DE1596270A1

DE1596270A1 - Elektrode

Info

Publication number: DE1596270A1
Application number: DE19661596270
Authority: DE
Inventors: Darland Jun William George; Kordesch Karl Victor
Original assignee: VARTA AG
Current assignee: VARTA AG
Priority date: 1965-05-14
Filing date: 1966-05-06
Publication date: 1972-03-23
Also published as: BE680750A; GB1104532A; AT263103B; NL6606630A; SE304320B; CH455894A; US3553029A

Description

^Τ59627°

DIPL-INO.

HELMUT GÖRTZ

6 Frankfurt am Main 70

Sdm.ckenhof.lr. 27-T.I.61 707« 2. Mai 1966

Gay/go·

UNIOii CARBIBE CORPORATION

Elektrode

Die Erfindung betrifft Elektroden, insbesondere Hehreohioht-Elektrodeii, die in Braanstoff elementen verwendet werden können.

Mehrschleht-Elektroden 0lnd bekannt. Typisch© solch© Elektroden enthalten zwei Metallplatten. Eine τοη dieaen Platten hat verhältnismäßig weite Porsn »it eine» Durchmesser τοη 5 bie 10 HLkroi die andere verhältnismäßig enge Poren eit einem Durohmeeeer von 1 bis 2 Mikron. Zwischen den Platten befindet eich der Katalysetor, beiapielflweiße Platin-Mohr* Bei Verwendung in eine« Brennstoffelemeöt wird der Gasdruck so eingestellt, daß auf der Oae-BQite der Sloktrolyt nicht in die weiten foren der Platte eintraten kann, daß aber.auf der Elektrolytseite der Elektrolyt die engen Poren füllt. Pie Schicht dee Katalysator» befindet sich hierbei in eine"? halbnassen Übergänge zone, wo Qae und Elektrolyt sich treffen. Der Katalysator wirkt als Ioniaierungakatalyaator oder als Anode oder abor als Katalysator zum Zersetzen von Perozyd oder als Kathode, je nach den, ob die Elektrode als Brennstoffelektrode oder als Elektrode für das Oxydationsmittel verwendet wird.

Die90 bekannten Elektroden haben verschiedene Nachteile. Es ist beispielsweise schwierig, die Schioht des Katalysator» «wischen den !fötallplatten gleichmäßig diok zu halten. Der Gasdruck «ufi ferner sorgfältig geregelt werden, üb die halbnasse Katalyaator-Kone aufrechtzuerhalten.

_BAD

Ein Ziel Äer Erfindung ist eine Mahrs chi eht-Elek trod e für Brennstoffelement β _v bei welcher die TorengröBen und der Gas-Druck beim Betreiben des Elementes nicht kritisch sind.

MehrSchicht-Elektroden nanh der Erfindung enthalten eine Schicht, die Flüssigkeit en abstößt, aber für Gas durchlässig ist, eine zweite elektrisch leitende Schicht, die von Flüssigkeiten benetzbar ist, und eine zwisohen diesen beiden Schiohten angeordnete Schicht aus Kohlenstoff. Wenn die Elektrode als Brennetorelektrode verwendet werden soll, so kann die mittlere Schicht katalytisch wirksame Metalle als Katalysator enthalten«

Die Zeichnung selgt in Schnitt ein Brennstoffelement mit Mehr-

nach der Erfindung.

Bei einer wichtigen Aueführungeform 4er Erfindung ist die gasdurchlässige Schicht elektrisch leitend und die Mittelschicht enthält lohienetoffpulYtr. Bei einer anderen wichtigen AusfUhrun^eform der Erfindung 1st die gasdurchlässige Schicht elektrisch nicht leitend, und dl« Mittelschicht enthält Kohlenstoffpulver» das durch einen Kunststoff zusammengehalten ist.

Bei der eraterea dieser AusfUhrungsforaen besteht die erfindungsgesfäSe Elektrode aus drei · -Sohichten. Die el ne äußere Schicht 1st elektrisch leitend, stößt Flüssigkeiten ab und ist durchlässig für.Gas. Me andere Außcnsohicht let ebenfalls porös, elektrisch loittnd, aber von Flüssigkeiten benetzbar» Die Mittelschicht besteht aus Kohlenstoffpulver. Die gasdurchlässige und Flüssigkeiten abstoBend· Schicht dient als Gasseite der Elektrode» Die durch Flüssigkeiten benetzbare leitende Schicht, die Elektrolytseite der Elektrode, hält das Kohlstoff-Pulver an seiner Stelle und läßt den Elektrolyten zu dem Katalysator hinzutreten. Bei einigen AusfUhrungsformen kann die durch Flüssigkeiten be-

209813/02S5 ^W °^RIGINAL

netzbare Schicht auch ale Stromleiter und/oder Stromsammler dienen. Wenn die Elektrode als Bren&stoffelektrode verwendet werden soll,, so enthält die Mittelschicht Kohlenstoffpulver, auf und in welchem ein katalytisch aktives Metall niedergeschlagen lot·

Bi3 PorenäurctusGsaer der äußeren Schichten der Elektrode bei dieser AusfÜhruagsform sind nicht kriti·oh, da dl· äußere, Flüssigkeiten abstoßende Schicht eine Drei-Phasen-Zone sue Gea, aktiver Oberfläche und Elektrolyt gewährleistet» und zwar zwischen der die Flüssigkeit abstoßenden Schicht und dw Kohlenstoffpulver, innerhalb der Schicht aus Kohlsnetoffpulver ode* zwischen der Schicht aus Kohlenetoffpulver und der duroh Fl'lißigkeiton benetzbaren Schicht auf der Elektrolytseitβ.

Die leitende, Flüssigkeiten abstoßende Schicht odsr die durch Flüssigkeiten beaetebare Schicht können ans den für Brennstoffelemente üblichen Stoffen bestehen. Jede dsr äußeren porösen Schichten kann beispielsweise aus reinem Kohlenstoff, wie Graphit oder poröser Aktivkohle bestehenj sie kann auch aus einem Gemisch aus Kohlenstoff Bit einem Metall, wie Nickel. oder Eisen bestehen; sie kann auch aus Metall allein, wie Wickel, Silber, Kupfer (nur für Wasserstoffelektroden), rostsicheröM Stahl oder Tantal bestehen«. Ein bevorzugtes Material ist dünnes, poröses Nickel, da dünne Platten, die Kohlenstoff enthalten, eine geringere festigkeit haben. Biegsame Elektroden kOnnen aus nickel- odor Graphitplatten bestehen, die eine Picke vos etwa 0,13 bis 1,25 ηκ haben. Wie schon bemerkt, ist dsr FoFendurchmesser der äußeren porösen Schichten nicht kritisch} Porenäurohmesser von etwa 1 bis 10 Mikron sind aber besonders gut. Alle hier genannten Stoffe Sinti elektrisch leitend.

209813/0255

BAD ORiGiNAL ..

Die porösen äußeren Schichten der erfindungsgenfißen Elektroden Können auch andere Stoffe enthalten, z.B. eine gelochte Wickelplatte alo poröse äußere Schicht oder ein Hickelsieb, das in der pcröeen äußeren Schicht eingebettet ist. Hierbei müssen die Poren oder öffnungen genügend eng sein, um das Kohlenatof.C« pulver featiuhalten.

Pie drei Schichten der Elektrode können mechanisch gehalten werden, beispielsweise durch die üblichen Scheidewände, welche die Brennstoffelektrode und die Elektrode für das Oxydationsmittel in einen Abstand halten. TTm die Herstellung eu erleicht arm* "kann, mem einen mit dem Elektrolyten verträglichen Klebstoff oder Lein mit dem Kohlenetoffpulver mischen, um bein Zusammenbau Ölt Äußeren Schichten on die Mittelschicht anzukleben. Geeignete, alt dem Elektrolyten verträgliche Klebatoffe sind solche, die in dem Elektrolyten löslich sind, wie Stärke und Agar-Gele, ebenso wie für Zonen durchlSaeige und im Elektrolyten unlösliche Stoffe, wie Natriumcarboxymethylcellulose, Kaliuscarboxyaethjicelluloae und Polyvinylchlorid.

Verfahren zur Herstellung von porösem Kohlenstoff, von Genischen aus Kohlenetoff und Metall und von porösen Metallplatten sind an sich bekennt. Ebenso bekannt sind wasserabstoßende Mittel für solche Elektroden und die Verfahren zum Aufbringen dieser MIttel.

Wenn die leiteade gasdurchlässige Schicht nicht von sich aus ilüasigkeiten abstoßt, so kann sie mit einem oder mehreren flttesigkeitsabstoßenden Mitteln behandelt werden. Zu den geeigneten Mitteln für diesen Zweok eum Behandeln von Kohlenstoff enthaltenden Elektroden in Brennstoffelementen gehören beispielsweise Paraffinöle, Paraffinwachsβ, halogenierte Paraffinöle,

209813/0255

^&AD

halogeniert!· Paraffixiwaohee, Polyolefine alt nieder«» Molekulargewicht, wie Polyßthylen und Polypropylen, Polytetrafluoräthylen, aliphatische einwertige Alkohol® mit etwa 8 bia etwa 18 Kohlenstoff atomen Ia Molekül,, halogeMerte naphthaline, nie Chlornaphthälin, Perfltiorchlorfithyleue, Pibenzyläiher, und dergleichen, U» Metallische Elektrode:! wasserabstoßend *u aaohen, kann cyui Jeden der obengenannten Stoffe verwenden, wenn er bei derBetriebe temperatur dee Elementes fest ist. Polyolefine mit niederem Molekulargewicht und Polytetrafluorethylene sind boaondera gut geeignet, i» poröae Metalle «aseerabatoßend eu »achen«.

• *■

Man kann z.B. eine Platte au· geeinterte» poröeee Nickel alt eitler Dicke το» 0,9 «» und einer PoroaitEt τοη 80 f> durch Irän&en, mit Pdlytetrafluortthylen waeeerabetoßend Machen· Hiersu kann man beiepieleweiae die Siokelplatte alt einer 60 ^lgon Eu-ul a ion de« Poly te traf luorftthylen» besprühen. Hierbei β öl It en etwa 155 sg PolytetrefluorÄthyl«n auf dan Quadratstntlaeter der Hiokelplatte entfallen» Die Siokelplatte wird dann alt luft von etna IQQ⁰G getrocknet und uhhliefllioh In einer inertes i.taoaph&re etwa 2 Stunden lang, auf etwa 400⁰C erhitst.

Zur fieretellung dea für die Mitteleohicht Terwendeten, alt döiB Katalysator vereetsten Kohlenatoffpulvere verwendet aan swaekiuiBlgerweiee Aktivkohle in Fora τοη loeen, nicht luaaaaengedrückton₉ feinvarttilten Teilchen. Sie Teilchengröße ist nleht kritiech.

Man kann den Katalysator durch Ua* et »en alt einer «fiearlgen lösung aufbringen, die ein SaIs eine« Bdelaetallee und eint· Reduktionealttel hlfcrfür enthält. Dm» Beduktlonaaittel redusiert die Verbindung und achllgt das Edelaetall al« Katalysator auf

<ί ea Kohle teilchen nieder. Auf diese Art können swahlreiche als . Katalysator bskäante Sdelaetalle, wie Rhodltm, Iridium, Palladium, 3IaUn, Silber, CoId₉ Ruthenium, Osmium oder Mischungen dieser Metalle niedergeschlagen werden. Die Auswahl der für den jewel« 134912. Fall, verwendeten Katalysatoren hängt tos Yerwendungasweok elektrode ab.

Bei dleaes Verfahren können beliebige Metallsalse rerwecdet iver4[«il_t. die in Wasser löelioh sind oder gasförmige TJnaet^uztgs» piödukte bilden. Chloride werden la allgemeinen berorsugt, döoh öind ftuca ander« SäIbb, wie Acetate oder*Nitrate geeignet.

Ale Ä#duktioßsaitttl kttmnen «lie Stoffe verwendet werden, die wvi3erlö/iiioh4 öfter gasförmige uaeetiUBgsproduicte erseugen, und welohe die Metallverbindungen 1» waaerlger Lösung reduei·- re» k^l^en. ^ Reau^rttottsmittel mal ein Reduktionspotential baMaydae höfcir ist, als das Heduktionspotential dea Bdel-Beispiele »oleher Heduktioasmittel sind Hydra*Jn,

Oxaleiurt, Xaliumborhydrid.

Hydraein ißt als Reduktlonsalttel besondere geeignet, weil es aufgeseichnet die Edelmetalle reduaiart und well hierbei uia» aetiungaprodnlcte eat stehen, die aus der Kohle duroh Verflüohtlgta oder Auswaschen laicht entfernt werden können.

Di» üase kiung der Salaw der lidelBetallo alt des Reduktionsmittel ist exotherm uma findet »ei Eaumtemperatur sehr schnell statt, inabesondwt in stark alkalischen Lösungen.

Obwohl der pH-Wert dea alkalischen Mediums bei der Reduktion dea Edelsjetallsalsee nicht kritisch ist, so steigt doch die Um- »ttiungsgesohwimdifkeit alt der Irhöhung des pH-Wertes der

lö»ua$ an, Isaher verwendet aas. vorzugsweise bei den »eisten Reduktionsmitteln Medien elt eine» pH-Wert τοη wenigstens etwa 10. AIa aikaliache Medien können w&ssilge lösungen von Kaliuabydroxyd oder Jamfc&i«k verwendet «erden, oder andere Medien, in weloliea. flüchtige und/oder wasserlösliche

B&q MattgeEurerhÄrtnie de» idelaetallsalBes zu der Kohle hingt davon ab ₉ wieviel Katalysator die Kohle teilchen enthalten sollün, Auf die aktive Oberfläche der Schienetoffοchioht in Erennatoffelementen bringt san den Katalysator vorzugsweise in.Mengen von etwa 0,5 bis etwa 10 sg/c» , aa besten In Mengen von 1 bis etwa 6 ae/cit auf» Pie Mange de· Reduktionsmittel» in der alka-Ißsuiig ist rWar nicht kritischt In der Regel verwendet aber einen Uberschuf Cb*r £ie etöohionetrieoh erforderliche , um eine TolleiAttdige Refluktion dee Hetallealxes su ge·

« Bei der etark eiothemea TJmeetzang werden über-Mengen d«s Rtduktioneelttel· In der Hegel

des niederschlagen dee Edelmetalle« auf den Kohleteilchen ;mdioee sorgfältig sit Wasser oder eine» anderen geeigneten ^amittel gewaschen werden, ua die Eeaktionsprodukte* etwa~ ige linste ν cn Ec'elmeTallealaen oder Reduktion sei tt el mn entfernen· Nach dem Waschen trocknet man dl· Kohle teilchen, worauf fertiß für ä£<s Herstellung ron crflndungflgeaftßon Elektroden

nit Katalysator kennen beispielsweise so abgestellt »e.tden, das «an 5 g von pulverflraiger Aktiv- !raüe alt 3 al einer konzentrierten Lösung von Ehodium-Palladitm-Chlorid, 5 «1 einer gesättigten Lösung von Kalitnfeydroxyd, 5 g von festem i^droxylaalnhydroohlorid und genügend üioser

209S13/02BS bad original

■■" - 8 -

aur Bildung einer Peat© aisoht. Die Lösimg von Rhodiuachlorid und Pa_vli:aäiuäißiüorid entijftlt auf 16 ml Vfesser 9»8 g Hhodii»- ch I or id \ind.1,3 g Pallad iuachlorid. Die Reduktion findet praktisc augenblicklich «tatt« Das Kohlenstof fpulrer eit den Katalysator wird abfiltriert, mit Wasser gewaschen und i» Vakuum getrocknet.

Die nachstehenden drei Beispiele erläutern den Aufbau ron erfindungsgenafien Elektroden» bei welchen die gasdurchlässige Schicht leitend ist und die Mittelschicht aus Kchlenetoffpulver besteht· ' .

Beispiel»I

(A) Die Elektrode bestand aus einer Schicht von pulverförmiger Aktivkohle, die als Katalysator Platin enthielt. Diese Schicht befand eich, «»lachen einer 6,4 m dicken Platt· aus Kohle, die durch Eintauchen in eine Lösung τοη Paraffin in Petroleueäther wste#erabstüßen£ c«Might worden war, und einer 0,25 «■ dicken nicht waaieerabetoßenden Hiokelplatte «it einer Porosität τοη 30 £. Zur Herstellung wurde die wasserabstoßende Kohlenplatte nit einer wässrigen Aufsohlaanung des KohlenstoffpuTrers, das ale Katalysator Platin enthielt, überzogen. Dann ließ nan .trocknen und bedeckte Bit der Nickelplatte· Die drei Schichten wurden Mechanisch susasnengepreet.

(B) Eine Kickelplaite mit einer Porosität τοη 80 j£, die durch Tranken nit Polyäthylen weeserabstoßtnd gntscht worden war, wurde nit einer Sobicht «us pulverföradßer Alrtivkohle, die als Katalysator Platin enthielt und durch Natr;iuHio«rboayaothylcelluloae xusainengehalten wurde, und dann Mit einer aweiten nicht wasserabstoßenden liokelplatte «it einer Dicke ron 0,63 und einer Forositüt τοη 80 $ bedeckt. Diese letztere Schicht wurde auf die Schicht aus Aktirkohle aufgepreßt.

209813/0255

Jede diese? Elektroden wurde als Waeeerstoffelektrode in zwei verschiedenen Brennstoffelementen mit einer üblichen Sauer» stoffelektrode unfeiner wässrigen Leeimg von Keliunhydroxyd als Elektrolyt verwendet. Jede Elektrode ergab anfänglich ein· Stromdichte'von etwa 0,32 A/ca bei einer Spannung von 0,5 T gegen eine Yergleieh.sel©lr.trode aus Zint. Nach einem unnnter- "brochenen dreimonatigen Betrieb gab jede Elektrode einen Strom von etwa 0,11 A/cii bei einer Spannung von 0,6 7 gegen Zink·

Beispiel JL

Bei diese» Brennstoffelement war die Wasserstoffelektrode nach, de» Beispiel I (A) hergestellt. Die Sauerstoffelektrode bestand &UB eine? poröaen Platt« aus Aktivkohle alt einer Dicke von 6,4· i-irs. Verwendet wurde als Elektrolyt eine übliche Lösung von Eali-.iiaLjrdroiyd, Selbst bei einen Wasserstoffdruok bis au 0,35 fcg/c» entstanden keine Oaeblaaen i» Elektrolyten, Das zeigt, daß die feuchte, poröae Sohloht ein« gute öaebarriere bildet. IBHhrend dies Betriebes wurde «In Stroe voa 50 bei einer Spannung von 0,84 V und von 150 mk/om bei einer Spannung von 0,80 Y erzeugt«

Dieses Brennstoffelement entsprach dsm nach Beispiel H₉ mit dem Unter»chied, daß die Waee«rstoffelektrode nach dem Beispiel I (B) hergestellt war. in diesem Element wurde ein Strom von 50 ni/oK bei einer Spannung von 0,85 V und von 100 mA/cm bei einer Spannung von 0,74 7 erzeugt.

Bei einer anderen AuofUhrimgeform der Erfindung ^Bt dl« gasdurchlässige flüssigkelteabstofiende Schicht nichtleitend. Die Mittelschicht besteht in diesem Fall aus Kohlenstoffpulver, das duröh einen Kunststoff zusammengehalten ist· Bei Verwendung

BAD ORIGINAL

209813/02Sl

- ίο -.

als .ßrennstoffelektrode ist auf dem Kohlenstoff ein geeigneter Katalysator niedergeschlagen,, Die gasdurchlässige und Flüssigkeit ten abstoßende Schicht kann aus einem beliebigen nichtleitenden Stoff bestehen» der diese eigenschaften hat. Bcj-spiele hierfür sind poröse Kunststoffe, ieuchfcigkeitsabetoßende Glasfasermatten, feuchtigkeit, tsabstoßende, poröse, keramische Platten und dergleichen» Die obenbeschriebenen wasserabstoßenden Mittel können auch hier verwendet werden· Da sie schon für sich wasserabstoßend sind, werden poröse Kunststoffe, wie Polyäthylen, Polytetrafluorethylen und Polyvinylchlorid bevorzugt.

Ma Mittelschicht kann aus pulverförmiger Kohlenstoff ire Gemisch Kit einem Bindemittel aus Kunststoff bestehen» PUr die Verwendung als Brennatoffelektroden kann ein Katalysator auf diese Schicht aufgebracht «erden, noüäea sie auf die gasdurchlässige lind Flüssigkeiten atetoßende Schiebt gebracht ist.

Die Hittelsohicht kann hergestellt werdtn durch Aufsprühen eines Gemisches τοη pulverförmiger Aktivkohle und eines Kunst* stoffes, via Polystyrol Polyäthylen, Polytetrafluoräthylen und Polyfluorohloräthylen auf die nichtleitende, gasdurohlässige, Flüssigkeiten abstoßende Schicht. Dann glättet und preSt «an die Mischung aus Kphle und Kunststoff· Wenn eine Vervendung als Brennstoff- Elektrode vorgesehen ist, so behandelt man dieses Gemisch mit einer wässrigen Lösung, die ein SaIs eines katalytisch wirkenden Metalle enthalt und erhitzt dann auf etwa 10O⁰C, um das Mctallsalz zu des Ketall zu zersetzen* Geeignete, katalytisch wirkende Metpllβ sind oben beschrieben«

Die ftuSero Schicht der Elektrode, die nicht wasserabatofiend ißt, kann aus einen leitenden »etaiiisehen Stromsammler bestehen, eier zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes auf die Schicht

209813/0255

Kohlenstoff und Kunststoff aufgepreßt sein kann. Da die Schicht aus Kohlenstoff und Kunststoff zusammenhängend let« braucht die leitende äußere Schicht den Kohlenetoff und den tofi" nicht au halten* die Unsere Schicht dient lediglich

Stro'R,:;awble;-. Die äußere Schicht kann aus einem Matallsieb, £.B. aus liic&eldraht, heetehen oder aua einer expandierten Metallplatte, oder au« einer poröeen Metallplatte» oder aus einer gelochten Metallplatte. .

Pie Zeichnung zeigt la Querschnitt jein Brennstoffelement mit ε«ei der obenbesohriebenen Elektroden. Die Brsnnstoffelektrode besteht aus einer porösen Kunststoffplatte 10, einer Schicht 12 ame Kohlepalrazv und eine* iBnetstoff, wobei auf des Kohlepulrtr ^ Ka^aOysaW ei^dergMohlaf en ist« und eine*

aet^ Die ELektrode für

das Oiqfdaticmemitttl btsttht s«e einer porösen Kunststoffplatte 16, einer Schiebt 18 aue Kohispulvsr und Kunststoff, wobei die Kohle shezufalls adt dem Katalysator behandelt sein kann, und einem Stromwandler 20 aus «in»» expandierten Metall. Die beiden Elektrode» vterden im· Abstand ironelnancLsr gehalten durch einen KvuiatatoffsukLro 22, wobei der Zwischenraum zwischen den Elektroden mit dem Elektrolyten ausgefüllt lot» Anstelle eines Sehiraes 22 aus Kunststoff kann man auch eine expandierte Kunststoffplatte oder ein anderes nichtleitendes Material mit Öffnungen verwenden» Stromleitungen 24 und 26 sind verbunden Mit den Stronsaoffilern H und 20.

Bei einer 'typischen AusfÜhrungaform hat jede poröse Kunststoffplatte eine Dielte von etwa 0₉5 ma, jede Schicht aus Kohlenstoff und Kunststoff und jeder Stromsammler hat eine Dicke τοη etwa 0,25 mm. Der Kunststoffsohirm »wischen den beiden Elektroden hat eine Dicke von etwa 0,63 mm. Mithin ist jede Elektrode lediglich*etwa 1 w& dick, und das ganze Element hat eine Dick· von nur etwa 2,5 am.

209013/0255 bad original

Eigffoeiterer Vorteil der «rfindungsgeinlLßen Elektrode besteht 'darin,'daß die Bichtlei-seitd©, gaGduiOhläseige Schicht gana waaaerabafcopfciuj »ein. k&mi, weil der Strca an der entgogengefeo tuten Seite der Electrode «bgenoemen wird« tfinat man St roe δη der Gaesoite der Elettrodo ab, so Ätefr öle gaadurchlfiiaeige Schicht auf der Gasseite elektrisch leitend »ein, wobei eine gute Abstoßung von Flüsigkeiten nur dann erreicht wird, srenn die Leitfähigkeit herabgesetst iet. Bei den ©rfinäiingegewäSen Elektroden wird- ein Kriechen oder ein Eindringe» des Slektro-Iyten durch die Elektrode hindurch und biß zur Caeeeite ver»iedea.

Die beiden weiteren Beispiele beachrel ben erfindungegemEBe ^3l3jtti"oddii_v in welchen die gasdurchläoeige Schioht nichtleitend ißt νηά die Slttelechicht aus pulverförmiger Kohlenstoff und

Kiraatstoff beeteht· Beiapitl IV

(A) Auf eino Polyäthylenplatte ait einer Dioke ron 0,8 n und einer Porosität τοή 70 ¹P wurde tine Beul β ion aufgeaprüht, die rulverförmige Aktivkohl· und Polyethylen enthielt. Di· beiden Schichten murden kiirze Zeit ei !/einer auf 100⁰C erwärsten Platt· zusaffixsengepredt. Sie Schicht aus Kohlonatoff und Kunststoff hatte ein^ Biclre von etwa 0,25 am und enthielt etwa 88 Gew„-# pxtlverförmj g· Aktivkohle uüd etwa 12 Gew.-jfi Polyäthylen. Daa C-wize wurde nut oiner wMaerigan Lösung von Flatinchlorld und

orlci behandelt und dann 16 Stunden lang auf 100⁰C . Die Schicht au? KoKleiaetoff lind Kunststoff enthielt danach etwa. 1 rag Katal y sat ometall je Quadratssantina tor der Elektrodenobarflache. Ein Kupfereieb riit einer Dicke τοη etwa 0,25 μ wurde auf die Schioht aua Kohlenetoff und Kunvtatoff ».iifgeprefit, wobei eine aua drei Schichten bestehende Struktur entstand.

209813/035$

(B) Fine Platte aus poröseia Polytetrafluorfithylen Bit einer Dioie von «rbwa 0,8 mm mordo mit einer wässrigen Emulaion von pulverförmiger Aktivkohle und Polytetrafluorethylen besprüht. Die beiden Qohihhten wurden glatt gepreßt' und mehrere Stunden lang auf eiroa 40C⁰C erwärmt. Die Schicht aus Kohlenstoff und Kunatotoff hatte feine Dicke von etna O₉25 am und enthielt etwa 75 Cbvi*^ pulverförmige Aktivkohle und etwa 25 Gew.-j6 Polytetrafluoräthylen. Ein "Silbereieb »It einer Dicke von etwa 0,25 hm wurde attf die Scliihht aus Kohlenstoff and Kunststoff aufgepreSt,

Eelapiel, V

In einen Brannatöffelömont wurde eine Elektrode nach Beispiel 17- (A) ala Waaeerotoffelefctrode und eine Elektrode nach Beispiel IY (D) ale Saueretoffelektrode verwendet« Die Elektroden wurden Iu Abstand voneinander gehalten durch einen Schirm aus Kunststoff, der eich isi ELektrolytenrauM befand. Der Stroa vuräe duroh aa β*γ K$pf#V*l«t> tod an des Silberaieb befestigten X^itunken abÄenolneen. BeIa Betriebe bei 50°0 mit.einer 12-norfflßlan Lösung von !«Xiuahydroxyd wurden Ulm folgenden Brgebnieee erhalten:

Spannung {wA/on )

25 0,8S

50 _x 0,84

100 0,82

BAD ORIGINAL

209β13/02ίί ^V~

Claims

2. Jfei 1966 /

TJtf.COK CARSIj)E ΟΌΚΡΟΗΑΤΙΟΪΓ

Patent&naprüche

i. Mehrschichtige Elektrode für Brennstoffelenente, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine erste äuSere, wasserabstoßende, gasaurchläscige Schicht, eine saeite fiuSere, poröse, benetzbare, elektrisch leitende Schicht, und eine zwischen diesen beide», äußeren Schichten angeordnete Mittelschicht enthält, die in wesentlichen aus Kohlenstoff besteht.'

2, Elektrode nach Anoprucjl 1, dadurch gekannte i chn e t, da£ die erste Sufiere Schicht elektrisch leitend ist und da£ die aiittelschicht aus pulverförmiges Kohlenetoff

beateht. ·"

3» Ilaktrode nach Anspruch 1_t dadurch gekenn-2 θ j c h η rtr defl die erete ÄuBere Schicht elektrieoh niehtieitend ist, und daß dl« XLtteleehieht au« pulverföraigem Kohlenstoff und einen Kunststoff besteht.

4* Blektrod9 nach «ine» der Ansprüche 1 -3, dadurch Sekanttzeichnet, daß die Mittelschicht einen Metall*· katalyaater enthält, iwr auf des pulTfrföraigen Kohlenstoff

ist.

5* EIa¹XtToUt nach Anspruch 4, daduren gekennxoiohnet, daS der Metelllcatalyeator aus Rhodiu», Pallediue, Platin, Buthenium, 0e«lus₉ Silber, Gold oder ase ei«e| ae«iech von awel oder Mehreren dieser Ketalle beeteht.

'⁵ V

"V

6» £lektrode nach einem der Ansprüohs 1_r 2, 4 oder 5_t dadurch g e k e η η a e i c h η « t, daß die erste Süßere Schicht aus Kohlenstoff,. Nickel oder einem Gemisch, dieser Stoffe besteht.

Ip Els'itroGö nach einem der .Ansprüche t~6_f dadurch

gakennaei c h q e t, daß die »weite äußere Schicht aus "besteht.

Elektrode nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die erste äußere Schicht aus ßender .Aktivkohle, die r.weite aurora Schicht au» poröoea Nickel uta3 die Hittelsohtchi; aus pulveriönriiger Aktivkohle Bit Platin als

ζ. Ilektrcie nach Anspruch 2, dadurch gekenn« ε a i c Ii η e t, daß dia erst· äufier· Schicht aus porösem Nickel bo3teht, da3 al» wasoerabetoQenden Stoff Poljtetrafluoi*äthjpleii enthält, die zweite äuBer· Schicht aus poröse« Nickel besteht, und die KU.t'teleehicht aua pulverförmiger Aktivkohle sit Platin ale iatalyaator besteht.

BAD ORIGINAL

209ttt/92St

Leerseite