DE19721952A1 - Gas diffusion electrode used in electrochemical cells - Google Patents

Gas diffusion electrode used in electrochemical cells

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Abstract

Gas diffusion electrode contains an electrically conducting porous gas diffusion layer which contains an electrically conducting material having a bulk conductivity > 1 ms/cm and a thermoplastic material which binds the electrically conducting material. Production of the electrode is also claimed comprising moulding the electrically conducting material and thermoplastic material to a gas diffusion layer using a thermoplastic process.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gasdiffusionselektrode mit thermoplastischem Binder sowie ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung in elek­ trochemischen Zellen, insbesondere in Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen, Phosphorsäure-Brennstoffzellen, und Elektrolysezellen.The present invention relates to a gas diffusion electrode with thermoplastic Binder and a process for their preparation and their use in elec trochem cells, especially in polymer electrolyte membrane fuel cells, Phosphoric acid fuel cells, and electrolysis cells.

In elektrochemischen, Zellen bei denen gasförmige Reaktionsprodukte oder -edukte auftreten, werden Gasdiffusionselektroden zwischen dem Elektrolyten und den Stom­ ableitern (z. B. bipolare Platte) angeordnet. Sie haben die Aufgabe, die für die elek­ trochemische Reaktion notwendigen Elektronen und die daran beteiligten Gase der Reaktionszone an der Grenzfläche zum Elektrolyten zu- bzw. abzuführen. Die Gasdif­ fusionselektrode dient weiterhin als Träger für einen Katalysator, der die gewünschte Reaktion beschleunigt. In vielen Anwendungsfällen muß die Gasdiffusionselektrode zusätzlich hydrophob, sein damit beteiligte Flüssigkeiten die Poren der Elektrode nicht fluten und somit den Gastransport behindern. Dies ist insbesondere bei Polymerelelektrolytmembran-Brennstoffzellen von Bedeutung, bei denen Produkt- und Membranbefeuchtungswasser in flüssiger Form die Poren sonst füllen würden. Bei Phosphorsäure-Brennstoffzellen hingegen besteht Gefahr der Flutung der Poren durch den flüssigen Elektrolyten, wenn die Gasdiffusionselektrode nicht ausreichend hydrophob ist. Sämtliche der verwendeten Elektrodenmaterialien müssen natürlich chemisch inert gegenüber den Betriebsbedingungen in der Zelle sein. Stets von Inter­ esse ist hohe mechanische Stabilität der Elektrode und vor allem ein kostengünstiges für die Massenfertigung taugliches Herstellverfahren.In electrochemical, cells in which gaseous reaction products or educts occur, gas diffusion electrodes between the electrolyte and the current arresters (e.g. bipolar plate). You have the task for the elek trochemical reaction necessary electrons and the gases involved Add or remove reaction zone at the interface to the electrolyte. The Gasdif Fusion electrode also serves as a support for a catalyst that has the desired Reaction accelerated. In many applications, the gas diffusion electrode additionally hydrophobic, the liquids involved are the pores of the electrode do not flood and thus hinder gas transport. This is particularly the case with Polymer electrolyte membrane fuel cells of importance, where product and Membrane dampening water in liquid form would otherwise fill the pores. With phosphoric acid fuel cells, however, there is a risk of flooding the pores through the liquid electrolyte if the gas diffusion electrode is insufficient is hydrophobic. All of the electrode materials used must of course be chemically inert to the operating conditions in the cell. Always from Inter esse is high mechanical stability of the electrode and above all an inexpensive one Manufacturing process suitable for mass production.

Bisher wurde zur Herstellung von Gasdiffusionselektroden ein Schichtmaterial aus graphitierten Kohlefasern als Träger verwendet. Die Fasern dieses Schichtmaterials sind dabei durch Verwebung (z. B. Leinenbindung von E-Tec Inc. USA) oder durch ei­ nen zusätzlichen polymeren Binder, der evtl. bei Temperaturen von mehr als 2000°C graphitiert wird, fixiert (Toray, Japan). Auf diesen Träger werden dann, um Uneben­ heiten auszugleichen, Suspensionen oder Pasten aus Ruß und Polytetrafluorethylen mehrmals aufgetragen die nach Trocknen und Sintern mit einer Katalysatorsuspen­ sion beschichtet werden können (vgl. die Patentschriften EP 0 687 023 A1, EP 0 654 837 A1 und DE 44 47 132 A1). Ein derartiger Träger für die hydrophobe Ruß­ schicht ist notwendig, denn die bindende Wirkung der Polytetrafluorethylenpartikel ist zu schwach um ausreichende mechanische Stabilität zu gewährleisten. Da die Po­ ren der Leinengewebe teilweise sehr groß sind, kann sich trotz Hydrophobierung im Anwendungsfall von Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen Produkt- und Be­ feuchtungswasser darin ablagern. Luftsauerstoff unter geringem Überdruck kann dann nicht mehr ausreichend diffundieren. Dies könnte der Grund für die relativ geringe "Performance" der Elektroden gemäß des Patents EP 0 687 023 A1 sein.So far, a layer material has been made for the production of gas diffusion electrodes graphitized carbon fibers used as a carrier. The fibers of this layer material are by weaving (e.g. linen binding from E-Tec Inc. USA) or by egg NEN additional polymeric binder, which may be at temperatures above 2000 ° C is graphitized, fixed (Toray, Japan). Then on this carrier to uneven to compensate for suspensions or pastes made of soot and polytetrafluoroethylene applied several times after drying and sintering with a catalyst suspension sion can be coated (cf. patent specifications EP 0 687 023 A1,  EP 0 654 837 A1 and DE 44 47 132 A1). Such a carrier for the hydrophobic carbon black layer is necessary because the binding effect of the polytetrafluoroethylene particles is too weak to ensure adequate mechanical stability. Since the bottom If the linen fabric is partially very large, the Use case of polymer electrolyte membrane fuel cells product and loading store dampening water in it. Atmospheric oxygen under slight overpressure can then no longer diffuse sufficiently. This could be the reason for the relatively minor "Performance" of the electrodes according to patent EP 0 687 023 A1.

Die Herstellung der graphitierten Kohlefaserträgermaterialien führt aufgrund der ho­ hen Prozeßtemperaturen zu hohem Energieverbrauch und zu hohen Preisen. Die benötigte Fasermenge pro Flächeneinheit ist hoch, da der gesamte Elektronenstrom von den Fasern oder evtl. dem graphitierten Binder getragen werden muß.The production of graphitized carbon fiber materials leads due to the ho hen process temperatures at high energy consumption and at high prices. The The amount of fiber required per unit area is high because the total electron current must be carried by the fibers or possibly the graphitized binder.

Durch das Trocknen von Suspensionen und Pasten auf dem Trägermaterial können leicht Risse auf der Oberfläche der Elektroden entstehen. Eindringen von Phos­ phorsäure bzw. Beschädigung der sehr dünnen und empfindlichen Polymerelektrolyt­ membran sind in den entsprechenden Anwendungsfällen oft die Folge. Weiterhin ist die Verwendung und das Recycling von teilweise giftigen Suspensionsflüssigkeiten und die große Anzahl von Beschichtungs- und Trockenvorgängen für die kostengünstige großtechnische Herstellung zumindest von Nachteil, wenn nicht unmöglich.By drying suspensions and pastes on the carrier material easily cracks appear on the surface of the electrodes. Penetration of Phos phosphoric acid or damage to the very thin and sensitive polymer electrolyte Membranes are often the result in the corresponding applications. Still is the use and recycling of partially toxic suspension liquids and the large number of coating and drying processes for the inexpensive Large-scale production is at least a disadvantage, if not impossible.

Bei der erfindungsgemäßen, im wesentlichen homogenen Gasdiffusionsschicht werden die Partikel eines elektrisch leitfähigen Materials durch thermoplastische Polymere fest aneinander gebunden. Graphitierte Fasern sind also weder zur Erlangung der elektrischen Leitfähigkeit noch zur mechanischen Verfestigung unbedingt notwendig.In the substantially homogeneous gas diffusion layer according to the invention the particles of an electrically conductive material through thermoplastic polymers firmly bound together. Graphitized fibers are therefore neither for obtaining the electrical conductivity still absolutely necessary for mechanical solidification.

Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine äußerst kostengünstige Gasdiffusionselektrode zur Verfügung zu stellen, die hohe elektrische Leitfähigkeit und mechanische Festigkeit besitzt, und deren Porenstruktur und Hydrophobizität in weiten Grenzen einstellbar ist.The object of this invention is an extremely inexpensive gas diffusion electrode to provide the high electrical conductivity and mechanical strength possesses, and their pore structure and hydrophobicity adjustable within wide limits is.

Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Gasdiffusionselektrode anzugeben das mit einer geringen Anzahl von kostengünstigen Verfahrensschritten auskommt.The object of the invention is also a method for producing such Gas diffusion electrode indicate that with a small number of inexpensive Procedural steps comes out.

Aufgabe der Erfindung ist es ferner, die Verwendung der erfindungsgemäßen Gasdiffu­ sionselektrode in elektrochemischen Zellen mit geeigneter Polymerelektrolytmembran oder Phosphorsäure, in einer Matrix aufgesaugt und/oder in einem Polymer gelöst, aufzuzeigen. Another object of the invention is to use the gas diffuser according to the invention ion electrode in electrochemical cells with a suitable polymer electrolyte membrane or phosphoric acid, absorbed in a matrix and / or dissolved in a polymer, to show.  

Diese Aufgaben werden gelöst durch die Gasdiffusionselektrode gemäß Anspruch 1 dem Verfahren zur Herstellung dieser Gasdiffusionselektrode nach Anspruch 9 und die Verwendung der erfindungsgemäßen Gasdiffusionselektrode nach Anspruch 25. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den entsprechenden Unteran­ sprüchen dargestellt.These objects are achieved by the gas diffusion electrode according to claim 1 the method for producing this gas diffusion electrode according to claim 9 and the use of the gas diffusion electrode according to the invention according to claim 25. Advantageous developments of the invention are in the corresponding Unteran sayings.

Abb. 1 zeigt die Anordnung der erfindungsgemäßen Gasdiffusionselektroden 1 und 3 an den gegenüberliegenden Seiten eines festen oder mittels einer Matrix festge­ legten Elektrolyten 2 in einer elektrochemischen Zelle. Eine der Gasdiffusionselektro­ den wirkt dabei als Anode, die andere als Kathode. In der Vergrößerung im unteren Teil der Abb. 1 ist die Feinstruktur der Gasdiffusionselektrode bestehend aus dem elektrisch leitfähigem Material 4, dem thermoplastischen Binder 5 und den Poren 6 dargestellt. Der Raum oberhalb und unterhalb der Elektroden ist mit den entspre­ chenden Reaktionsgasen gefüllt. Zur Zu- und Ableitung der elektrischen Ladungen werden au die Elektroden Stomableiter angepreßt. Fig. 1 shows the arrangement of the gas diffusion electrodes 1 and 3 according to the invention on the opposite sides of a fixed or fixed by means of a matrix electrolyte 2 in an electrochemical cell. One of the gas diffusion electrodes acts as an anode, the other as a cathode. In the enlargement in the lower part of Fig. 1, the fine structure of the gas diffusion electrode consisting of the electrically conductive material 4 , the thermoplastic binder 5 and the pores 6 is shown. The space above and below the electrodes is filled with the corresponding reaction gases. For the supply and discharge of the electrical charges, ostomy conductors are pressed onto the electrodes.

Abb. 2 zeigt schematisch ein Herstellungsverfahren der erfindungsgemäßen Gas­ diffusionselektrode bei dem ein Granulat 7 enthaltend das elektrisch leitfähige Mate­ rial und den Thermoplast, mittels des Extruders mit der Flachdüse 8 und des Kalan­ ders 9 zum Schichtmaterial 10 geformt wird. Fig. 2 shows schematically a manufacturing method of the gas diffusion electrode according to the invention in which a granulate 7 containing the electrically conductive material and the thermoplastic, is formed by means of the extruder with the flat die 8 and the calender 9 to the layer material 10 .

Die erfindungsgemäßen Gasdiffusionselektroden eignen sich als Anode und/oder Ka­ thode von elektrochemischen Zellen, deren Arbeitstemperatur unter 320°C liegt. Die Elektrolyten können dabei in einer Matrix festgelegte Flüssigkeiten oder Festelektro­ lyten, z. B. Polymerelektrolyten, sein. Eingeschlossen sei hierbei auch die Mischform, bei der der flüssige Elektrolyt, z. B. Phosphorsäure, sich in einen Polymer, z. B. Poly­ benzimidazol, löst. Besonders vorteilhaft können die erfindungsgemäßen Gasdiffusi­ onselektroden bei Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen eingesetzt werden.The gas diffusion electrodes according to the invention are suitable as an anode and / or Ka method of electrochemical cells whose working temperature is below 320 ° C. The Electrolytes can be liquids or solid electrons defined in a matrix lyten, e.g. B. polymer electrolytes. This also includes the mixed form, where the liquid electrolyte, e.g. As phosphoric acid, in a polymer, for. B. Poly benzimidazole, dissolves. The gas diffusers according to the invention can be particularly advantageous onelectrodes are used in polymer electrolyte membrane fuel cells.

Die Gasdiffussionselektrode gemäß der Erfindung besteht aus ein oder mehreren Gasdiffusionsschichten, die sich in Zusammensetzung und Poriosität unterscheiden können. Jede dieser Schichten enthält als Hauptkomponente ein elektrisch leitfähiges Material mit einer Bulkleitfähigkeit von mindestens 1 mS/cm2, vorzugsweise jedoch größer 100 mS/cm2. Die Partikelgröße dieses Materials liegt im Bereich von 1 nm bis 1.0 mm, bevorzugt im Bereich 50 nm bis 5 µm. Weiterhin muß sich das leitfähige Material che­ misch inert unter den Bedingiingen der elektrochemischen Zelle verhalten. Aus diesem Grunde können meist nur Ruß, Graphit oder edle bzw. passive Metalle wie Platin, Ruthenium, Gold, Titan oder leitfähige Oxide wie z. B. Rutheniumoxid Verwendung finden. Auch kann es sich als vorteilhaft erweisen, Mischungen oder Legierungen aus verschiedenen leitfähigen Materialien einzusetzen. Bezüglich der Kohlenstoffmateria­ lien sind die Produkte "Black Pearls" und "Vulkan XC 72" der Firma Cabot, Inc. USA besonders gut geeignet.The gas diffusion electrode according to the invention consists of one or more gas diffusion layers, which can differ in composition and porosity. As the main component, each of these layers contains an electrically conductive material with a bulk conductivity of at least 1 mS / cm 2 , but preferably greater than 100 mS / cm 2 . The particle size of this material is in the range from 1 nm to 1.0 mm, preferably in the range from 50 nm to 5 µm. Furthermore, the conductive material must be chemically inert under the conditions of the electrochemical cell. For this reason, usually only carbon black, graphite or noble or passive metals such as platinum, ruthenium, gold, titanium or conductive oxides such as B. find ruthenium oxide use. It can also prove to be advantageous to use mixtures or alloys made of different conductive materials. With regard to the carbon materials, the products "Black Pearls" and "Vulkan XC 72" from Cabot, Inc. USA are particularly suitable.

Um das elektrisch leitfähige Ausgangsmaterial, das vor der Verarbeitung als feines Pulver oder Staub vorliegt, zu einer mechanisch stabilen Schicht zu verarbeiten, wird ein polymerer, thermoplastischer Binder verwendet. Binder und elektrisch leitfähiges Material müssen homogen durchmischt in der Gasdiffusionsschicht vorliegen. Be­ vorzugt darf der polymere Binder die Partikel des leitfähigen Materials nur so weit umhüllen, daß eine ausreichende Leitfähigkeit der Gasdiffusionsschicht durch die di­ rekte Berührung der Partikel des elektrisch leitfähigen Materials gewährleistet wird. Auch der Binder muß bzgl. der chemischen Verhältnisse in der Umgebung inert sein und seine Dauergebrauchstemperatur muß oberhalb der Zelltemperatur liegen. Als Binder kommen vorzugsweise Polyethylen, Polypropylen, Polyethylentherephtalat und teil- oder perfluorierte, thermoplastische Polymere in Betracht. Es kann auch vorteilhaft sein, Gemische aus mehreren verschiedenen Bindern zu verwenden. Bevor­ zugt liegt das Massenverhältnis von leitfähigem Material zu Binder im Bereich von 30 : 70 bis 99 : 1, besonders bevorzugt, im Falle von Ruß als Leitsubstanz, im Verhältnis 50 : 50 bis 80 : 20.To the electrically conductive starting material, which before processing as fine Powder or dust is present to process into a mechanically stable layer a polymeric, thermoplastic binder is used. Binder and electrically conductive Material must be homogeneously mixed in the gas diffusion layer. Be preferably the polymeric binder may only so far disperse the particles of the conductive material envelop that a sufficient conductivity of the gas diffusion layer by the di direct contact of the particles of the electrically conductive material is ensured. The binder must also be inert with regard to the chemical conditions in the environment and its continuous use temperature must be above the cell temperature. The preferred binders are polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate and partially or perfluorinated, thermoplastic polymers. It can also be advantageous to use mixtures of several different binders. Before the mass ratio of conductive material to binder is in the range of 30: 70 to 99: 1, particularly preferred, in the case of carbon black as the main substance, in the ratio 50: 50 to 80: 20.

Zwischen den Partikeln aus Binder und leitfähigem Material müssen offenzellige Poren frei bleiben, damit die entstehenden oder verbrauchten Gase ausreichend diffundieren können. Das Porenvolumen beträgt 20% bis 80%, bevorzugt 30% bis 70%, besonders bevorzugt 50% bis 70% des Volumens der Gasdiffusionsschicht. Die Porengrößen liegen bevorzugt im Bereich von 50 nm bis 0.2 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 1 µm bis 40 µm.Open-cell pores must exist between the particles of binder and conductive material remain free so that the resulting or used gases diffuse sufficiently can. The pore volume is 20% to 80%, preferably 30% to 70%, particularly preferably 50% to 70% of the volume of the gas diffusion layer. The pore sizes are preferably in the range from 50 nm to 0.2 mm, particularly preferably in the range from 1 µm to 40 µm.

Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften können eine oder mehrere Gasdif­ fusionsschichten Fasern enthalten, die ebenfalls mit dem thermoplastischen Polymer gebunden werden. Die mechanische Stabilität wird umso besser, je länger die Fasern sind und je größer ihre Reißfestigkeit ist. Die Länge der Fasern liegt bevorzugt im Bereich von 0.01 mm bis 1 m, und besonders bevorzugt im Bereich von 0.5 mm bis 5 mm. Besonders geeignet sind carbonisierte Kohlefasern und Fasern aus Polyme­ ren z. B. Polyester, Aramid oder Polyphenylensulfid. Kohlefasern haben den weiteren Vorteil, daß auch die elektrische Leitfähigkeit der Gasdiffusionsschicht geringfügig verbessert wird. Der Faseranteil kann bevorzugt im Bereich von 0% bis 50% und besonders bevorzugt im Bereich von 5% bis 15% bezogen auf die Gesamtmasse der Elektrode gewählt werden.To improve the mechanical properties, one or more gas diff Fusion layers contain fibers that are also made with the thermoplastic polymer be bound. The longer the fibers, the better the mechanical stability and the greater their tear resistance. The length of the fibers is preferably Range from 0.01 mm to 1 m, and particularly preferably in the range from 0.5 mm to 5 mm. Carbonized carbon fibers and fibers made of polyme are particularly suitable ren z. As polyester, aramid or polyphenylene sulfide. Carbon fibers have the other Advantage that the electrical conductivity of the gas diffusion layer is also slight is improved. The fiber content can preferably range from 0% to 50%  particularly preferably in the range from 5% to 15% based on the total mass of the Electrode can be selected.

Aufgrund der festen Bindung der Partikel des leitfähigen Materials, die der Thermo­ plast bewirkt, kann die Fasermenge im Vergleich zu herkömmlichen Gasdiffusionse­ lektroden sehr gering gehalten werden.Due to the firm binding of the particles of the conductive material that the thermo plast causes the amount of fiber compared to conventional gas diffusion electrodes are kept very low.

Um die für die meisten Anwendungen erforderliche Hydrophobizität zu erhalten, kann die Gasdiffusionsschicht kleine, homogen verteilte Partikel aus hydrophoben Materia­ lien z. B. aus fluorierten Polymeren wie Polytetrafluorethylen enthalten. Bevorzugt liegen hier die Partikelgrößen bei 100 nm bis 10 µm, besonders bevorzugt bei 180 nm bis 300 nm. Bei Verwendung eines perfluorierten Thermoplasts als Binder wird in den meisten Fällen die gewünschte Hydrophobizität schon aufgrund des geeigneten Binders an sich erreicht.In order to obtain the hydrophobicity required for most applications the gas diffusion layer small, homogeneously distributed particles of hydrophobic materia lien z. B. from fluorinated polymers such as polytetrafluoroethylene. Prefers here the particle sizes are 100 nm to 10 μm, particularly preferably 180 nm up to 300 nm. When using a perfluorinated thermoplastic as a binder, in in most cases, the desired hydrophobicity is due to the suitable Binder achieved in itself.

Das elektrisch leitfähige Material, der Binder, die Poren und evtl. die Fasern sind innerhalb einer Gasdiffusionsschicht im wesentlichen homogen verteilt.The electrically conductive material, the binder, the pores and possibly the fibers distributed essentially homogeneously within a gas diffusion layer.

Die Dicke der fertigen Gasdiffusionelektrode liegt bevorzugt im Bereich von 0.05 bis 5.0 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 0.15 bis 0.45 mm.The thickness of the finished gas diffusion electrode is preferably in the range from 0.05 to 5.0 mm, particularly preferably in the range from 0.15 to 0.45 mm.

Allen Varianten des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens gemeinsam ist die Verarbeitung der eingesetzten Materialien bei Temperaturen, bei denen sich minde­ stens einer der verwendeten Binder im geschmolzenen Zustand befindet. Die ver­ wendeten leitfähigen Materialien, Binder und evtl. die Fasern und die zusätzli­ chen Hydrophobierungsmittel werden bei dieser Temperatur gemischt und zu einer Schicht der gewünschten Dicke ausgeformt. Das Mischen kann in einem Ein- oder Mehrschneckenextruder oder in sonstigen geeigneten Mischern erfolgen. Dieser Vor­ gang kann in einem gesonderten "Compound Arbeitsschritt" oder bevorzugt ohne zwischenzeitliche Abkühlung des eingesetzten Materials in einem Arbeitsschritt mit der Formung der Gasdiffusionsschicht erfolgen. Es ist darauf zu achten, daß der Misch­ prozeß nicht zu intensiv durchgeführt wird, da mit fortschreitender Umhüllung der Partikel des leitfähigen Materials die Wahrscheinlichkeit für Perkolationspfade und damit die elektrische Leitfähigkeit der fertigen Gasdiffusionselektrode sinkt.Common to all variants of the manufacturing method according to the invention is Processing of the materials used at temperatures at which min least one of the binders used is in the molten state. The ver used conductive materials, binders and possibly the fibers and the additional Chen hydrophobizing agents are mixed at this temperature and to a Formed layer of the desired thickness. Mixing can be done in one or Multi-screw extruders or in other suitable mixers. This before gang can be done in a separate "compound work step" or preferably without interim cooling of the material used in one step the formation of the gas diffusion layer. Care should be taken that the mixing process is not carried out too intensely, since with the progressive wrapping of the Particles of the conductive material the probability of percolation paths and so that the electrical conductivity of the finished gas diffusion electrode drops.

Das Ausformen der Gasdiffusionsschicht kann z. B. mittels eines Extruders mit Flach­ düse durch Spritzgießen, Blasformen, Rotationsformen oder ein Gießverfahren mit nachgeschaltenem Kalander erfolgen. Enthält eine Gasdiffusionselektrode mehr als eine Gasdiffusionsschicht, so ist es von Vorteil, ein Mehrschichtverfahren z. B. Coex­ trusion zu verwenden. The shaping of the gas diffusion layer can e.g. B. by means of an extruder with flat by injection molding, blow molding, rotary molding or a molding process downstream calender. Contains more than one gas diffusion electrode a gas diffusion layer, it is advantageous to use a multi-layer process e.g. B. Coex to use trusion.  

Da die mit hohem Feststoffanteil gefüllte Schmelze typischerweise nicht mit der er­ forderlichen Homogenität und Gleichmäßigkeit in der Dicke aus einer Düse austritt, ist meist ein nachgeschalteter Kalandrierungsprozeß notwendig. Die Temperatur der Walzen wird dabei auf Werte unterhalb der Schmelzgrenze der Binder reduziert.Since the melt filled with a high solids content is typically not with the he required homogeneity and uniformity in the thickness emerges from a nozzle, a subsequent calendering process is usually necessary. The temperature of the Rolling is reduced to values below the melting limit of the binder.

Weiterhin kann es von Vorteil sein, auf einer Oberfläche der Gasdiffusionselektrode Gaskanäle zu erzeugen, die es ermöglichen, die Reaktionsgase gleichmäßig über die gesamte Elektrodenfläche zu verteilen. Die Gaskanäle bestehen dabei aus Erhöhun­ gen und Vertiefungen auf einer der Oberflächen der Elektrode. Sie können durch entsprechende Vorrichtungen während des Extrusionsprozesses oder durch nachfol­ gendes thermoplastisches Prägen hergestellt werden.Furthermore, it can be advantageous on a surface of the gas diffusion electrode Generate gas channels that allow the reaction gases to flow evenly over the to distribute the entire electrode area. The gas channels consist of elevation gene and depressions on one of the surfaces of the electrode. You can by appropriate devices during the extrusion process or by subsequent thermoplastic embossing.

Um die notwendige Poriosität der Gasdiffusionsschicht einzustellen, können physi­ kalische und/oder chemische Treibmittel eingesetzt werden. Am einfachsten ist die Zumischung von Treibgasen zur Schmelze. Bevorzugt eignen sich hier Stickstoff, Koh­ lendioxid und Edelgase. Es kann jedoch auch von Vorteil sein, den Ausgangssubstan­ zen Flüssigkeiten zuzusetzen, die im wesentlichen erst nach der Entspannung in der Düse verdampfen und dadurch offene Poren hinterlassen. Für Polyethylen als Binder ist z. B. Isopropanol geeignet. Bei Verwendung von chemischen Treibmitteln ist dar­ auf zu achten, daß Rückstände dieser Treibmittel (z. B. Na⁺ Ionen) in der späteren Anwendung den Elektrolyten (z. B. sulfonierte Polymere) oder die Katalysatoren nicht negativ beeinflussen.In order to adjust the necessary porosity of the gas diffusion layer, physi Kalische and / or chemical blowing agents are used. The easiest is Admixture of propellant gases to the melt. Nitrogen, Koh are preferably suitable here oil dioxide and noble gases. However, it can also be advantageous to use the starting substance zen add liquids that are essentially only after relaxation in the Evaporate the nozzle, leaving open pores. For polyethylene as a binder is z. B. isopropanol suitable. When using chemical blowing agents it is to ensure that residues of these blowing agents (e.g. Na⁺ ions) in the later Do not use the electrolytes (e.g. sulfonated polymers) or the catalysts influence negatively.

Eine weitere Möglichkeit, Poren in der Gasdiffusionsschicht zu erzeugen, ist die Bei­ mischung eines inerten "Platzhalters" zum Extrusionsgemisch. Dieser "Platzhalter" wird, falls er selbst nicht hochgradig porös ist, nach dem Erkalten der Gasdiffusions­ lage wieder entfernt (z. B. durch herauslösen); zurück bleiben die gewünschten Poren. Zu diesem Zweck eignen sich z. B. Paraffinöle oder in gebräuchlichen Lösungsmitteln (z. B. Wasser) gut lösliche Feststoffe. "Platzhalter", die auch unter den Bedingungen der betrachteten elektrochemischen Zelle inert sind und zudem selbst eine hohe, offene Poriosität aufweisen können auch in der Gasdiffusionsschicht verbleiben und auf diese Weise die notwendigen Poren liefern. Es eignet sich z. B. gemahlener Graphitschaum der Firma SGL Carbon AG. Gegenüber mineralischen, porösen Partikeln hat dieses Material den Vorteil die Leitfähigkeit der Gasdiffusionsschicht zu erhöhen.Another way to create pores in the gas diffusion layer is the bei Mixing an inert "placeholder" to the extrusion mixture. This "placeholder" if it is not itself highly porous, after the gas diffusion has cooled again removed (e.g. by removing it); the desired pores remain. For this purpose, z. B. paraffin oils or in common solvents (e.g. water) highly soluble solids. "Placeholder", which is also under the conditions of the electrochemical cell under consideration are inert and also a high, open one Porosity can also remain in and on the gas diffusion layer Way to provide the necessary pores. It is suitable for. B. ground graphite foam from SGL Carbon AG. Compared to mineral, porous particles, this has Material the advantage of increasing the conductivity of the gas diffusion layer.

Mehrere Gasdiffusionsschichten von möglicherweise verschiedenem Aufbau können mittels eines Kalanders bei einer Temperatur im Bereich des Schmelzpunkts eines der Binder zur fertigen Gasdiffusionselektrode vereinigt werden. Several gas diffusion layers of possibly different structures can be used by means of a calender at a temperature in the range of a melting point the binder can be combined to form the finished gas diffusion electrode.  

Die erfindungsgemäße Gasdiffusionselektrode besitzt im Vergleich zu bekannten Gas­ diffusionselektroden niedrige elektrische Durchgangswiderstände. Sie liegen im Be­ reich < 70mΩcm2, bevorzugt im Bereich < 3SmΩcm2.The gas diffusion electrode according to the invention has low electrical volume resistances compared to known gas diffusion electrodes. They are in the rich Be <70mΩcm 2, preferably in the range <3SmΩcm second

Beispiele für die Herstellung und die Verwendung der erfindungsgemäßen Gasdiffusi­ onselektrode:Examples of the production and use of the gas diffuser according to the invention onelectrode:

Beispiel 1: (Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle)Example 1: (polymer electrolyte membrane fuel cell)

Leitruß Vulcan XC 72 wird mit 20% Polytetrafluorethylen hydrophobiert. Dies kann auf verschiedene Art und Weisen vorgenommen werden:
Carbon black Vulcan XC 72 is made hydrophobic with 20% polytetrafluoroethylene. This can be done in several ways:

  • a) Intensives Mischen von Polytetrafluorethylenpulver (Korngröße 2 - 20 µm) mit dem Leitrußa) Intensive mixing of polytetrafluoroethylene powder (grain size 2 - 20 µm) with the soot
  • b) Herstellen einer Suspension aus Leitruß in 50% Isopropanol/Wasser Gemisch; hinzufügen von Polytetrafluorethylensuspension mit Partikelgrößen von etwa 150-250 nm; Verdampfen der Suspensionsflüssigkeiten; thermische Zersetzung der Netz­ mittel bei 360°C.b) preparing a suspension of conductive carbon black in a 50% isopropanol / water mixture; adding polytetrafluoroethylene suspension with particle sizes of about 150-250 nm; Evaporating the suspension liquids; thermal decomposition of the network medium at 360 ° C.
  • c) Einbringen von Polytetrafluorethylenpartikel als Aerosol: Beide Komponenten, Leitruß und Polytetrafluorethylen, werden als Aerosol mittels gegeneinander gerich­ teter Düsen intensiv vermischt.c) introduction of polytetrafluoroethylene particles as aerosol: both components, Carbon black and polytetrafluoroethylene are used as an aerosol against each other intensively mixed nozzles.

Der fein gemahlene, hydrophobierte Leitruß wird nun mit 25% Polypropylen (Korn­ größe 2-10 µm) und 8% Kohlefasern von etwa 5 mm Länge intensiv vermengt. In einem Extruder, der für hochgefüllte Materialien geeignet ist kann diese Masse bei etwa 250°C unter Begasung mit CO2 zu einem offenporigen Schaum von etwa 0.4 mm Dicke verarbeitet werden. Ein nachfolgender, beheizter Kalander reduziert die Dicke auf 0.3 mm bei 50% Porenvolumen.The finely ground, hydrophobized conductive carbon black is now mixed intensively with 25% polypropylene (grain size 2-10 µm) and 8% carbon fibers of about 5 mm in length. In an extruder that is suitable for highly filled materials, this mass can be processed at about 250 ° C with gassing with CO 2 to an open-pore foam of about 0.4 mm thickness. A subsequent heated calender reduces the thickness to 0.3 mm at 50% pore volume.

Die aus nur einer Gasdiffusionsschicht bestehende, nach obigem Verfahren hergestellte Gasdiffusionselektrode kann nun mit einer mit Katalysator versehenen Polymerelek­ trolytmembran, z. B. Gore-Select von W.L.Gore & Assoc. mit einer Platinbeladung von 0.35 mgPt/cm2, in einen Brennstoffzellen Teststand eingebaut werden. Die erfindungs­ gemäße Gasdiffusionselektrode wird dabei als Anode und als Kathode verwendet. Der Anpreßdruck der Stromableiter an die Elektroden beträgt etwa 12 bar.The gas diffusion electrode consisting of only one gas diffusion layer and produced by the above method can now be used with a catalyst-provided polymer electrolyte membrane, e.g. B. Gore-Select by WLGore & Assoc. with a platinum loading of 0.35 mgPt / cm 2 , can be installed in a fuel cell test stand. The gas diffusion electrode according to the invention is used as an anode and as a cathode. The contact pressure of the current arrester to the electrodes is approximately 12 bar.

Bei Betrieb der Brennstoffzelle mit Wasserstoff an der Anode und befeuchteter Luft an der Kathode - beide Gase nahezu ohne Überdruck - ergibt sich bei einer Zellspannung von 0.6 V eine Leistungsdichte von etwa 310 mW/cm2. Die Zelltemperatur beträgt dabei etwa 60°C. When the fuel cell is operated with hydrogen on the anode and humidified air on the cathode - both gases almost without excess pressure - a power density of about 310 mW / cm 2 results at a cell voltage of 0.6 V. The cell temperature is about 60 ° C.

Die erfindungsgemäßen Elektroden sind auch für die Verwendung mit fluorfreien Membranen, z. B. sulfonierte Polyetherketone, geeignet.The electrodes of the invention are also for use with fluorine-free Membranes, e.g. B. sulfonated polyether ketones, suitable.

Beispiel 2: (Mischform aus Polymerelektrolytmembran- und Phosphorsäurebrenn­ stoffzelle)Example 2: (Mixed form of polymer electrolyte membrane and phosphoric acid burning fabric cell)

Ähnlich wie in Beispiel 1 wird eine feinteilige Mischung aus 35% des fluorierten Thermoplasten ETJ der Firma 3M, 55% Leitruß (z. B. Vulkan XC 72) und 10% Kohlefasern von etwa 5 mm Länge hergestellt. In einem geeigneten Extruder wird diese Masse bei 340°C unter Begasung mit CO2 zu einer Schicht verarbeitet die nach einem beheizten Kalander eine Dicke von 0.4 mm bei 70% Poriosität aufweist.Similar to Example 1, a finely divided mixture of 35% of the fluorinated thermoplastic ETJ from 3M, 55% conductive carbon black (e.g. Vulkan XC 72) and 10% carbon fibers of about 5 mm in length is produced. In a suitable extruder, this mass is processed at 340 ° C with gassing with CO 2 to form a layer, which after a heated calender has a thickness of 0.4 mm with 70% porosity.

Nach einem gängigen Verfahren kann auf die fertiggestellte Gasdiffusionselektrode mit Polytetrafluorethylen gebundener, geträgerter Platin Katalysator (z. B. 30% Pt auf Vulcan XC 72 der Firma E-TEC, Inc. USA) aufgebracht werden. Als Elek­ trolyt für diese weitere Brennstoffzellenanwendung dient nun eine 30 µm dicke Folie aus Polybenzimidazol. Diese Folie wird mindestens 48 Stunden bei Raumtempera­ tur in 85% Phosphorsäure eingelegt. Polybenzimidazol nimmt dabei ein vielfaches der Polymermasse an Phosphorsäure auf. Die erfindungsgemäße, katalysierte Gas­ diffusionselektrode wird mit der vorbehandelten Polymerfolie bei Raumtemperatur und etwa 50 bar Druck zu einer Membran-Elektroden-Einheit verpresst und in einen Brennstoffzellen Teststand eingebaut.According to a common procedure, the finished gas diffusion electrode can be used supported platinum catalyst bound with polytetrafluoroethylene (e.g. 30% Pt on Vulcan XC 72 from E-TEC, Inc. USA). As elec A 30 µm thick film is now used for this further fuel cell application from polybenzimidazole. This film is at least 48 hours at room temperature in 85% phosphoric acid. Polybenzimidazole takes a multiple the polymer mass of phosphoric acid. The catalyzed gas according to the invention The diffusion electrode is treated with the pretreated polymer film at room temperature and pressed about 50 bar pressure to a membrane electrode assembly and into one Fuel cell test stand installed.

Betreibt man die Brennstoffzelle bei 130°C mit Wasserstoff und Luft unter 2 bar Überdruck so können bei 0.4 V Zellspannung Leistungsdichten bis 900 mW/cm2 erreicht werden.If the fuel cell is operated at 130 ° C with hydrogen and air under 2 bar overpressure, power densities of up to 900 mW / cm 2 can be achieved at 0.4 V cell voltage.

Beispiel 3: (Elektrolysezelle)Example 3: (electrolytic cell)

Die Elektroden aus Beispiel 1 können als Anode und Kathode einer Elektrolysezelle verwendet werden. Die Kathode wird dabei nach einem gängigen Verfahren mit Platin Katalysator auf Kohlenstoffträger (0.3 mg/cm2) versehen während man die Anode mit 15 mg/cm2 Iridium-Schwarz belegt, so daß der Kohlenstoffanteil der Elektrode vollständig abgedeckt wird. Dies ist notwendig, da der Kohlenstoff und auch der Binder unter den stark oxidierenden Bedingungen angegriffen wird. Eine Membran-Elektroden-Einheit kann durch Heißpressen (120°C, 200 bar) mit der Polymerelektrolytmembran Nafion 115 der Firma DuPont, USA hergestellt werden. Nach Einbau in einen Teststand erreicht man bei 80°C und 1.61 V Zellspannung Stromdichten bis 0.6 A/cm2.The electrodes from Example 1 can be used as the anode and cathode of an electrolytic cell. The cathode is provided with a platinum catalyst on a carbon support (0.3 mg / cm 2 ) using a conventional method, while the anode is coated with 15 mg / cm 2 iridium black, so that the carbon portion of the electrode is completely covered. This is necessary because the carbon and the binder are attacked under the strongly oxidizing conditions. A membrane-electrode unit can be manufactured by hot pressing (120 ° C., 200 bar) with the polymer electrolyte membrane Nafion 115 from DuPont, USA. After installation in a test stand, current densities of up to 0.6 A / cm 2 are achieved at 80 ° C and 1.61 V cell voltage.

Claims (25)

1. Gasdiffusionselektrode enthaltend mindestens eine elektrisch leitfähige und poröse Gasdiffusionsschicht dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdiffusionsschicht mindestens ein elektrisch leitfähiges Material mit einer Bulkleitfähigkeit < 1 mS/cm und mindestens ein thermoplastisches Material enthält, welches das elektrisch leitfähige Material bindet.1. Gas diffusion electrode containing at least one electrically conductive and porous gas diffusion layer, characterized in that the gas diffusion layer contains at least one electrically conductive material with a bulk conductivity <1 mS / cm and at least one thermoplastic material which binds the electrically conductive material. 2. Gasdiffusionselektrode nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige Material Leitruß, Graphit oder carbonisierte oder graphitierte Kohlefasern enthält.2. Gas diffusion electrode according to claim 1 characterized, that the electrically conductive material conductive carbon black, graphite or carbonized or contains graphitized carbon fibers. 3. Gasdiffusionselektrode nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material Polyethylen, Polypropylen, Polyamid, Poly­ ethylentherephtalat oder einen fluorierten Thermoplast enthält.3. Gas diffusion electrode according to claim 1 or 2 characterized, that the thermoplastic material is polyethylene, polypropylene, polyamide, poly contains ethylene terephthalate or a fluorinated thermoplastic. 4. Gasdiffusionselektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdiffusionsschicht hydrophobiert ist.4. Gas diffusion electrode according to one of claims 1 to 3 characterized, that the gas diffusion layer is hydrophobic. 5. Gasdiffusionselektrode nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdiffusionsschicht durch Partikel aus einem fluorierten Polymer hydro­ phobiert ist.5. Gas diffusion electrode according to claim 4 characterized, that the gas diffusion layer by particles of a fluorinated polymer hydro is phobiced. 6. Gasdiffusionselektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß das Porenvolumen der Gasdiffusionsschicht 30% bis 70% des Gesamtvolumens der Schicht beträgt.6. Gas diffusion electrode according to one of claims 1 to 5 characterized, that the pore volume of the gas diffusion layer is 30% to 70% of the total volume the layer is. 7. Gasdiffusionselektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdiffusionsschicht zusätzlich Kurzschnittfasern enthält. 7. Gas diffusion electrode according to one of claims 1 to 6 characterized, that the gas diffusion layer additionally contains short cut fibers.   8. Gasdiffusionselektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß eine Oberfläche der Gasdiffusionselektrode Gaskanäle enthält.8. Gas diffusion electrode according to one of claims 1 to 7 characterized, that a surface of the gas diffusion electrode contains gas channels. 9. Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionselektrode enthaltend mindestens eine elektrisch leitfähige und poröse Gasdiffusionsschicht, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein elektrisch leitfähiges Material mit einer Bulkleitfähigkeit < 1 mS/cm und mindestens ein thermoplastisches Material mittels eines thermopla­ stischen Verfahrens zu einer Gasdiffusionsschicht geformt werden.9. A method for producing a gas diffusion electrode containing at least an electrically conductive and porous gas diffusion layer, characterized, that at least one electrically conductive material with a bulk conductivity <1 mS / cm and at least one thermoplastic material using a thermopla tical process to be formed into a gas diffusion layer. 10. Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionselektrode nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Verfahren einen Extrusionsschritt enthält.10. Process for the production of a gas diffusion electrode Claim 9 characterized, that the thermoplastic process includes an extrusion step. 11. Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionselektrode nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß die Extrusion unter Verwendung eines chemischen oder physikalischen Treib­ systems durchgeführt wird.11. Method for producing a gas diffusion electrode according to Claim 10 characterized, that the extrusion using a chemical or physical blowing systems is carried out. 12. Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionselektrode nach einem der Ansprüche 9 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß dem Stoffgemisch vor Ausführung des thermoplastischen Verfahrens ein wei­ teres, porenbildendes Material zugesetzt wird.12. A method for producing a gas diffusion electrode according to one of claims 9 to 11 characterized, that the mixture of substances a white before executing the thermoplastic process teres, pore-forming material is added. 13. Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionselektrode nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Material nach der Ausführung des thermoplastischen Verfahrens mit Hilfe eines Lösungsmittels aus der Gasdiffusionsschicht entfernt wird. 13. A method for producing a gas diffusion electrode according to Claim 12 characterized, that the further material after the execution of the thermoplastic process is removed from the gas diffusion layer with the aid of a solvent.   14. Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionselektrode nach Anspruch 9 bis 13 dadurch gekennzeichnet, daß die nach der thermoplastischen Formung erhaltene Gasdiffusionsschicht mit­ tels eines Kalanders nachbehandelt wird.14. A method for producing a gas diffusion electrode Claims 9 to 13 characterized, that the gas diffusion layer obtained after thermoplastic molding with treated with a calender. 15. Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionselektrode nach einem der Ansprüche 9 bis 14 dadurch gekennzeichnet, daß mehrere verschiedene Gasdiffusionsschichten durch Pressen, Kalandern oder sonstige Laminierschritte miteinander verbunden werden.15. A method for producing a gas diffusion electrode according to one of claims 9 to 14 characterized, that several different gas diffusion layers by pressing, calendering or other lamination steps are interconnected. 16. Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionselektrode nach einem der Ansprüche 9 bis 15 dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige Material Leitruß, Graphit oder carbonisierte oder graphitierte Kohlefasern enthält.16. A method for producing a gas diffusion electrode according to one of claims 9 to 15 characterized, that the electrically conductive material conductive carbon black, graphite or carbonized or contains graphitized carbon fibers. 17. Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionselektrode nach einem der Ansprüche 9 bis 16 dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material Polyethylen, Polypropylen, Polyamid, Poly­ ethylentherephtalat oder ein fluorierter Thermoplast ist.17. A method for producing a gas diffusion electrode according to one of claims 9 to 16 characterized, that the thermoplastic material is polyethylene, polypropylene, polyamide, poly ethylene terephthalate or a fluorinated thermoplastic. 18. Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionselektrode nach Anspruch 9 bis 17 dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdiffusionsschicht hydrophobiert ist.18. Method for producing a gas diffusion electrode according to Claims 9 to 17 characterized, that the gas diffusion layer is hydrophobic. 19. Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionselektrode nach Anspruch 18 dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdiffusionsschicht durch Partikel aus einem fluorierten Polymer hydro­ phobiert ist. 19. A method for producing a gas diffusion electrode according to Claim 18 characterized, that the gas diffusion layer by particles of a fluorinated polymer hydro is phobiced.   20. Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionselektrode nach Anspruch 18 oder 19 dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrophobierungsmittel vor der Ausführung des thermoplastischen Ver­ fahrens in das elektrisch leitfähige Material eingebracht wird.20. Method for producing a gas diffusion electrode according to Claim 18 or 19 characterized, that the hydrophobizing agent before the execution of the thermoplastic Ver driving is introduced into the electrically conductive material. 21. Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionselektrode nach Anspruch 20 dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrophobierungsmittel direkt durch Mischen oder in suspendierter Form in das elektrisch leitfähige Material eingebracht wird.21. Method for producing a gas diffusion electrode according to Claim 20 characterized, that the hydrophobizing agent directly by mixing or in suspended form is introduced into the electrically conductive material. 22. Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionselektrode nach einem der Ansprüche 9 bis 21 dadurch gekennzeichnet, daß das Porenvolumen der Gasdiffusionsschicht 30% bis 70% des Gesamtvolumens der Schicht beträgt.22. A method for producing a gas diffusion electrode according to one of claims 9 to 21 characterized, that the pore volume of the gas diffusion layer is 30% to 70% of the total volume the layer is. 23. Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionselektrode nach einem der Ansprüche 9 bis 22 dadurch gekennzeichnet, daß dem Stoffgemisch vor Ausführung des thermoplastischen Verfahrens Kurz­ schnittfasern beigefügt werden.23. A method for producing a gas diffusion electrode according to one of claims 9 to 22 characterized, that the mixture of substances before executing the thermoplastic process short cut fibers are added. 24. Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionselektrode nach einem der Anspruche 9 bis 23 dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Oberfläche der Gasdiffusionselektrode Gaskanäle erzeugt werden.24. A method for producing a gas diffusion electrode according to one of claims 9 to 23 characterized, that gas channels are generated on a surface of the gas diffusion electrode. 25. Verwendung einer Gasdiffusionselektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in einer elektrochemischen Zelle mit Gasaustausch als Anode und/oder Kathode.25. Use of a gas diffusion electrode according to one of claims 1 to 8 in an electrochemical cell with gas exchange as anode and / or cathode.
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