DE2208632A1 - Verfahren zur herstellung von kohlehaltigen gaselektroden mit hydrophober rueckschicht - Google Patents

Verfahren zur herstellung von kohlehaltigen gaselektroden mit hydrophober rueckschicht

Info

Publication number
DE2208632A1
DE2208632A1 DE2208632A DE2208632A DE2208632A1 DE 2208632 A1 DE2208632 A1 DE 2208632A1 DE 2208632 A DE2208632 A DE 2208632A DE 2208632 A DE2208632 A DE 2208632A DE 2208632 A1 DE2208632 A1 DE 2208632A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
suspension
carbon
layer
powder
polytetrafluoroethylene
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.)
Granted
Application number
DE2208632A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2208632C3 (de
DE2208632B2 (de
Inventor
Horst Dipl Chem Dr Binder
Alfons Koehling
Wolfgang Dipl Chem Dr Kuhn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Battelle Institut eV
Original Assignee
Battelle Institut eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Battelle Institut eV filed Critical Battelle Institut eV
Priority to DE2208632A priority Critical patent/DE2208632C3/de
Priority to US00390841A priority patent/US3854994A/en
Publication of DE2208632A1 publication Critical patent/DE2208632A1/de
Publication of DE2208632B2 publication Critical patent/DE2208632B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2208632C3 publication Critical patent/DE2208632C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/12—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain a coating with specific electrical properties
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8663—Selection of inactive substances as ingredients for catalytic active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/8668—Binders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8817—Treatment of supports before application of the catalytic active composition
    • H01M4/8821—Wet proofing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/8828—Coating with slurry or ink
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8878—Treatment steps after deposition of the catalytic active composition or after shaping of the electrode being free-standing body
    • H01M4/8882—Heat treatment, e.g. drying, baking
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/96—Carbon-based electrodes
    • 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)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von kohlehaltigen Gaselektroden mit hydrophober Rückschicht Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von dünnschichtigen Gaselektroden, insbesondere von luftatmenden Kathoden für Brennstoffzellen mit alkalischen Elektrolyten, mit einer kohlehaltigen, dem Elektrolyt zugewandten Aktivschicht und mit einer porösen, hydrob phoben Riickschicht aus Polytetrafluoräthylen-Körnern sowie mit einem eingebauten Metallnetz.
  • Für Brennstoffzellen mit gasförmigen Reaktanten werden Elektroden benötigt, die den Zutritt von Gas, nicht aber den Durchtritt von flüssigem Elektrolyten erlauben.
  • Die Verwendung von flüssigem, freiem Elektrolyten bietet gegenüber einem in einer Matrix immobilisierten Elektrolyten den für viele Anwendungszwecke erheblichen Vorteil der einfachen Regulierung des Wasserund-Wärmehaushalts einer Batterie, da der Elektrolyt nach bedarf umgepumpt und gekühlt, regeneriert oder ausgetauscht werden kann. Insbesondere bei Brennstoffzellen mit alkalischem Elektrolyten (KOH) stellt sich aber das Problem, daß an den Kathoden infolge der Konzentrationsänderung im Inneren der Elektrode Elektrolyt in den Gasraum gepreßt wird, sobald Strom fließt (Literatur: W.S. Wong, 62. AICE-Meeting, Nov. 1969, Paper 61 c; J.G. Bannochie, Power Sources 3, D.H.
  • Collins-ed.,Seite 417 ff, 1971).
  • Aus den in der Literatur gegebenen theoretischen Überlegungen ergibt sich als für solche.Elektroden entscheidend wichtig, daß die katalytisch aktive Substanz in möglichst dünner Schicht vorliegt und daß sich die dem Gasraum zugewandte Seite äußerst hydrophob (unbenetzbar) verhält. Zur Hydrophobierung der Gasseite sind verschiedene Verfahren des Tränkens oder Besprühens mit schlecht benetzbaren Substanzen vorgeschlagen worden (Paraffinlösung: Brit.-PS- 1 107 525; US-PS . 3 038-772; Silikon: Brit.-PS . 1 113 576).
  • Diese Schichten bleiben aber unter den Betriebsbedingungen einer mit Luft betriebenen Brennstoffzelle (Elektrolyttemperatur bis 80 Or 6 bis IOn KOH, CO2-haltige Luft) nur begrenzte Zeit hindurch wirksam. Als wirksamster Schutz gegen das Durchtreten von Flüssigkeitstropfen hat sich das Anbringen einer Schicht aus reinem, porösem Polytetrafluoräthylen (PTFE) erwiesen.
  • Für die mit Luft arbeitenden Kathoden ist eine hohe Porosität und geringe Dicke zu fordern, da sonst durch den in den Poren verbleibenden Luft stickstoff der Zutritt des zur Reaktion benötigten Sauerstoffs behindert wird. Zahlreiche Verfahren sind bekannt, solche Schichten in verschiedenen Dicken herzustellen bzw. auf Elektroden anzubringen.
  • Nach vielen der bekannten Verfahren (z.B. DT-OS 1 421 739, DT-OS 1 546 701, i 671 713; US-PS 3 385 780) wird die hydrophobe Schicht gleichzeitig mit der Aktivschicht hergestellt, wobei in der Regel Pulver oder Pulvergemische durch Pressen und Sintern zu haltbaren Schichten verarbeitet werden. Solche Elektroden werden bei größeren Flächen nur dann gleichmäßig, wenn sie verhältnismäßig dick sind (über 1 mm), weil die Körner sich sonst nicht gleichmäßig auf der Fläche verteilen lassen. Die Komponenten der Aktivschicht neigen bei verschiedener Dichte zum Entmischen. Andererseits geraten die Mischungen bei geringer Dicke leicht durcheinander.
  • Durch Pressen können nur jeweils Einzelstücke hergestellt werden; ein kontinuierliches Herstellungsverfahren ist nicht durchzuführen.
  • Andere Verfahren gehen von vorgefertigten Folien aus (z.B. DT-OS 1 571 946, 1 596 049, 1 671 456; FR-PS 1 422 542; GB-PS 1 220 013), auf die eine mehr oder weniger dünnflüssige Katalysator-Suspension mit Spritzpistole aufgebracht oder aufgestrichen wird. Das Aufsprühen mit Spritzpistole ist umständlich, während das Aufstreichen zu ungleichmäßig dicken oder dichten Schichten führt. Außerdem haften die Schichten oft schlecht aufeinander. Ferner leidet die Porosität der vorgefertigten Schicht durch Verstopfen einzelner Poren, insbesondere, wenn zum Vereinigen der Schichten Druck angewendet wird.
  • Nach wieder anderen Verfahren wird eine vorgefertigte poröse, katalysatorhaltige Metall- oder Kohle-Trägerschicht verwendet, in deren Poren mehr oder weniger tief eine PTbE-Suspension eingelagert wird, die dann auch eine PTFE-Pückschicht biidet.(z.I3. DT-GS 1 491 529, 1 496 115, 1 546 729; FR-PS 2 014 206i US-PS 3 297 482).
  • Da ein Teil der Poren verstopft, ein Teil der Porenwände auch mit Fremdstoff bedeckt wird, kann der verwendete Katalysator nicht voll ausgenutzt werden.
  • Von der Mehrzahl dieser Elektroden ist bekannt, daß sie nach kürzerer oder längerer Zeit Elektrolyttropfen durchtreten lassen. Das Phänomen ist bisher so wenig unter Kontrolle, daß bereits Vorschläge existieren (DT-OS 2 050 951), den durchgetretenen Elektrolyten aufzufangen und in die Zelle zurückzuführén. Dies ist ein vom technischen Standpunkt äußerst unbefriedigendes Verfahren.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein vergleichsweise einfaches Verfahren zur Herstellung von Gaselektroden der eingangs genannten Art zu entwickeln.
  • Verlangt war ferner, daß diese Elektroden. aus den bereits erläuterten Gründen aus möglichst dünnen, jedoch untereinander sowie mit dem Metallnetz fest verbundenen Schichten bestehen.
  • Es hat sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß zunächst auf eine Vakuumfiltriervorrichtung eine Suspension von Polytetrafluoräthylen-Pulver in Propanol-(1), iso-Propanol, Butanol oder Dichlormethan, vorzugsweise Propanol-(1), aufgegossen und der Emulsion in mindestens zwei Schritten unter Anlegen verschiedenen Unterdrucks Flüssigkeit entzogen wird, daß anschließend auf den entstandenen verfilzten, noch feuchten Polytetrafluoräthylen-Filterkuchen das Metallnetz aufgelegt wird und daß danach unter Verwendung des gleichen Suspensionsmittels wie in dem ersten Filtriervorgang eine zweite, im wesentlichen aus Kohlepulver, Graphitfasern und Poiytetrafluoräthylen-Pulver bestehende Suspension aufgegossen wird, der ebenfalls in wenigstens zwei Schritten unter Anlegen von verschiedenem Druck durch die zuerst gebildete Schicht hindurch Flüssigkeit entzogen wird, sowie daß schließlich der entstandene Doppelschicht-Filterkuchen in einem Ofen im Luftstrom getrocknet und dann auf eine Temperatur von 330 bis 380 °C, vorzugsweise 350 bis 370 OC, erhitzt wird.
  • Als Filtriervorrichtung kann ein Filtertrichter mit waagerechter Filterplatte und eingelegtem Filterpapier oder aber ein kontinuierlich arbeitendes Filterband oder Trormelfilter, das mit einem dichten Filtertuch bespannt ist, verwendet werden. Als PTFE-Pulver eignen sich besonders Präparate wie das im Handel befindliche Hostaflon TF 17" der Farbwerke Hoechst, mit einer solchen Korngrößenverteilung, daß der überwiegende Teil der Partikeln zwischen 30 und 50 pm groß ist und möglichst keine größeren Teilchen enthalten sind. Als Suspensionsflüssigkeit sind die oben angegebenen organischen Lösungsmittel gut geeignet. Viele andere als Suspensionsflüssigkeit in Betracht gezogene Flüssigkeiten schäumen beim lebhaften Rühren der Suspension, benetzen die PTFE-Teilchen schlecht oder haben ungeeignete Verdunstungseigenschaften, lassen also entweder den ersten Filterkuchen zu schnell trocken werden oder sind beim Trocknen des Produkts vor dem endgültigen Sintern zu schwer zu entfernen. Die Flüssigkeitsmenge soll wenigstens das zehnfache an Gewicht der Feststoffmenge, bevorzugt das zwanzigfache betragen. Flüssigkeit und PTFE-Pulver werden mit einem schnellaufenden Rührer einige Minuten lang lebhaft verrührt bis unmittelbar vor dem Aufgießen auf das Filter.
  • Die Flüssigkeitsmenge und die Geschwindigkeit des Absaugens sind so aufeinander abzustimmen, daß zunächst die suspendierten Teilchen Zeit haben, sich abzusetzen (bis zu einigen Minuten), bevor die Hauptmenge der überstehenden Flüssigkeit durch das Filter# abgezogen ist.
  • Dann wird der Unterdruck verstärkt, so daß die PTFE Schicht sich verdichtet und rasch den größten Teil der noch festgehaltenen Flüssigkeit abgibt. Die Höhe des Unterdrucks richtet sich nach der Durchlässigkeit der Filterschicht.
  • Auf die noch feuchte PTFE-Schicht wird das Drahtnetz aufgelegt. Man kann entweder Zuschnitte aus dünndrähtigem Netz verwenden, die die Form der benötigten Elektroden haben (kreisrund, rechteckig, polygonal) oder das Netz als Bahn auf das sich-vorschiebende Filterband führen und später in die gewünschte Form schneiden. Die Drahtdicke und die Maschenweite des Metallnetzes richten sich nach der zu erzielenden Stromstärke und nach dem Material; dieses wiederum muß dem Verwendungszweck entsprechend gewählt werden (saurer oder alkalisch Elektrolyt; Anode oder Kathode; Brennstoff). Vorzugsweise werden die Metallnetze aus Nickel, Silber, Gold, Platin oder aus korrosionsbeständigem Stahl mitDrahtstärken von wenigen Zehntelmillimetern und den größten mit der jeweiligen Drahtstärke zu erzielenden Maschenweiten hergestellt.
  • Zu enge Maschen erschweren nämlich den Zusammenhalt der Elektrodenschichten.
  • Als nächster Schritt folgt das Auftragen der Aktivschicht-Suspension. Diese enthält in der gleichen Flüssigkeit wie die erste Suspension neben PTFE-Pulver den Elektroden-Katalysator. Dieser besteht bevorzugt aus oberflächenreicher, elektrisch leitfähiger Aktivkohle, auf die durch beliebige Verfahren auch ein weiterer katalytisch wirksamer Stoff aufgebracht sein kann. Weiterhin muß die Suspension einen gewissen Anteil an faserigen Bestandteilen enthalten, damit der Filterkuchen in der geenschten Weise verfilzt und reißfest wird. Sowohl hinsichtlich der Festigkeit wie auch der elektrischen Leitfähigkeit hat es sich als unerläßlich erwiesen, Graphitfasern, wie sie als Graphitfilz im Handel sind, beispielsweise in einer Menge von 5 bis 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5 bis 10 %, der gesamten Feststoffmenge der Suspension, zuzusetzen. Außerdem ist es sowohl für das Sedimentationsverhalten der Suspension als auch für die zu erzielende Porenstruktur günstig, feinteiligen Ruß in etwa gleicher Gewichtsmenge wie Aktivkohle zuzusetzen.
  • Ferner kann diese Suspension zur Erhöhung der Leitfähigkeit der Aktivschicht Graphitpulver oder Metallpulver enthalten. Die Mischungsverhältnisse dieser Bestandteile untereinander sind je nach Verwendungszweck in weitem Maße variabel, aber ähnlich wie für bekannte Herstellungsverfahren für PTFE-gebundene Elektroden. Die PTFE-Menge beträgt etwa 30 bis 50, bevorzugt 40 4,h des gesamten Feststoffgehalts der Suspension.- -Die Flüssigkeitsmenge beträgt hier das 20- -bis-50-fache des Feststoffgewichts, bevorzugt etwa das 40-fache.
  • Auch diese Suspension wird lebhaft gerührt, bis sie vorsichtig auf die mit dem Netz bedeckte PTFE-Schicht aufgegeben wird, ohne diese aufzuwirbeln. (Hierzu kann man sie z.B. aus Düsen versprühen). Wieder wird nun anfangs nur mit geringer Geschwindigkeit abgesaugt. Dadurch wird eine gewisse Trennung der Feststoffanteile nach Korngrößen hervorgerufen, da die besonders feinen Teilchen länger in der Flüssigkeit schwebend verbleiben. So können sie nicht in die PTFE-Schicht geschwenkt werden, was deren Hydrophobität beeinträchtigen würde. Wenn sich erst ein gewisser Bodensatz gebildet hat und die Flüssigkeit zum Teil abgeflossen ist, werden diese feinsten Teilchen wesentlich fester in der Aktivschicht gehalten; gleichzeitig werden so auf der Vorderseite (Elektrolytseite) der Elektrode besonders feine Poren erzeugt, wie das zur Verhinderung von Gasdurchbrüchen erwünscht ist.
  • Gegen Ende des Filtwiervorgangs, der mehrere Minuten dauert, wird wie bei der Herstellung der PTFE-Schicht der Unterdruck verstärkt und schließlich längere Zeit Luft durch beide Schichten gesaugt. Die restliche Feuchtigkeit wird im Trockenschrank oder in der Eingangszone des Sinterofens bei etwa 80 bis 100 0C entfernt.
  • Die rohe Elektrode bzw. der Doppelschicht-Filterkuchen kann nun entweder vorsichtig geschnitten und stückweise gesintert oder als Band durch einen Sinterofen geleitet und danach zerschnitten werden. Als Sintertemperatur für das PTFE benötigt. man 330 bis 380 c. Für die meisten verwendeten Katalysatoren, auch für reine Kohlekatalysatoren, ist es vorteilhaft, in Inertgas oder in# reduzierender Atmosphäre (Wasserstoff) -zu sintern.
  • Es soll noch erwähnt werden, daß eine Vertauschung der Verfahrensschritte,. also zuerst Herstellen der Aktivschicht, darauf der PTFE-Räckschicht auf entsprechende Weise, zwar auch möglich ist, aber in aller Regel zu unbefriedigenden Resultaten führt: Einmal wird beim Aufbringen der PTFE#Suspension fast stets von der kohlehaltigen Schicht gerade der zuletzt abgesetzte Kohle-Feinanteil abgeschwemmt und in die PTFE-Schicht gebracht, zum anderen ist die Porenstruktur der Aktivschibht, deren feinste Körner und damit auch feinstePoren nun der Rdckschicht1 also dem Gas zugewendet sind, wenig vortalhaft.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus dem folgenden Anwendungsbeispiel der Erfindung hervor, das auf im Laboratoriumsmaßstab durchgeführte Versuche zurückgeht.
  • 1 g PTFE (IIostaflon TF 17, lloechst) werden in 30 ml Fropanol-(1) mit einem Schlagkreuzrührer hoher Tourenzahl suspendiert und durch feines f#apierfilter (Analysenfilter "Blauband") in einer sorgfältig horizontalgestellten Nutsche von 90 mm Durchmesser in der oben beschriebenen Weise filtriert. Ein Metallnetz aus Silber-2 draht (Drahtstärke 0,12 mm; 219 Maschen/cm ), rund geschnitten auf den selben Durchmesser, wird aufgelegt.
  • 120 mg Aktivkohle, Korngröße <1 170 mg Farbruß, 50 mg Graphitfilz, zerfasert, und 220 mg PTFE-Pulver (wie oben) werden in 35 ml Propanol-(1)auf gleiche Weise suspendiert und vorsichtig auf das Metallnetz gegossen, wobei kein Vakuum anliegt. In der beschriebenen Weise wird zuerst langsam, dann rasch abgesaugt, der Filterkuchen mit dem Papierfilter in einen Trockenschrank gebracht und bei 80 0C 2 Stunden lang getrocknet. Die gesamte E#lektrodenschicht läßt sich jetzt mühelos vom Papier abheben und auf eine Aluminiumfolie übertragen. Zwischen Aluminiumplatten wird dann der doppelschichtige Filterkuchen in einem Sinterofen unter Wasserstoff auf 380 0C erhitzt und 2 Stunden gesintert. Nach dem Abkühlen ist die Elektrode meßbereit. Sie hat eine reinweiße Aickseite und ist gleichmäßig 0,4 mm dick.
  • In einer Halbzellenanordnung wurden gegen eine Wasserstoff-Elektrode im gleichen Elektrolyten (6,5 n KOH) bei 50 0C folgende Potentiale gemessen:
    mit Sauerstoff mit Luft
    Ruhepotential 960 mV 960 mV
    bei 50 mA/cm 780 mV 750 mV
    bei 100 mA/cm2 750 mV 720 mV
    Die Gase wurden der Elektrodenrückseite unter Atmosphärendruck zugeführt. Die Meßwerte blieben mehr als 1000 Stunden unverän#dert, Flüssigkeitstropfen konnten auf der PTFE-Schicht nicht festgestellt werden.
  • Besonders bemerkenswert ist der geringe Potentialunterschied zwischen den Messungen mit Sauerstoff und denen mit Luft, der beweist, daß die Sauerstoffdiffusion auch beim Betrieb mit Luft kaum behindert war,.daß also die Rückschicht eine außerordentlich günstige Porenstruktur hat, wie sie üblicherweise im Handel erhältliche poröse Folien nicht aufweisen.

Claims (13)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von dünnschichtigen Gaselektroden, insbesondere von luftatmenden Kathoden für Brennstoffzellen mit alkalischen Elektrolyten, mit einer kohlehaltigen, dem Elektrolyt zugewandten Aktivschicht und mit einer porösen, hydrophoben Riickschicht aus Polytetrafluoräthylen-Körnern sowie mit einem eingebauten Metallnetz, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst auf eine Vakuumfiltriervorrichtung eine Suspension von Polytetrafluoräthylen-Pulver in Propanol-(1), iso-Propanol, Butanol oder Dichlormethan, vorzugsweise Propanol-(i), aufgegossen und der Emulsion in mindestens zwei Schritte unter Anlegen verschiedenen Unterdrucks Flüssigkeit entzogen wird, daß anschließend auf den entstandenen verfilzten, noch feuchten Polytetrafluor äthylen-Filterkuchen das Metallnetz aufgelegt wird und daß danach unter Verwendung des gleichen Suspensionsmittels wie in dem ersten Filtriervorgang eine zweite, im wesentlichen aus Kohlepulver, Graphitfasern und Polytetrafluoräthylen-Pulver bestehende Suspension aufte-15oesen wird, der ebenfalls in wenigstens zwei Schritten unter Anlegen von verxchiedenem Druck durch die zuerst gebildete Schicht hindurch Flüssigkeit entzogen wird, sowie daß schließlich der entstandene Doppelschicht- Filterkuchen in einem Ofen im Luftstrom getrocknet und dann auf eine Temperatur von 330 bis 380 0C,vorzugsweise 350 bis 370 °C, erhitzt wird.
2. Verfahren-nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallnetz aus Nickel, Silber, Gold, Platin oder aus korrosionsfestem Stahl besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Maschenweite des Metallnetzes#O,4#bis 1 mm und die Drahtdicke 0,08 bis 0,15 mm betragenP
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Korngröße des Polytetrafluoräthylensin beiden Suspensionen in der Hauptmenge zwischen 30 und 50 µm liegt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlepulver eine Aktivkohle mit 2 einer spezifischen Oberflache von wenigstens 100 m verwendet wird, deren Korngröße unter 10 um liegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g#-kennzeichnet, daß der Anteil der Graphitfasern in der zweiten Suspension 5 bis 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5 bis 10 Gewichtsprozent der gesamten Feststoffe beträgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiten Suspension weitere Kohle-Bestandteile, vorzugsweise Ruß und/oder Graphitpulver, zugesetzt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kohlebestandteile, vorzugsweise die Aktivkohle, mit einem Katalysatormaterial versehen wird.
9. Verfahren nach einem der Anspfliche 1 bis 8, dadurch tkennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis von Polytetrafluoräthylen-Pulver zu Kohlepulver der zweiten Suspension gewichtsmässig 2 : 1 bis 1 : 5 beträgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiten Kohlesuspension elektrisch leitfähige Materialien zugesetzt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsmenge der Suspensionen mindestens dem lOfachen Gewicht der Feststoffe entspricht, vorzugsweise dem 20fachen in der ersten, dem 40fachen in der zweiten Suspension.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis Ii, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte des Filtrierens kontinuierlich auf Band- oder Trommel filtern vorgenommen werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß das abschließende Erhitzen auf 330 bis 370°C330 in nichtoxidierender Atmosphäre, vor zugsweise in Wasserstoff, vorgenommen wird.
DE2208632A 1972-02-24 1972-02-24 Verfahren zur Herstellung von kohlehaltigen Gaselektroden mit hydrophober Rückschicht Expired DE2208632C3 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2208632A DE2208632C3 (de) 1972-02-24 1972-02-24 Verfahren zur Herstellung von kohlehaltigen Gaselektroden mit hydrophober Rückschicht
US00390841A US3854994A (en) 1972-02-24 1973-08-23 Gas electrodes

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2208632A DE2208632C3 (de) 1972-02-24 1972-02-24 Verfahren zur Herstellung von kohlehaltigen Gaselektroden mit hydrophober Rückschicht
US00390841A US3854994A (en) 1972-02-24 1973-08-23 Gas electrodes

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2208632A1 true DE2208632A1 (de) 1973-09-06
DE2208632B2 DE2208632B2 (de) 1980-08-21
DE2208632C3 DE2208632C3 (de) 1981-07-30

Family

ID=25762768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2208632A Expired DE2208632C3 (de) 1972-02-24 1972-02-24 Verfahren zur Herstellung von kohlehaltigen Gaselektroden mit hydrophober Rückschicht

Country Status (2)

Country Link
US (1) US3854994A (de)
DE (1) DE2208632C3 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0054984A1 (de) * 1980-12-13 1982-06-30 Electrochemische Energieconversie N.V. Brennstoffzellenelektrode und Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzellenelektrode
EP0176831A2 (de) * 1984-09-27 1986-04-09 Eltech Systems Corporation Schnellansprechende, hochbelastbare Gasdiffusionselektrode und Verfahren zur Herstellung derselben

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7502842A (nl) * 1975-03-11 1976-09-14 Stamicarbon Poreuze elektrode.
NL7706998A (nl) * 1977-06-24 1978-12-28 Electrochem Energieconversie Poreuze elektrode.
US4278525A (en) * 1978-04-24 1981-07-14 Diamond Shamrock Corporation Oxygen cathode for alkali-halide electrolysis cell
US4350608A (en) * 1978-04-24 1982-09-21 Diamond Shamrock Corporation Oxygen cathode for alkali-halide electrolysis and method of making same
US4229490A (en) * 1978-09-01 1980-10-21 Texas Instruments Incorporated Novel method for catalyst application to a substrate for fuel cell electrodes
FR2468219A1 (fr) * 1979-10-18 1981-04-30 Alsthom Cgee Procede de realisation en continu par technique papetiere de bandes minces poreuses et produits obtenus, notamment electrodes pour piles a combustible
US4457986A (en) * 1982-12-30 1984-07-03 International Business Machines Corporation Use of underpotential deposited layers of metals on foreign metal substrates as catalysts for electrolytic cells
EP0241432B1 (de) * 1986-03-07 1993-08-11 Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. Gasdurchlässige Elektrode
US5242765A (en) * 1992-06-23 1993-09-07 Luz Electric Fuel Israel Limited Gas diffusion electrodes
US5441823A (en) * 1994-07-01 1995-08-15 Electric Fuel (E.F.L.) Ltd. Process for the preparation of gas diffusion electrodes
US6054228A (en) * 1996-06-06 2000-04-25 Lynntech, Inc. Fuel cell system for low pressure operation
US6613427B1 (en) * 2001-10-04 2003-09-02 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method for applying high emissivity coating
DE10259383A1 (de) * 2002-09-23 2004-07-01 Proton Motor Fuel Cell Gmbh Gasdiffusionselektroden für Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen und Verfahren zu ihrer Herstellung
NO320029B1 (no) * 2003-07-07 2005-10-10 Revolt Technology As Fremgangsmate for fremstilling av gassdiffusjonselektroder
GB0610987D0 (en) * 2006-06-03 2006-07-12 Elmar Services Ltd Method and Apparatus
WO2008087487A2 (en) * 2006-10-17 2008-07-24 Graz University Of Technology Fuel cell electrode manufactured by sedimentation
MX2014015168A (es) 2012-06-12 2015-08-14 Univ Monash Estructura de electrodo respirable y metodo y sistema para su uso en division de agua.
JP2016531391A (ja) 2013-07-31 2016-10-06 アクアハイドレックス プロプライエタリー リミテッドＡｑｕａｈｙｄｒｅｘ Ｐｔｙ Ｌｔｄ モジュール式電気化学セル
DE102016213537A1 (de) * 2016-07-25 2018-01-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Stromsammlers für eine Brennstoffzelle und Brennstoffzelle
JP2022519575A (ja) 2019-02-01 2022-03-24 アクアハイドレックス， インコーポレイテッド 閉じ込められた電解質を有する電気化学システム

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2773781A (en) * 1954-09-24 1956-12-11 Du Pont Coated article and method of making
NL122519C (de) * 1956-05-22 1900-01-01
US3274031A (en) * 1963-08-07 1966-09-20 Gen Electric Fuel cell electrode and methods of preparation
US3322576A (en) * 1963-10-28 1967-05-30 Studebaker Corp Plural coated fuel cells electrode and electroplating method for making same
DE1546717C3 (de) * 1964-05-14 1974-06-27 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Elektrochemische Zelle
US3385780A (en) * 1964-07-10 1968-05-28 Exxon Research Engineering Co Porous dual structure electrode
US3522094A (en) * 1965-09-30 1970-07-28 Leesona Corp Electrode including hydrophobic polymer,method of preparation and fuel cell therewith
US3793085A (en) * 1966-02-14 1974-02-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Gas diffusion electrode for cells
US3615841A (en) * 1968-07-31 1971-10-26 Leesona Corp Electrochemical cell
US3671317A (en) * 1970-02-10 1972-06-20 United Aircraft Corp Method of making fuel cell electrodes
US3799811A (en) * 1972-08-31 1974-03-26 Westinghouse Electric Corp Hydrophobic mats for gas diffusion electrodes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NICHTS ERMITTELT *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0054984A1 (de) * 1980-12-13 1982-06-30 Electrochemische Energieconversie N.V. Brennstoffzellenelektrode und Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzellenelektrode
EP0176831A2 (de) * 1984-09-27 1986-04-09 Eltech Systems Corporation Schnellansprechende, hochbelastbare Gasdiffusionselektrode und Verfahren zur Herstellung derselben
EP0176831A3 (en) * 1984-09-27 1986-12-30 Eltech Systems Corporation Fast response, high rate, gas diffusion electrode and method of making same

Also Published As

Publication number Publication date
DE2208632C3 (de) 1981-07-30
DE2208632B2 (de) 1980-08-21
US3854994A (en) 1974-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2208632C3 (de) Verfahren zur Herstellung von kohlehaltigen Gaselektroden mit hydrophober Rückschicht
DE2925349C2 (de)
DE2720529C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzellenelektrode
EP0297315B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Verbundes aus einer Cermet-Schicht und einer porösen Metallschicht auf einer oder beiden Seiten der Cermet-Schicht als Diaphragma mit Elektrode(n)
DE2835506C2 (de) Biporöse Raney-Nickel-Elektrode und Verfahren zu deren Herstellung
DE1078649B (de) Verfahren zur Herstellung von Elektroden fuer galvanische Elemente
LU80727A1 (fr) Poroese elektrode
EP1769551B1 (de) SILBER-GASDIFFUSIONSELEKTRODE FÜR DEN EINSATZ IN CO&lt;sb&gt;2&lt;/sb&gt;-HALTIGER LUFT SOWIE VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG
DE1496364B2 (de) Negative zinkelektrode fuer gasdichte alkalische akkumulatoren
DE2100749C3 (de) Gasdiffusionselektrode
DE4116052A1 (de) Elektrochemische zelle
DE1271233B (de) Verfahren zum Herstellen aktiver Massen fuer Elektroden von elektrischen Sammlern
DE1671485A1 (de) Traegerplatte fuer die Verwendung in elektrochemischen Einrichtungen
EP0119474A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer als Anode verwendbaren Elektrode
DE3708296A1 (de) Verfahren zur herstellung von katalysatorelektroden mit strukturell verbundenem traegerkoerper und geeignete katalysatorsuspension
DE2123346A1 (de) Luftdiffusionselektrode für Brennstoffelement
DE3424203A1 (de) Diaphragma fuer alkalische elektrolysen und verfahren zur herstellung desselben
DE69110581T2 (de) Verfahren zur Herstellung von Kathoden für Zellen mit geschmolzenen Karbonat-Elektrolyten.
WO2004030127A2 (de) Gasdiffusionselektroden für polymerelektrolytmembran-brennstoffzellen und verfahren zu ihrer herstellung
DE69306608T2 (de) Gasdiffusionselektrode und Verfahren zur Herstellung derselben
DE1421613B2 (de) Verfahren zum Herstellen einer porösen Elektrode für stromliefernde Elemente, insbesondere für Brennstoffelemente
DE1814650C3 (de) Verfahren zur Herstellung einer negativen Elektrode mit faserförmigem Trägermaterial für alkalische Akkumulatoren
DE3437472C2 (de)
DE2117109A1 (de) Galvanische Zelle und Verfahren zur Herstellung von Kathoden für dieselbe
DE1671722C3 (de) Poröse Wasserstoffelektroden fur Brennstoffelemente und Verfahren zur Herstellung solcher Elektroden

Legal Events

Date Code Title Description
OD Request for examination
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee