DE2155283A1 - Organische Fasermatrize für Brennstoffzellen - Google Patents
Organische Fasermatrize für BrennstoffzellenInfo
- Publication number
- DE2155283A1 DE2155283A1 DE19712155283 DE2155283A DE2155283A1 DE 2155283 A1 DE2155283 A1 DE 2155283A1 DE 19712155283 DE19712155283 DE 19712155283 DE 2155283 A DE2155283 A DE 2155283A DE 2155283 A1 DE2155283 A1 DE 2155283A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- wettable
- organic fiber
- constant
- fiber matrix
- producing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0289—Means for holding the electrolyte
- H01M8/0293—Matrices for immobilising electrolyte solutions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/44—Fibrous material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
- H01M50/491—Porosity
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Description
UNITED AIHCBAFT CORPORATION
400 Main Street
East Hartford
Connecticut 06108
Organische Fasermatrize für Brennstoffzellen.
Priorität: USA Nr. 98.791
Patentanmeldung vom 16. Dezember 1970
Patentanmeldung vom 16. Dezember 1970
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf organische Fasermatrizen
und im "besonderen auf benetzbare Matrizen aus mit Phenolharz überzogenen Phenolfasern zum Gebrauch in Brennstoffzellen
und auf ein Verfahren zur Herstellung dieser Matrizen.
Phenolharzfasermatten haben einen hohen Widerstand gegen Korrosion durch Säuren, wie zum Beispiel Phosphor, und
Schwefelsäure und werden somit vorteilhafterweise als Elektrolytmatrizen in Brennstoffzellen gebraucht. Die Phenolharzmatten
sind jedoch nicht leicht benetzbar und absorbieren somit keine Flüssigkeit. Selbst wenn sie mit Flüssigkeit unter
Vakuum gefüllt werden besteht kein Elektrolytfluss von einem Ort zum anderen in der Matte. Venn die Matten als Elektrolytmatrizen
in Brennstoffzellen benutzt werden so entstehen Stellen an denen das Elektrolytvolumen verschieden ist wodurch
die Leistung der Zelle herabgesetzt wird. Dies geschieht dadurch, dass die optimale Eatalj^sator-Gas-Elektrolyttrennschicht
welche für maximale Leistung wichtig ist nicht in der ganzen Zelle besteht.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine gleichmässige,
dünne, benetzbare Matrize aus Phenolharzfasern mit der nötigen
209 8 3 5/0628
Porengrösse und nit verbessertem Widerstand herzustellen.
In Uebereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden die Phenolharzfaserη mit einem gemahlenen Phenolzusatzharz
umgeben bevor die Matrize hergestellt wird, hierauf wird das gemahlene Zusatzharz gehärtet und die Matrize wird durch Aufheizen
in einem Ofen in Luft oder in inerter Atmosphäre bei Temperaturen von 2600C bis ungefähr 121°C während ungefähr
10 Minuten bis 500 Stunden, in Abhängigkeit der Temperatur,
benetzbar gemacht.
Es wurde gefunden, dass die Zeit-Temperaturbeziehung
mathematisch durch die folgende Formel ausgedrückt werden kann.
x-b
-κ
wobei χ = Behandlungstemperatur (0C)
y = Zeit (Stunden)
a = eine Konstante
b *= eine Konstante
K = eine Konstante
y = Zeit (Stunden)
a = eine Konstante
b *= eine Konstante
K = eine Konstante
Der Wert der Konstanten a und b scheint von den Bedingungen in dem Ofen welcher während dem Heizvorgang benutzt wird, wie
zum Beispiel ein Ofen mit Luftzirkulation, sowie vom Taupunkt abzuhängen. Es wurde gefunden, dass die Benetzbarkeit einer
Matrize aus mit Phenolharz überzogenen Phenolfasern nach der vorliegenden Erfindung durch folgende Formel bestimmt werden
kann:
Vorzugsweise wird eine Matrize benetzbar wenn χ (Temperatur) und y (Zeit) so ausgewählt werden dass der Ausdruck
209835/0628
kleiner oder gleich eins ist. Wegen der Verschiedenheit der
Oefen die gebraucht werden, können die Konstanten a und b in
dem obigen Ausdruck nicht definitiv festgesetzt werden. In verschiedenen Oefen kann eine benetzbare Matrize auch hergestellt
werden wenn die Temperatur (x) und Zeit (y) so ausgewählt werden dass der Ausdruck
,7
-31,2
Ji/
gleich oder ungefähr 1,5 ist. " *
Jene die in der Technik bewandert sind werden verstehen, dass die Temperatur und Zeit in dem Verfahren der vorliegenden
Erfindung kritisch sind und so gewählt werden müssen .dass die
Werte zur rechten Seite der Kurve der Figur liegen. Hierzu muss der Ausdruck
x-446,7
Θ. -31,2
Θ. -31,2
gleich oder kleiner als 1 sein.
Der Ausdruck gleich eine kann Werte zwischen 1 und 1,5
Abhängigkeit von dem benutzten Ofen, umfassen. Eine Toleranz von ungefähr 10% sollte auch für die Werte von a und b erlaubt
werden.
Die v/eiteren Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden
Beschreibung der Erfindung noch weiter erläutert.
Die Figur ist eine graphische Darstellung der Zeit-Temperatur Beziehung des Verfahrens zur Herstellung der benetzbaren Matrize
aus mit Phenolharz überzogenen Phenolfasern.
209835/0628
Ein Verfahren zur Herstellung der verbesserten Matrize umfasst eine Dispersion von Phenolharzfasern (wie Kynol Fasern, Markennamen
der Carborundum Co.) mit einem gemahlenen Phenolzusatzharz (z.B. V 1129» Markennamen der Bendix Corp.) im Verhältnis
von ungefähr 70 bis 90 Gew.% Fasern und 10 bis 30 Gew.?£ gemahlenes
Zusatzharz in Wasser, welches Wasser distilliert sein kann. Das gemahlene Zusatzharz ist in Wasser löslich so lange
alkalische Bedingungen vorherrschen. Um die Phenolfasern ro.it dem Harz zu überziehen, wird der pH der Mischung bis zu einem pH
von ungefähr 4,5 durch Zugabe eines Säuremittels wie Essig und oder Phosphorsäure herabgesetzt. Nach dem Zusatz des Säuremittels
zu der Faser-Harz-Suspension fällt das Harz aus und bildet eine kolloidale Emulsion. Hierauf wird noch witere
w Säure zugegeben und die Emulsion "bricht" bei einem pH von 4,5
und das Harz wird auf der Faser in Form von kleinen Tröpfchen mikroskopischer Grosse absorbiert. Diese Tröpfchen laufen
zusammen und bilden einen Film welcher jede Faser partiell umgibt. Wenn das Wasser eliminiert wird durch die in der Papierherstellung
üblichen Verfahren oder durch Filtration, kontaktieren sich die Harzoberflächen und die Fasern werden aneinander
gebunden und bilden so die gewünschte Matrize. Die Matte kann an der Luft getrocknet werden um das Wasser zu verdampfen.
Die Matte wird alsdann bis zu einer Temperatur zwischen 143 bis 1540C während 30 Minuten erhitzt um den Ueberzug aus
gemahlenem Phenolzusatzharz auf der Faser zu härten. Eine
λ Härtung des Harzes zieht eine chemische Verbindung der Fasern
untereinander nach sich und so wird eine gleichmässige, Btarke Matrize mit einer durchschnittlichen Porengrösse von ungefähr
5 Mikron hergestellt, eine nicht überzogene Fasermatrize hat im Vergleich hierzu eine sehr schwache Struktur und eine nicht
gleichmässige und relativ weit streuende Porengrössenverteilung. Es ist vorteilhaft die Matrize auf ein Nickelsieb zu legen wenn
die Matrize in der Luft gehärtet wird. Die Matrize kann auch in Stickstoff-(oder in einem anderen inerten Gas) Atmosphäre
gehärtet werden wobei die obige Zeit und Temperatur beibehalten werden.
Um die Matrize welche nach dem vorliegenden Verfahren herge-
209835/0628
stellt wurde, benetzbar zu machen wird sie in einem Ofen in der Luft erhitzt wobei die Zeit und die Temperatur so ausgewählt
werden dass der Ausdruck
x-446,7
-31,2
ungefähr gleich 1,5 ist, wobei χ die Temperatur (0O) und y
die Zeit (Stunden) darstellen. Es imrde gefunden, dass die
obere Grenze der Temperatur ungefähr 260°C beträgt. Oberhalb dieser Temperatur fängt die Phenolfaser Feuer. Deshalb ist es,
falls eine höhere Temperatur gewünscht wird, nötig die Behandlung zur.Benetzbarmachung in einer inerten Gasatmosphäre
im Ofen durchzuführen um eine Entzündung der Faser zu vermeiden. Das bevorzugte Jtaetzbar.machungsverf ahren wird bei 2320C +^ 3°
in weniger als einer Stunde durchgeführt welches von grossem Vorteil ist.
209835/0628
Claims (6)
- Patentansprüche. J Verfahren zur Herstellung einer benetzbaren organischen Fasermatrize für Brennstoffzellen, gekennzeichnet durch: Ueberziehen von Phenolharzfasern mit einem gemahlenen Phenolzusatzharz;
Bildung der Matrize;
Härtung des gemahlenen Zusatzharzesund Benetzbarmachung der Matrize durch Heizen in Luft oder in einer partiell inerten Atmosphäre nach der allgemeinen Formelx-beiin v/elcher: e = die Basis des Systems von natürlichenLogarithmen mit einem approximativen numerischenWert von 2,71828;
χ » Temperatur (0C) zu welcher die Matrize erhitztwird;
y β die Zeit (Stunden) während welcher dieMatrize erhitzt wird;
a a eine Konstante
b « eine Konstante
K - eine Konstante - 2. Verfahren zur Herstellung einer benetzbaren organischen Fasermatrize nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass der Wert der Konstante K kleiner oder gleich 1,5 ist.
- 3. Verfahren zur Herstellung einer benetzbaren, organischen Fasermatrize nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der Konstante K kleiner oder gleich 1 ist.
- 4. Verfahren zur Herstellung einer benetzbaren, organischen Fasermatrize nach den Patentansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der Konstanten a gleich -31,2 +. 5,1 ist.
- 5· Verfahren zur Herstellung einer benetzbaren, organischen Fasermatriae nach den Patentansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der Kons kanten b gleich 7 + 44,7 ist.209835/0628
- 6. Verfahren zur Herstellung einer benetzbaren, organischen Fasermatrize für elektrische Brennstoffzellen nach den Patentansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize durch Aufheizen in der Luft oder in partiell inerter Atmosphäre bei einer Temperatur von ungefähr 2600C bis 1210C während 10 Minuten bis 500 Stunden benetzbar gemacht wird.7· Benetzbare organische Fasermatrize dadurch gekennzeichnet, dass sie nach den Verfahren der Patentansprüche 1 bis 6 hergestellt wird.209835/0628Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US9879170A | 1970-12-16 | 1970-12-16 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2155283A1 true DE2155283A1 (de) | 1972-08-24 |
Family
ID=22270916
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19712155283 Pending DE2155283A1 (de) | 1970-12-16 | 1971-11-06 | Organische Fasermatrize für Brennstoffzellen |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3694310A (de) |
AU (1) | AU3481671A (de) |
BR (1) | BR7107828D0 (de) |
CA (1) | CA969602A (de) |
DE (1) | DE2155283A1 (de) |
FR (1) | FR2117863A1 (de) |
IT (1) | IT943983B (de) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5049633A (de) * | 1973-09-05 | 1975-05-02 | ||
US4173662A (en) * | 1977-12-23 | 1979-11-06 | United Technologies Corporation | Process for forming a fuel cell matrix |
DE2809815C3 (de) * | 1978-03-07 | 1981-05-21 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Brennstoffzelle mit einer den Elektrolyten chemisch und physikalisch adsorbierenden Matrixschicht |
US4186065A (en) * | 1978-04-27 | 1980-01-29 | Ppg Industries, Inc. | Method of preparing a resin-containing asbestos diaphragm |
FR2579025B1 (fr) * | 1985-03-15 | 1987-04-10 | Occidental Chem Co | Pile a combustible a separation amelioree |
-
1970
- 1970-12-16 US US98791A patent/US3694310A/en not_active Expired - Lifetime
-
1971
- 1971-10-06 CA CA124,629A patent/CA969602A/en not_active Expired
- 1971-10-20 AU AU34816/71A patent/AU3481671A/en not_active Expired
- 1971-11-03 FR FR7140036A patent/FR2117863A1/fr not_active Withdrawn
- 1971-11-06 DE DE19712155283 patent/DE2155283A1/de active Pending
- 1971-11-24 BR BR7828/71A patent/BR7107828D0/pt unknown
- 1971-12-15 IT IT32420/71A patent/IT943983B/it active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IT943983B (it) | 1973-04-10 |
FR2117863A1 (de) | 1972-07-28 |
BR7107828D0 (pt) | 1973-02-15 |
CA969602A (en) | 1975-06-17 |
US3694310A (en) | 1972-09-26 |
AU3481671A (en) | 1973-05-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2833743A1 (de) | Verfahren zur herstellung poroesen kohlenstoff-flaechenmaterials | |
DE2428816A1 (de) | Elektrisches hochspannungs-bauelement mit einer mehrzahl miteinander ueber mindestens ein prepreg verbundener hochspannungs-wicklungsstaebe | |
DE2216584A1 (de) | Gestalteter Gegenstand und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE2827828A1 (de) | Alterungsbestaendiges brandschutzmaterial | |
DE1719241A1 (de) | Strahlungsbestaendiges Isoliermaterial | |
DE2824110A1 (de) | Filterroehre und verfahren zu ihrer herstellung | |
DE1671902C3 (de) | Herstellung von gasdichten Membranen für elektrochemische Zellen | |
DE2155283A1 (de) | Organische Fasermatrize für Brennstoffzellen | |
DE1187370B (de) | Verfahren zum Herstellen von faserverstaerkten Polyesterplatten | |
CH498168A (de) | Härtbare Kunststoffmischung | |
DE962326C (de) | Geschichtetes Asbestprodukt mit Aluminiumphosphat als Bindemittel und Verfahren zu seiner Herstellung | |
WO2020120142A1 (de) | Beschichtungsmaterial zur herstellung einer adsorbierenden, porösen, flexiblen beschichtung für einen wärmetauscher und verfahren zu dessen herstellung | |
EP0187276A2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffes | |
DE2360982C2 (de) | Verfahren zur Vernetzung und Härtung von graphitischen Formkörpern | |
EP0003718A1 (de) | Glasfaserverstärkte Kunststoffe und Verfahren zu deren Herstellung | |
DE2155282A1 (de) | Organische Fasermatrize für Brennstoffzellen | |
DE3210746C2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Faserverbundwerkstoffes | |
DE3046373C2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Dispersionslackes für Leuchtschirme | |
DE2461661C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Phenol-Formaldehyd-Schäumen und Verwendung derartiger Schäume | |
DE1200184B (de) | Verfahren zur Herstellung von mit einer Isolierschicht versehenen Feststofftreibsaetzen | |
DE852259C (de) | Elektrischer Isolierstoff | |
AT230436B (de) | Verfahren zur Herstellung eines Magnetkernes | |
DE1619016A1 (de) | Koerper aus mineralischen Fasern und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE961472C (de) | Verfahren zum Verbinden einer aus halogenierten Olefinpolymeren bestehenden Oberflaeche mit einer anderen Oberflaeche | |
DE764851C (de) | Verfahren zum Nachbehandeln vorgeformter, bindemittelhaltiger Koerper aus verfilzten Faserstoffen |