DE1904608A1 - Gasdiffusionselektrode fuer Batterien - Google Patents

Description

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DIPL-ING. CURT WALLACH

DFPL-ING. GONTHER KOCH

DR. TINO HAIBACH

β München 2, 3 0. Jan. 1969

UNSER ZEICHEN: "j 1 81?

MATSUSHITA EIECTRIO INDUSTRIAL CO., LTD., Osaka, Japan

Gasdiffusionselektrode für Batterien

Die Erfindung "bezieht sich auf eine zur Verwendung als Bestandteil von Batterien verwendbare Gasdiffusionselektrode»

Bas-Diffusionselektroden werden bereits in vielen Fällen als eine Elektrode sogenannter Tieftemperatur-Brennstoffzellen verwendet, die bei Temperaturen von nicht mehr als 150° C betrieben werden können, oder bei in neuerer Zeit bekannt gewordenen Luft-Zink-Batterien_o Bei derartigen Batterien werden ein Brennstoff, z.B. gasförmiger Wasserstoff oder Propangas, und ein Oxidationsmittel, ZoB. Sauerstoff oder Luft, von einer Seite der Elektrode aus zugeführt, während ein Elektrolyt auf der anderen Seite der Elektrode angeordnet ist| hierbei spielt sich in der sogenannten Dreiphasenzone der Elektrode eine elektroehemische Reaktion ab. In neuerer Zeit wird in zunehmendem Ausmaß Luft als Oxidationsmittel verwendet, und zwar nicht nur bei mit gasförmigen Brennstoff arbeitenden Zellen, bei denen Wasserstoff als Brennstoff verwendet wird, sondern auch bei mit flüssigen Brennstoffen arbeitenden Seilen, bei denen Methanol oder Hydrazin als Brennstoff dient, da sich hierbei ein wirtschaftlicherer Betrieb erzielen läßt und sich die Wartung der Zellen vereinfachtj unter diesen Umständen ist es sehr erwünscht^ das Betriebsverhalten bzw· die Leistung sowie die Lebensdauer der Gasdiffusionselektrode!! zu verbessern·

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Ferner ist es bei der Verwendung von Luft als,Oxidationsmittel am zweckmäßigsten, die Luft bei atmosphärischem Druck zu verwenden, wobei die Luft Kohlendioxyd enthält. Hierbei muß die. Gasdiffusionselektrode so ausgebildet sein, daß in ihr eine ausreichende Gasdiffusion stattfinden kann, und die Elektrode muß eine ausreichende mechanische Festigkeit besitzen, damit sie nicht beschädigt wird, wenn ein Alkalicarbonat bei der Reaktion zwischen dem Kohlendioxid und dem Elektrolyten erzeugt und auf der Gasseite der Elektrode abgelagert wird. Außerdem muß eine Gasdiffusionselektrode natürlich bei einer großen _: Stromdichte entladen werden können, damit es möglich ist, die Abmessungen der Batterien zu verkleinern und ihre Herstellungskosten zu verringern.

Zwar kommt diesen Eigenschaften einer Gasdiffusionselektrode, diho einer ausreichenden Gasdiffusion innerhalb der Elektrode, einer hohen mechanischen Festigkeit und der Entladbarkeit bei großer Stromdichte, eine große Bedeutung insbesondere dann zu, wenn Luft als Brennstoff verwendet wird, doch sei bemerkt, daß Gasdiffusionselektroden auch bei anderen Anordnungen die soeben genannten Eigenschaften aufweisen müssen.

Wenn man die bis jetzt bekannten Gasdiffusionselektroden bezüglich der genannten Eigenschaften untersucht, zeigt es sich, daß sich eine poröse Kohlenstoffelektrode zwar bezüglich der Materialkosten als vorteilhaft erweist, daß eine solche Elektrode jedoch nicht notwendigerweise Vorteile bezüglich der Stärke des Entladungsstroms und der erreichbaren Lebensdauer bietet· In der Praxis zeigt es sich, daß poröse Kohlenstoffelektroden die drei vorstehend genannten Eigenschaften nicht in einem hinreichenden Ausmaß aufweisen.

Poröse Elektroden aus Metall weisen dagegen keine ausreichende Leistungsfähigkeit auf,doch befriedigen sie bezüglich der Festigkeit alle zu stellenden Forderungen« Eine Gas~ diffusionselektrode muß nicht nur die drei vorstehend genannten Eigenschaften besitzen, sondern si© muß auch bewirken^ daß der Elektrolyt die Elektrode in Sichtung auf deren Gasseite

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nur in einem minimalen Ausmaß durchdringt» In dieser Beziehung erweisen sich poröse Metallelektroden als noch weniger brauchbar als poröse Kohlenstoffelektroden und bei der Verwendung poröser Metallelektroden ist es daher üblich, ein Hindurchdringen des Elektrolyten dadurch zu verhindern, daß man den Druck des zugeführten Gases auf einem genügend hohen Wert hält. Jedoch führt die Anwendung eines solchen hohen Gasdrucks dazu, daß Gas aus der Elektrode entweicht und zu dem Elektrolyten gelangt. Wenn man die Porosität der Elektrode verringert oder die Dicke der Elektrode vergrößert, um das Entweichen von Gas zu verhindern, vergrößern sich die Abmessungen und das Gewicht der Batterie, es ergeben sich hohe Herstellungskosten, und die Zeitspanne wird verkürzt, während welcher die Batterie bei einer hohen Stromdichte entladen werden kann; somit ergeben sich aus den genannten Maßnahmen die genannten Nachteile. Jedenfalls liegt es auf der Hand, daß man eine poröse Metallelektrode nicht als Luftelektrode bei atmosphärischem Druck verwenden kann, ,da es erforderlich ist, den Gasdruck über den Druck der Atmosphäre hinaus zu erhöhen.

Die erwähnten lachteile solcher Metallelektroden sind, in erster Linie auf die geringe Porosität der Elektroden zurückzuführen. Gemäß der Erfindung hat es sich nunmehr gezeigt, daß es dann, wenn die Metallelektrode sehr porös ist und der Reaktionszone, d.ho der Dreiphasenzone der Metallelektrode eine ausreichende Gasmenge zugeführt wird, möglich ist, die Entladungscharakteristik der Elektrode zu verbessern und ihre Lebensdauer zu verlängern, indem man die Elektrode mit einem geeigneten Katalysator und einem Wasser abstoßenden Material versieht. Mit anderen Worten, es wurde festgestellt, daß eine Elektrode, die dadurch hergestellt wird, daß man z.B. ein Gemisch aus Nickelpulver und pulverfömnigen aktivem Kohlenstoff sintert, um eine gesinterte Elektrodenunterlage bzw_o einen Träger mit einer Porosität von etwa 83$ zu erzeugen, und daß diese Unterlage einer Wärmebehandlung unterzogen wird, wobei die Unterlage mit Silber und einer Emulsion eines 3?luorkohlenstoffharzes als Katalysator bzw_o als Wasser abstoßendes Material versehen wird, im Vergleich zu den bis jetzt bekannten

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Elektroden während einer langen Zeit mit einer sehr hohen Stromdichte entladen werden kann, wenn die Elektrode als' Luftelektrode benutzt wird und ihr Luft unter einem geeigneten Druck zugeführt wird. Wenn jedoch die Porosität auf den bei der vorstehend beschriebenen Elektrode gegebenen Wert ■vergrößert wird, verschlechtert sich das Abdichtungsvermögen der Elektrode, und selbst dann, wenn die Luft unter Druck zugeführt wird, besteht die Gefahr, daß der Elektrolyt durch die Elektrode sickert und zu der Gaskammer gelangt, oder daß das Gas in die den Elektrolyten enthaltende Kammer eindringt, wenn der Druckabgleich gestört ist. Daher ist es wegen der zu hohen Durchlässigkeit der Elektrode für den Elektrolyten nicht möglich, die Elektrode unter Verwendung von Luft zu betreiben, die unter dem atmosphärischen Druck steht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, das Abdichtungsvermögen einer Elektrode der genannten Art zu verbessern, die eine sehr hohe Porosität besitzt, so daß es möglich ist, eine brauchbare Gasdiffusionselektrode zu schaffen.

Genauer gesagt sieht die Erfindung die Schaffung einer Gasdiffusionselektrode vor, die einen gesinterten Körper von hoher Porosität umfaßt,, der im wesentlichen aus einem Metall, insbesondere aus Nickel, besteht, und bei der eine Schicht aus Kohlepulver, Nickeloxid oder Aluminiumoxid auf derjenigen Seite der Elektrode vorgesehen ist, die mit dem Gas in -Berührung gebracht wird, wobei ein Bindemittel, z.B. Polyäthylen, Polystyrol oder ein Fluorkohlenstoffharz verwendet wird, und wobei eine Wasser abstoßende Schicht aus einem pulverförmigen Pluorkohlenstoffharz oder einem ungewebten Stoff auf der ersten Schicht angeordnet ist, so daß man eine Elektrode erhält, die während einer langen ²eit eine gute Entladungsleistung zeigt und in stärkerem Maße undurchlässig ist»

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, eine Zone zu schaffen, in der sich die Ionisationsreaktion in einer Elektrode abspielt und ferner eine Zone vorzusehen, mittels ■-deren die Elektrode abgedichtet wird. Bei der ersten Zone handelt es sich um den sehr porösen Elektrodenkörper, während

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es sich bei der zweiten Zone um die Schicht handelt, die auf der der Gaskammer zugewandten Seite des Elektrodenkörpers vorgesehen ist und aus einem pulverförmigen Material, das von dem Elektrolyten nicht angegriffen wird, und einem gegen den Elektrolyten widerstandsfähigen Bindemittel besteht.Das zur - Herstellung dieser Schicht verwendete Pulver muß nur gegenüber dem Elektrolyten widerstandsfähig sein, und es ist nicht erforderlich, daß das Pulver eine katalytische Wirkung aueübt oder elektrisch leitfähig ist. Noch zweckmäßiger wäre die Verwendung eines Pulvers, das von Natur aus wasserabstoßend ist₀ Beispielsweise kann man Azetylenruß. Nickeloxid, Graphit oder Aluminiumoxid von hoher Reinheit verwenden. Die Verwendung von Azetylenruß wird besonders bevorzugt. Das zu verwendende Bindemittel muß geeignet sein, die teilchen des Pulvers fest miteinander zu verbinden, es muß sich ferner fest mit der eigentlichen Elektrode verbinden, und es muß wasserabstoßend sein» Man kann jede Verbindung verwenden, die normalerweise als wasserabstoßendes Material benutzt wird, doch ist insbesondere die Verwendung eines Fluorkohlenstoffharzes vorzuziehen.

Wie schon erwähnt, sieht die Erfindung die Verwendung einer Schicht vor, die aus einem gegenüber dem Elektrolyten ^widerstandsfähigen Pulver und einem Bindemittel besteht und auf der dem Gas zugewandten Fläche der Elektrode angeordnet ist, wobei diese Schicht das Abdichtungsvermögen der Elektrode verbessert. Eine weitere Verbesserung des Abdichtungsvermögens kann dadurch erzielt werden, daß man zusätzliche Maßnahmen trifft, die im folgenden beschrieben werden.

Die einfachste M aßnahme besteht darin, daß ein pulverförmiges Fluorkohlenstoffharz mit der Fläche der erwähnten Schicht verbunden wird, nachdem diese Schicht erzeugt worden ist. In diesem Fall wird vorzugsweise ein Pulver verwendet, bei dem es sich, um ein Äthylentetrafluorid-Propylenhektafluorid-Copolymerisat handelt, da dieses Material eine hohe Klebfähigkeit besitzt und wasserabstoßend ist» Erforderlichenfalls kann das Pulver nach dein Aufbringen auf die Schicht auf eine Temperatur erhitzt werden, die unter dem Schmelzpunkt

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des Fluorkohlenstoffharzes liegt. ■

Nachdem die Schicht in der ■beschriebenen Weise erzeugt ^y: worden ist, wird auf dieser Schicht eine wasserabstoßende ■ Schicht erzeugt, indem man z.B_o einen ungewebten Stoff aus' '' ^:- einem Fluorkohlenstoffharz auf die Schicht auflegt und den · Stoff durch Aufbringen von Druck fest mit der;erwähnten Schicht verbindet. Dareh das Anbringen einer solchen wasserabstoßenden Schicht kann das Abdichtungsvermögen der Elektrode weiter verbessert werden, da der ungewebte Stoff aus dem Fluorkohlenstoffharz Gase hindurchtreten läßt, während er für Flüssigkeiten kaum durchlässig ist. Vorzugsweise wird als wasserabstoßende Schicht der erwähnte ungewebte Stoff aus einem Fluor-

" kohlenstoffharz verwendet, die in der Weise hergestellt wird, daß man ähnlich wie bei der Herstellung von Papier ein Flachmaterial aus Fluorkohlenstoffharzfasern herstellt; es ist' jedoch auch möglich, die Schicht durch Sintern eines pulverförmigen Fluorkohlenstoffharzes herzustellen. Alternativ kann man ungewebte Stoffe verwenden, die z.B. aus Polypropylen und Polyäthylen bestehen, oder Stoffe aus Polyvinylchloridfasern: und Polyamidfasern, die mit einem wasserabstoßenden Material, z.B. Parffin oder Polyäthylen, imprägniert werden, oder bei denen ein Fluorkohlenstoffharz in Pulverform auf die Unterlage aufgestrichen wird; jedoch ist das zuletzt erwähnte Material bezüglich seiner wasserabstoßenden Wirkung dem ungewebten Stoff aus dem Fluorkohlenstoffharz etwas unterlegen. In diesem Fall wird vorzugsweise dafür gesorgt, daß- ein pulverfor- miges Fluorkohlenstoffharz zwischen der erfindungsgemäßen Abdichtungsschicht und der Schicht aus dem ungewebten Stoff vorhanden ist» Bei der Herstellung einer Elektrode, bei der eine wasserabstoßende Schicht und ein Elektrodenkörper unter Anwendung von Druck fest miteinander verbunden werden, ist es möglich, eine bessere Bindung"zwischen dem sehr porösen gesinterten Elektrodenkörper und dem ungewebten Stoff auch, dem Fluorkohlenstoffharz zu erzielen und eine Verringerung der Leistung infolge einer Trennung des ungewebten" Stoffs dem Elektrodenkörper während der Entladung zu verhindern, wenn . der ungewebte Stoff und der Elektrodenkörper nach der Erzeugung

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einer erfindungsgemäßen Schicht auf der Gasseite des Elektrodenkörpers miteinander vereinigt werden, statt so vorzugehen, daß die Schichten direkt miteinander verbunden werden. Bei der vorstehend beschriebenen Elektrodenkonstruktion dient nämlich die erfindungsgemäße Schicht nicht nur als Abdichtungsschieht, sondern sie wirkt auch als Klebstoff zwischen der Elektrode und der wasserabstoßenden Schicht.

Ferner sei bemerkt, daß bei einer Elektrode der beschriebenen Art mit einem Elektrodenkörper, einer Schicht aus einem gegenüber dem Elektrolyten widerstandsfähigen Pulver und einem Bindemittel sowie mit einer wasserabstoßenden Schicht das Abdichtungsvermögen der Elektrode weiter verbessert werden kann, wenn man ein Stück des ungewebten Stoffs aus dem Fluorkohlenstoffharz mit einer Dicke von z.B. 1 mm verwendet, statt zwei Stücke eines ungewebten Stoffs zu verwenden, von denen jedes eine Dicke von 0,5 mm hat. Auch in diesem Fall ist es zweckmäßig, ein pulverförmiges Fluorkohlenstoffharz zwischen der Schicht aus dem gegenüber dem Elektrolyten widerstandsfähigen Pulver und dem Bindemittel einerseits und dem ungewebten Stoff andererseits sowie zwischen den Stücken aus dem ungewebten Stoff vorzusehen und das Pulver in dem der Gasseite am nächsten benachbarten Stück des ungewebten Stoffs oder in allen verwendeten Stoffstücken vorzusehen.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die Schicht, die das gegenüber dem Elektrolyten widerstandsfähige Pulver und das Bindemittel umfaßt, nicht nur als solche zum Wasserabstoßungsvermögen der Elektrode auch dann beiträgt, wenn auf ihrer Oberseite eine wasserabstoßende Schicht erzeugt wird, ganz abgesehen von dem. Fall, in dem ein pulverförmiges Fluorkohlenstoffharz lediglich mit der Fläche verbunden ist, sondern daß die erwähnte Schicht auch eine Verbesserung der Bindung zwischen dem Elektrodenkörper und der wasserabstoßenden Schicht bewirkt, wenn eine solche Schicht vorgesehen ist, so daß sich eine Verbesserung des WasserabstoßungsVermögens der Elektrode ergibt und die erwähnte Schicht in einem bemerkbaren Ausmaß dazu beiträgt, das Abdichtungsvermögen

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sehr poröser Elektroden zu verbessern·

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Jiand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläuterte

Fig. 1 zeigt in einem Teilschnitt in einem größeren Maßstab ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Elektrode O

Fig. 2 ist ein senkrechter Teilschnitt durch eine luft-Hydrazin-Brennstöffzelle.

Fig. 3 zeigt in einem vergrößerten Maßstab eine weitere Ausführungsform einer Elektrode nach der Erfindung.

Beispiel 1

Nachstehend wird die Verwendung einer erfindungsgemäßen Elektrode als Luftdiffusionselektrode einer Luft-Hydrazin-Brennstoffzelle beschriebene

Eine Menge von 8 g aktiven Kohlenstoffs wurde 92 g Carbonylnickel beigefügt, und nach gründlichem Mischen wurde das Gemisch auf bekannte Weise gesintert» Im vorliegenden Fall wurde ein Sieb aus Nickel in der Mitte des gesinterten Körpers angeordnet. Dann wurde ein als Anschluß dienender dünner Nickelstreifen durch Punktschweißen an einer vorbestimmten Stelle mit dem gesinterten Körper verbunden· Der gesinterte Körper hatte eine Brosität von 83$ und eine Dicke von 1 mm. Dieser gesinterte Körper wurde nach einem bekannten Verfahren mit Silber versehen, mit einer Emulsion von Polytetrafluoräthylen imprägniert und danach einer Wärmebehandlung unterzogene Eine Aufschwemmung von 10 g Azetylenruß in 30 g einer 8-prozentigen Fluorkohlenstoffharzemulsion wurde auf die dem Gas zugewandte Fläche der Elektrode mit Hilfe einer Spritzvorrichtung oder eines Pinsels gleichmäßig aufgetragen und getrocknet» Erforderlichenfalls kann man erneut das aufgeschwemmte Material auftragen und wiederum trocknen» Die verwendete Menge der Aufschwemmung liegt vorzugsweise im Bereich

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von 4 bis 10 mg/cm . Hierauf wurde die Elektrode in einem Stickstoffstrom bei einer Temperatur von 550° 0 einer Wärmebehandlung von 40 min Dauer unterzogen. Die Elektrode wurde "'in ein Batteriegehäuse eingebaut, und ein Pulver aus einem Athylentetrafluorid-Propylenhexafluorid-Copolymerisat wurde auf die freiliegende Fläche der Schicht aus Azetylenruß und dem Fluorkohlenstoffharz in einer Menge von etwa 4 bis 7 mg/cm aufgebrachte Auf diese Weise wurde eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektrode hergestellt„ Wenn als Brennstoff Hydrazin verwendet wird, wie es bei diesem Beispiel geschieht, wird es, wie schon erwähnt, vorgezogen, eine Hydrazinsperrschicht auf der dem Elektrolyten zugewandten Fläche der Luftelektrode auszubilden. Eine solche Sperrschicht wird in der Praxis am zweckmäßigsten in-der "Weise hergestellt, daß man die dem Elektrolyten zugewandte Fläche der Elektrode, d.h. die andere Fläche der Elektrode, mit einer Schicht überzieht, die z.Be aus Nickeloxid und dem Fluorkohlenstoffharz besteht; diese Schicht wird vor oder nach der Erzeugung der Schicht aus Azetylenruß und dem Fluorkohlenstoffharz auf der Gasseite der Elektrode aufgebracht und durch eine nachfolgende Wärmebehandlung fest mit der Elektrode verbundene Fig. 1 ist ein vergrößerter Teilschnitt durch eine fertige, in der soeben beschriebenen Weise hergestellte Elektrode". Diese Elektrode umfaßt einen Teil 1, der als Grasdiffusionselektrode zur Wirkung kommt und im vorliegenden Fall eine Schicht in Form einer gesinterten Körpers umfaßt, der im wesentlichen aus Nickel besteht, Silber als Katalysator enthält und mit einem Fluorkohlenstoffharz versehen ist, um die Schicht wasserabstoßend zu machen_o Ferner umfaßt die Elektrode eine Schicht 2, die Txei der Wärmebehandlung des Azetylenrußes und des Fluorkohlenstoffharzes entsteht, sowie ein Pulver 3 eines Fluorkohlenstoffharzes· Bie Hydrazinsperrschicht ist in Fig, 1 mit 4 bezeichnet» Die mit G bezeichnete Seite der Elektrode steht mit der luft in berührung, während die mit 1 bezeichnete Seite dem Elektrolyten zugewandt ist.

Zu Vergleichszwecken wurden drei luft-Hydrazin-Brennrstoffzellen der in Fig. 2 gezeigten Art unter Verwendung der

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im folgenden mit A bezeichneten, in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten Elektrode bzw. mit einer Elektrode nach Pig. 1, jedoch ohne die Schichten 2 und 3 (Elektrode B) bzwo einer Elektrode nach Figo 1, jedoch unter Fortlassung der Schicht 2 (Elektrode C) hergestellte In Mg. 2 bezeichnet die Bezugszahl 5 die Elektrode A bzw_e B bzw. G; die dargestellte Zelle umfaßt einen Anschluß 5', eine Hydrazinelektrode 6 bekannter Art, einen Elektrodenanschluß 6¹, eine mit 7 bezeichnete 35-prozentige wässerige lösung von Ätzkali, die y/> Hydrazin enthält und über eine Öffnung 7' zugeführt und über eine öffnung 7" abgeführt wird, ferner einen Separator 8 und ein
Zellengehäuse 9· Diese drei mit den verschiedenen Elektroden

»A, B und C versehenen Zellen wurden kontinuierlich mit einer Stromdichte von 50 mA/cm entladen«, Die Elektrode B zeigte
schon beim Beginn der Entladung eine erhebliche Durchlässigkeit, und ihre Entladungsleistung verringerte sich nach einer Entladungsdauer von 200 Stunden plötzlich, da die dem Gas
zugewandte fläche der Elektrode von dem entweichenden Elektrolyten benetzt worden war. Bei der Elektrode 0 nahm die Menge des hindurchtretenden Elektrolyten während der Entladung allmählich zu. Die Menge des entweichenden Elektrolyten vergrößerte sich weiter nach Ablauf von 5000 Stunden^ doch wurde
keine wesentliche Verringerung der Leistung beobachtet. Im
Gegensatz hierzu zeigte die Elektrode A eine einwandfreie Entladungsleistung, der Elektrolyt konnte nicht entweichen, und ' die Elektrode war sogar der Elektrode C überlegen.

Beispiel 2

Nachstehend wird die Verwendung der erfindungsgemäßen
Elektrode als Luftdiffusionselektrode einer Luft-Wasserstoff--Brennstoffzelle beschrieben»

Eine gesinterte Unterlage, die in der gleichen Weise wie im Fall des Beispiels 1 hergestellt worden war_f wurde mit einer kleinen Menge eines Katalysatorgemisches versehen, das
aus Platin und Palladium im Verhältnis 1s1 bestand, und dann wurde die Unterlage behandelt, um sie wasserdicht zu machen«,. Eine Menge von 2 g eines Äthylentetrafluorid-Propylenhexa-

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fluorid-Copolymerisats in Pulverform wurde einer Menge von 10 g künstlichen Graphits beigegeben und mit dem Graphit gründlich gemischte Diesem Gemisch wurde Methanol beigefügt, um eine Aufschwemmung herzustellen. Diese Aufschwemmung wurde auf die dem Gas zugewandte Fläche der Elektrode mit Hilfe einer Spritzvorrichtung oder eines Pinsels aufgetragen, und die Elektrode wurde bei einer Temperatur von 540° 0 eine Stunde lang einer Wärmebehandlung in einem eine kleine Wasserstoffmenge enthärtenden Stickstoffstrom unterzogen. Nach der Wärmebehandlung wurde eine kleine Menge des pulverförmiger Äthylentetrafluorid-Propylenhexafluorid-Copolymerisat auf die aus Graphit und dem Fluörkohlenstoffharz bestehende Schicht aufgebracht. Dann wurde ein ungewebter Stoff aus einem Fluorkohlenstoffharz mit einer Dicke von 1 mm und einer Porosität von etwa 60$, der auf beiden Seiten mit dem pulverförmigen Äthylentetrafluorid-Propylenhexafluorid-Gopolyinerisat behandelt worden war, auf der Außenseite der Schicht angeordnet und mit ihr durch Aufbringen eines Drucks von 120 kg/cm fest verbunden. Diese Elektrode ist in Figo 3 in einem vergrößerten Teilschnitt dargestellt. Die Elektrode umfaßt einen Elektrodenkörper 1, eine aus Graphit und einem Bindemittel bestehende Schicht 2, eine Schicht 3 aus einem pulverförmigen Fluorkohlenstoff harz und eine Schicht 10 aus einem ungewebten Fluorkohlenstoffharzo Eine Luft-Wasserstoff-Brennstoffzelle, die unter Verwendung der beschriebenen Elektrode als Luftelektrode und einer Elektrode bekannter Art als Wasserstoffelektrode hergestellt wurde, zeigte eine befriedigende Entladungsleistung, wenn die Luft unter dem atmosphärischen Druck zugeführt wurde; die Entladungsspannung betrug 0,80 V bei einer Stromdichte von 50 mA/cm bzw«, 0,71 V bei einer Stromdichte von 100 mA/cm , wobei die Zelle bei einer Temperatur von 50 0 betrieben wurde. Wenn die Zelle kontinuierlich mit einer Stromdichte von 50 mA/cm und bei einer Temperatur von 55° C entladen wurde, verringerte sich die Entladungsleistung selbst nach Ablauf von 8000 Stunden nicht, und es wurde keine Undichtigkeit beobachtet. Diese Werte wurde erzielt, wenn die Zelle bei normaler atmosphärischer Feuchtigkeit entladen wurde. Wenn die Entladung bei einer Luftfeuchtigkeit von etwa 100$

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durchgeführt wurde, war eine geringe Undichtigkeit zu beobachten, doch zeigte eine in der vorstehend beschriebenen 'Weise hergestellte Elektrode mit zwei Schichten aus dem ungewebten Fluorkohlenstoffharzstoff mit einer Dicke von je 0,5 mm anstelle des einzigen StoffStücks mit einer Dicke von ■1 mm und bei der Verwendung des pulverförmigen Fluorkohlenstoffharzes zwischen den benachbarten Schichten auch bei einem sehr hohen Feuchtigkeitsgehalt der luft im wesentlichen keine Undichtigkeit.

Patentansprüche ι

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Claims (4)

1. PATENIASSPEtCHE

   f 1 o^ Grasdiffusionselektrode» gekennzeichnet durch einen Elektrodenkörper, der aus einem sehr porösen gesinterten Metall "besteht und mit einem Katalysator und einem wasserabweisenden Material versehen ist, und durch eine auf der Gasseite des Elektrodenkörpers angeordnete Schicht, die aus einem gegenüber dem Elektrolyten widerstandsfähigen Pul- . ver und einem Bindemittel besteht»
2. 2. Gasdiffusionselektrode nach Anspruch T, dadurch g e kennzeichnet, daß das gegenüber dem Elektrolyten widerstandsfähige Pulver aus der Gruppe gewählt ist, die pulverförmigen Kohlenstoff, pulverförmiges Nickeloxid und pulverförmiges Aluminiumoxid umfaßt·
3. 3 ο Gasdiffusionselektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Schicht aus einem pulverförmigen Fluorkohlenstoffharz auf der freiliegenden- fläche der Schicht vorgesehen ist, die aus dem gegenüber dem Elektrolyten widerstandsfähigen Pulver und dem Bindemittel besteht.
4. 4. Gasdiffusionselektrode nach Anspruch !,dadurch g e k en η zeichnet, daß mindestens eine wasserabstoßende Schicht auf der Außenseite der Schicht angeordnet ist, die aus dem gegenüber dem Elektrolyten widerstandsfähigen Pulver und dem Bindemittel besteht«

   5 ο Gasdiffusionselektrode nach Anspruch 4, dadurch ge -

   kennzeichnet , daß das Material der wasserabstoßenden Schicht aus der Gruppe gewählt ist, die einen ungeweb-.ten Stoff aus einem Fluorkohlenstoffharz, einen gesinterten Körper aus einem Fluorkohlenstoffharz, einen wasserdichten ungewebten Stoff aus einem Kunstharzbzw„. ein Textilerzeugnis

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   bzw» einen gesinterten Körper aus dem Kunstharz sowie einen ungewebten Stoff bzw₀ ein Textilerzeugnis bzw. einen gesinterten Körper aus einem Fluorkohlenstof^Kunstharz umfaßte

   6„ Gasdiffusionselektrode nach Anspruch 4.·» dadurch gekennzeichnet , daß ein pulverförmiges Fluorkohlenstoffharz auf mindestens einer der Außenflächen der Schicht, die aus dem gegenüber dem Elektrolyten widerstandsfähigen Pulver und dem Bindemittel besteht, und der bzw» jeder wasserabstoßenden Schicht vorgesehen ist·

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