte. Feinporöse in-
Suspendiert man dagegen nicht angeätztes Metall- 35 aktive Deckschicht und katalytisch wirksame Schicht pulver in einer Lösung von Silberionen und gibt an- weisen als Grundstoff Carbonylnickel auf. Das oberschließend ein Reduktionsmittel hinzu, so schlägt flächenreiche Carbonylnickelpulver der wirksamen sich nur ein Teil des Silbers auf dem Metallpulver ab. Schicht ist diesmal mit einem Belag umgeben, der
Als Reduktionsmittel haben sich besonders Hy- neben Silber auch Palladium enthält (19,72% Ag;
drazin und die löslichen Boranate bewährt, jedoch 40 0,68% Pd; Rest Ni). Die Temperatur der als Elek-
gelingt die Ausfällung des Silbers auf das angeätzte trolyt verwendeten 6 η KOH lag bei 19° C bis 20° C.
Metallpulver auch bei Verwendung wohlfeiler Reduk- Als Betriebsgas wurde technisch reiner Sauerstoff
tionsmktel, wie beispielsweise Glykol und Formalin; unter einem Druck von 1 atü benutzt. Die Elektrode
in diesem Falle ist es aber ratsam, zur Vervollstän- liefert bei kleineren Stromdichten ein deutlich besse-
digung der Fällung so lange Lauge zuzugeben, bis ein 45 res Potential als die durch Kurve 2 gekennzeichnete
pH-Wert von 7 oder kurz darunter, beispielsweise 6,5, Elektrode,
erreicht wird. F i g. 2 zeigt deutlich den Einfluß der Betriebs-
Um besonders leistungsfähige Sauerstoffelektroden temperatur auf die elekrochemischen Eigenschaften
zu erhalten, empfiehlt es sich, vor der Ausfällung des einer Elektrode mit dem erfindungsgemäß hergestell-
Silbers der Lösung Kupferionen zuzusetzen. Falls ge- 50 ten Katalysator und beweist, welche vorzüglichen
wünscht oder gemäß dem vorgesehenen Einsatz er- elektrochemischen Werte mit dieser Elektrode erhal-
forderlich, setzt man — ebenfalls vor der Fällung — ten werden können. Das in der Elektrode enthaltene
die Ionen bekannter, die Sauerstoffaktivierung er- Nickelpulver wurde nach dem Anätzen mit einer
leichternde Katalysatormetalle hinzu, die dann bei Belagschicht versehen, die neben Silber auch Kupfer
der Reduktion der Silberionen in innigem Gemisch 55 enthält; die Ionen beider Katalysatormetalle wurden
mit dem Silber auf dem angeätzten Metallpulver nie- nach dem Anätzen des Pulvers mit verdünnter
dergeschlagen werden. Schwefelsäure als gemeinsame Lösung der entspre-
Nach dem Isolieren der Fällung wird diese ausge- chenden Aminkomplexe zugegeben. Die Gesamtwaschen und getrocknet. Ein Zerkleinern des Pulver- analyse des Materials der katalytisch aktiven Schicht kuchens ist in der Regel nicht erforderlich; bei der 60 zeigte, daß neben 74,9% Nickel noch 22,96% Silber Herstellung von versilbertem Nickelpulver bleibt bei- und 1,58 % Kupfer vorlagen.
spielsweise das Pulver gleichmäßig fein, es braucht Die Kurven AA, AB und AC wurden bei 170C,
für die weitere Verarbeitung weder gemahlen und ge- 40° C bzw. 60° C aufgenommen. Technisch reiner
siebt noch gesichtet zu werden. Sauerstoff wurde unter einem Überdruck von 1 at
Manchmal kann es zweckmäßig sein, das getrock- 65 zugeführt. Als Elektrolyt diente 5 π KOH. Bei einer nete Pulver mit einem gasförmigen Reduktionsmittel, Betriebstemperatur von 60° C konnte die Elektrode insbesondere Wasserstoffgas bei höheren Temperatu- mit 800 mA/cm2 belastet werden, ohne daß die Polaren, vor allem im Bereich von 180 bis 500° C, zu risation einen Wert von etwa 400 mV überschritt.
Beispiel:
140 cm3 Eisessig werden mit 21 Wasser verdünnt und anschließend nach der Zugabe von 200 g grauschwarzem Carbonylnickelpulver zum Kochen ge- s bracht. Etwa 10 bis 15 Minuten nach dem ersten Aufkochen bläht sich das Pulver unter anfangs geringfügiger Wasserstoffentwicklung und gleichzeitiger Wasserstoffaufnahme durch das Nickel, das dabei eine tief schwarze Farbe annimmt, auf; das Nickelpulver stellt während dieser Behandlung das Wasserstoffpotential ein. Nebenher sind 60 g Silber in der stöchiometrischen Menge Salpetersäure gelöst worden. Beide Lösungen werden nach dem Abkühlen vereinigt. Unter kräftigem Umrühren wird nun zur Gesamtlösung 100 cm3 40%ige Formalinlösung unter langsamen Eingießen hinzugegeben, wobei ein Farbumschlag nach graugrün hin beobachtet wird. Anschließend tropft man so lange 1 η KOH zu, bis die Lösung einen pH-Wert von etwa 6,8 bis 6,9 aufweist; ao danach wird die überstehende Lösung dekantiert, der Niederschlag nach dem Spülen mit Wasser filtriert, gewaschen und anschließend getrocknet. Man erhält einen Kuchen, der bereits beim Berühren zerfällt. Das Produkt kann sofort verwendet werden.
Als Arbeitsschichtmaterial nimmt man 17 g eines Gemisches aus einem Teil Ammoniumcarbonat und fünf Teilen des soeben hergestellten Elektrodenmaterials. Als Deckschichtmaterial kann man 3 g des Elektrodenmaterials ohne Ammoniumcarbonat-Zusatz verwenden. Einfacher und billiger ist es, Carbonylnickelpulver an seiner Stelle zu nehmen. Das pulverförmige geschichtete Material wird mit einem Druck von 1 t/cm2 gepreßt und in den Sinterofen gebracht. Man erhitzt auf 100 bis 130° C und hält diese Temperatur etwa 30 Minuten lang, damit das in Ammoniak und Kohlendioxid zerlegte Ammoniumcarbonat langsam entweichen kann, da sonst Risse und Brüche in der Deckschicht entstehen. Anschließend erhöht man innerhalb von 15 Minuten die Temperatur auf 180° C und sintert erst dann 30 Minuten lang bei 550° C. Das elektrochemische Verhalten einer nach dieser Vorschrift angefertigten Elektrode ist in der Fig. 1, Kurve2, aufgenommen worden.
Um die Oberflächenschicht auch mit Kupfer zu versehen, werden insgesamt 60 g Silber in Salpetersäure gelöst und dazu eine Lösung von 10 g Cu(NO3)2 · 6 H2O hinzugefügt. Anschließend wird der Lösung so lange Ammoniak zugesetzt, bis sie klar ist und dann zu einem aufgeschlämmten Gemisch aus angeätztem Carbonylnickel und Carbonyleisen gegeben. Unter kräftigem Rühren wird die Formalinlösung auf einmal zugesetzt. Als diese Lösung mit 1 η KOH auf den vorgeschriebenen pH-Wert eingestellt wird, zeigt sich, daß dabei das vorher hinzugefügte Ammoniak — besonders bei kräftigem Rühren — wieder ausgetrieben wird.
Sauerstoffelektroden mit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltem Katalysatorpulver weisen ganz wesentliche Vorzüge auf, die bisher noch nicht bei einem Elektrodentyp vereint werden konnten:
1. Die Elektroden zeigen eine gesteigerte elektrochemische Wirksamkeit.
2. Durch den Einbau von sich beim Ätzen des Partikel-Materials bildenden Verbindungen wird der bei Silber besonders leicht anlaufende »Alterungsprozeß«, der durch die Vernichtung katalytisch aktiver Bereiche gekennzeichnet ist, wesentlich hinausgeschoben.
3. Durch Verwendung von sogenannten Carbonyl-Leichtbaupulvern und/oder metallisierten Füllmaterialien erhält man spezifisch leichte Elektroden.
4. Die Elektroden besitzen eine bemerkenswert hohe mechanische Festigkeit, da die Oberflächenschicht der Metallpartikeln duktil ist.
5. Die Oberflächenschicht haftet erstaunlich fest auf den Partikeln, wahrscheinlich deshalb, weil diese Schicht aus den Spalten des Ätzgefüges der Partikeln herauswächst.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 409549/143

Claims (4)

1 2 halten bleiben, um einen sonst sich unweigerlich einPatentansprüche: stellenden Abfall der katalytischen Wirkung zu verhindern. Erst nach dem Sintern des Pulvergemisches
1. Verfahren zur Herstellung eines silberhalti- zu einem festen Körper wird durch Reduktion metalgen pulverförmigen Katalysators mit zusätzlichem S lisches Silber im Gerüst erzeugt. Die entstehende Aufnahmevermögen für Wasserstoff zur Verwen- Elektrode besteht daher aus nebeneinander vorhandung in Sauerstoffelektroden für elektrochemische denen Körnern aus Silber und aus Nickel.
Vorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, Weiterhin ist es aus der BE-PS 648 626 bekannt, daß ein Metallpulver, insbesondere Nickelpulver, durch Sintern von Nickel und Silberoxid einen Formin Säure suspendiert und unter gleichzeitiger Was- io körper herzustellen, den man anschließend durch eine serstoffaufnahme angelöst wird, daß der Suspen- reduzierende Behandlung in aktives Nickel und mesion anschließend eine Silberionen enthaltende tallisches Silber umwandelt, wobei dann die Nickel-Lösung und danach eine für die Reduktion dieser und Silberkörner nebeneinander vorliegen.
Ionen zu Metall ausreichende Menge an Reduk- Aus der DT-AS 1167 406 ist eine Sauerstoffelektionsmittel zugegeben wird zur Bildung einer die i% trode zu als bekannt entnehmen, die — eingebettet Oberfläche der Metallpulverpartikeln zumindest in ein Stützgerüst — Raneysilber enthält. Raneysilber teilweise abdeckenden, Silber enthaltenden Ober- enthaltende Doppelskelett-Katalysator-Elektroden, die flächenschicht und daß der Niederschlag abge- bei mechanisch stabilen Elektroden etwa 40 Getrennt und getrocknet wird. wichtsprozent Silber enthalten, sind aber verhältnis-
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- so mäßig teuer und von anderen nötigen Verfahrenskennzeichnet, daß nach der Zugabe eines Reduk- schritten abgesehen, erfordert die Aktivierung der tionsmittels Hydroxylionen zugegeben werden. Raneysilber-Legierung im Elektrodengerüst viel Zeit.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, Aus der US-PS 3 110 622 und der US-PS 3 116 165 dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Nieder- sind Verfahren zum Imprägnieren und Ätzen von schlag hergestellte Pulver mit einem gasförmigen as Nickelplatten bekannt. Als Katalysatormaterial wird Reduktionsmittel behandelt wird. dabei nur die Gruppe der sogenannten Platinmetalle
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, aufgeführt. Die Platinmetall-Ionen, insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffakti- Palladium-Ionen enthaltende Lösung ist stark sauer, vierung fördernde Katalysatoren und/oder Kupfer In Berührung mit der porösen Nickelplatte wird vor der Zugabe der Reduktionsmittel in Ionen- 3° durch einen Zementationsprozeß Nickel in Lösung form der Reduktionslösung zugefügt werden. geschickt und dafür Palladium auf der Platte abgeschieden. Anschließend wird die Temperatur des Bades erhöht, so daß die stark saure Lösung weiteres Nickel auflöst und die Oberfläche der porösen Platte
35 anätzt. Daraufhin wird die Platte aus dem Bad entfernt und gewaschen, bevor sie in ein neues Imprägnierungsbad der gleichen Zusammensetzung eingebracht wird. Durch den zwischengeschalteten Wasch-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- prozeß werden sämtliche Nickel-Ionen entfernt und lung eines silberhaltigen pulverförmigen Katalysators *o es entsteht eine aktive Elektrode, bei der auf einem mit zusätzlichem Aufnahmevermögen für Wasserstoff porösen Nickelgerüst Platin — oder Palladium — zur Verwendung in Sauerstoffelektrodea für elektro- schwarz abgeschieden ist.
chemische Vorrichtungen. % ·■ Gemäß der DT-PS 1 249 962 wird bei der Herstel-
Eine Elektrode mit diesem Katalysator eignet sich lung elektrolytabweisender Elektroden vor der Hyvorzüglich als Sauerstoffauflösungs- und -abschei- 45 drophobierung eine poröse Platte aus Nickel mit einer dungselektrode in elektrochemischen Vorrichtungen, Lösung von Silberacetat und Nickelformiat in Äthylwie Schwerwasser-Anreicherungsanlagen, Elektroly- glycol beschichtet und für 15 Minuten auf 250ö C seuren, Elektrodialyseuren, Primärelementen und be- erwärmt. Bei dieser Behandlung entsteht auf der sonders in Brennstoffelementen. Oberfläche des porösen Gerüstes eine Schicht, die
Seit langem benutzt man bevorzugt Silber oder 50 etwa gleiche Anteile an Silber und Nickel aufweist. Verbindungen des Silbers in der unterschiedlichsten Auch hier sind die Sinterstellen in der porösen Platte Form als Katalysatormaterial, wenn es sich um die stets frei von Katalysatormaterial, da die poröse Platte elektrochemische Gewinnung oder um die Nutzbar- vor Aufbringen des nickelhaltigen Silberüberzuges machung von Sauerstoff, sauerstoffhaltigen Gasen hergestellt wurde.
und Sauerstoff abgebenden chemischen Verbindun- 55 Elektroden, bei denen das metallische Silber durch gen unter Lieferung elektrischer Energie handelt. thermische Zersetzung einer Verbindung auf dem
Beispielsweise beschreibt die FR-PS 1 368 560 ein Trägermaterial abgeschieden wird, sind ähnlich wie Verfahren zum Versilbern von porösen Trägern, ins- massive Silber-Elektroden nur für Vorrichtungen besondere einer Nickelplatte, mit Silbersalzen, wobei brauchbar, bei denen das Silber nur mehr abgedie Versilberung über die Stufe des Silbercarbonats 60 schwächt katalytische Funktionen zu übernehmen erfolgt. Dabei ist an den Sinterstellen zwischen den braucht; dies ist beispielsweise bei unter Druck und Nickelkörnern kein Silber vorhanden; außerdem ent- bei Temperaturen um 200° C und höher betriebenen hält der Silberüberzug kein Material aus dem porösen Brennstoffelementen der Fall.
Träger. Man hat auch bereits vorgeschlagen, zumindest
In der FR-PS 1 373 919 ist die Herstellung eines 65 zwei ausgewählte Katalysatormetalle gemeinsam als Elektrodenkörpers aus Stützgerüstmaterial und einer reduzierbare und/oder leichtzersetzliche Verbindunsilberhaltigen Verbindung beschrieben. Beim Sintern gen oder Komplexe aus ihren Lösungen abzuscheiselbst soll das Silber als chemische Verbindung er- den und die Fällungen unter Erhitzung zu zersetzen
DE1546728A 1965-09-18 1965-09-18 Verfahren zur Herstellung eines silberhaltigen pulverförmiger! Katalysators für Sauerstoffelektroden Expired DE1546728C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEV0029351 1965-09-18

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE1546728A1 DE1546728A1 (de) 1970-10-22
DE1546728B2 DE1546728B2 (de) 1974-12-05
DE1546728C3 true DE1546728C3 (de) 1975-07-17

Family

ID=7584823

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1546728A Expired DE1546728C3 (de) 1965-09-18 1965-09-18 Verfahren zur Herstellung eines silberhaltigen pulverförmiger! Katalysators für Sauerstoffelektroden

Country Status (6)

Country Link
US (1) US3479276A (de)
AT (1) AT273049B (de)
BE (1) BE687038A (de)
CH (1) CH477225A (de)
DE (1) DE1546728C3 (de)
GB (1) GB1162385A (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1411500A (en) * 1972-09-12 1975-10-29 Siemens Ag Preparation of a catalytic material
DE2650217C2 (de) * 1976-11-02 1981-10-01 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff
IT1113873B (it) * 1978-04-12 1986-01-27 Battelle Memorial Institute Procedimento per la fabbricazione di elettrodi per pile a combustibile,dispositivo per l'attuazione del procedimento elettrodi ottenuti mediante il detto procedimento
US4242183A (en) * 1979-04-13 1980-12-30 The Dow Chemical Company Highly active silver cathode, preparation of same and use to make 2,3,5-trichloropyridine
DE10130441B4 (de) 2001-06-23 2005-01-05 Uhde Gmbh Verfahren zum Herstellen von Gasdiffusionselektroden
JP4870900B2 (ja) * 2003-02-24 2012-02-08 戸田工業株式会社 炭化水素分解用触媒及びその製造方法、並びに該炭化水素分解用触媒を用いた水素製造方法
US7635461B2 (en) * 2003-06-06 2009-12-22 University Of Utah Research Foundation Composite combustion catalyst and associated methods

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA686902A (en) * 1964-05-19 Ruetschi Paul Fuel cell electrode
US3226263A (en) * 1960-07-20 1965-12-28 Leesona Corp Fuel cell electrodes
US3207682A (en) * 1960-07-25 1965-09-21 Leesona Corp Activation of electrodes of fuel cells
BE617372A (de) * 1961-05-10
BE627225A (de) * 1962-01-19
US3242011A (en) * 1962-11-01 1966-03-22 Union Carbide Corp Method of making fuel cell electrodes
GB1052904A (de) * 1963-03-14
DE1471765C3 (de) * 1964-06-27 1975-05-22 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Verfahren zum Herstellen von gesinterten Mehrschicht-Gerüstkörpern aus Nickel für positive Brennstoffzellenelektroden

Also Published As

Publication number Publication date
AT273049B (de) 1969-07-25
DE1546728A1 (de) 1970-10-22
BE687038A (de) 1967-03-01
CH477225A (de) 1969-08-31
US3479276A (en) 1969-11-18
DE1546728B2 (de) 1974-12-05
GB1162385A (en) 1969-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2720529C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzellenelektrode
EP0141142B1 (de) Gasdiffusionselektrode mit hydrophiler Deckschicht und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE1233834B (de) Elektrode fuer Elektrolyseure und Brennstoff-elemente mit oberflaechlicher Doppelskelett-Katalysator-Struktur
DE3710168A1 (de) Verfahren zur herstellung einer kunststoffgebundenen gasdiffusionselektrode mit metallischen elektrokatalysatoren
AT206867B (de) Metallische Formkörper mit oberflächlicher Doppelskelett-Katalysator-Struktur
DE1546728C3 (de) Verfahren zur Herstellung eines silberhaltigen pulverförmiger! Katalysators für Sauerstoffelektroden
DE1542105C3 (de) Katalysatoren für Brennstoffelemente sowie Verfahren zu deren Herstellung
DE1671670A1 (de) Elektrode fuer Brennstoffelemente und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE1287051B (de) Verfahren zur Herstellung von poroesen Gasdiffusionselektroden mit Raney-Katalysatoren
DE1250791B (de) Zweischichtige Sauerstoff-Diffusionselektrode
DE1442733B2 (de) Katalysator auf basis von ruthenium und platin
DE1471765C3 (de) Verfahren zum Herstellen von gesinterten Mehrschicht-Gerüstkörpern aus Nickel für positive Brennstoffzellenelektroden
CH436228A (de) Verfahren zur Herstellung von hochwirksamen Katalysatoren
DE2046354C3 (de) Elektrokatalysator für die Sauerstoffkathode in elektrochemischen Zellen
DE1904609C3 (de) Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffelektrode
DE1281512C2 (de) Verfahren zur herstellung von brennstoffelektroden fuer galvanische brennstoffelemente
DE1496117B2 (de)
DE1546695C3 (de) Verfahren zur Herstellung von Raney-Palladium enthaltenden Brennstoffelektroden für Brennstoffzellen
DE2027482A1 (de) Verfahren zur Erhöhung der Aktivität von porösen Brennstoffzellenelektroden
DE1546693A1 (de) Anoden fuer die elektrochemische Verbrennung von Methanol
DE1671727C3 (de) Palladium-Raney-Legierung für Brennstoffzellen-Elektroden. Ausscheidung aus: 1471756
DE1933778C (de) Niedertemperatur-Hydrazin/Sauerstoff-Brennstoffelement oder -batterie
DE1442733C3 (de) Katalysator auf Basis von Ruthenium und Platin
DE1546718A1 (de) Gas-Diffusionselektrode mit elektrisch isolierender Zwischenschicht
DE1274088B (de) Verfahren zur Herstellung von Gas-Diffusionselektroden fuer elektrochemische Vorrichtungen

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)