DE2227853A1 - Luftelektrode - Google Patents
LuftelektrodeInfo
- Publication number
- DE2227853A1 DE2227853A1 DE19722227853 DE2227853A DE2227853A1 DE 2227853 A1 DE2227853 A1 DE 2227853A1 DE 19722227853 DE19722227853 DE 19722227853 DE 2227853 A DE2227853 A DE 2227853A DE 2227853 A1 DE2227853 A1 DE 2227853A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- catalyst
- conductive layer
- electrode according
- resin binder
- electrode
- 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
- 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)
- Inert Electrodes (AREA)
Description
/
PATENTANWÄLTE ίΖΖ /ΌΟό
ι \pWng. WERNERf COHAUSZ-Dlpl.-Ing.WILHELM FLORACK-DipL-l·,«,. RUDOLF KNAUF
, 4 DOsMklorf, SdiumannstraB« 9/
Joseph Lucas (Industries) Limited
Great King Street
Birmingham, England 7· Juni 1972
Luftelektrode
Die Erfindung betrifft eine Luftelektrode.
Die Erfindung betrifft eine Luftelektrode.
Eine Luftelektrode gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch
eine poröse leitende Lage aus einem gesinterten Gemisch aus Graphitflocken und einem Kunstharzbindemittel und eine poröse Katalysatorlage,
die auf der leitenden Lage angeordnet ist und aus einem gesinterten Gemisch aus Aktivkohle und einem Kunstharzbinder besteht«
Vorzugsweise enthält daβ Gemisch, das gesintert wird, um die Katalysatorlage
zu bilden, auch bis zu 50 Gew.-j£ Graphitflocken.
Vorzugsweise liegt das Gewichtsverhältnis von Aktivkohle zu Kunstharzbindemittel
in der Katalysatorlage zwischen 1 zu 1 und 3,5 zu
Vorzugsweise liegt das Gewichtsverhältnis von Graphit zu Kunstharzbindemittel
in der leitenden Lage zwischen -j zu 1 und 20 zu 1.
Vorzugsweise handelt es eich bei dem Kunstharzbinder der leitenden
Lage und/oder der Katalysatorlage um ein hydrophobes Material.
Vorzugsweise hat das Kunstharzbindemittel, das in dem Gemisch verwendet
wird, welches zur Bildung der leitenden Lage und/oder der Katalysatorlage
gesintert wird, eine Partikelgröße von weniger als oder von gleich 5 Mikron.
Vorzugsweise ist die- leitende La^e mit dines: Jtroiukollektor versehen,
mittels desseu elektrische Verbindungen mit der Elektrode herstellbar
sind.
2.6 I04
Wa/T1 209853/0718 ~2~
Die Erfindung ist im nachfolgenden unter Bezugnahme auf die schematische
Darstellung einer Luftelekirode als ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher erläutert.
Die in der Zeichnung dargestellte Luftelektrode ist zur Verwendung
in einer Primär-IIetall/Luf t-Batterie vorgesehen und weist eine poröse
leitende Lage 11 und eine poröse Katalysatorlage 12 auf, die von der Lage 11 getragen ist. Die Lage 11, die im Betrieb mit Lufχ unter
atmosphärischem Druck versorgt wird, ißt aus einem Gemisch gebildet,
das aus 87 Gew.-?ü Graphitflocken, kerhältlich unter der Bezeichnung
Foliac 1371 von der Firna Hocal Limited, und 15 Gew.-^ Polyäthylenpulver
besteht, erhätlich von der Firma Briti-sh Drug Houses Limited for the Chromatograph!sehe Analyse. Die mittleren Partikelgrößen der
Graphitflocken und des Polyäthylenpulvers im Gemisch sind so eingerichtet,
da3 sie "]6 Mikron bzw. 5 Mikron betragen, und nach dem Mischen
wird das Gemisch über eine flache Wanne auf eine Dicke von zwischen
0,5 und 1,5 mn verteilt. Das Gemisch wird dann bei einer Temperatur
zwischen 110 und I60 C gesintert, vorzugsweise bei 15O0C1 um
eine selbsttragende poröse Platte zu bilden.
Die Katalysatorlage 12 der Elektrode, die in Gebrauch auf den Elektrolyten
der Batterie zugerichtet ist, wird aus einem Gemisch gebildet, das aus 1)3 Gew.-1/« Aktivkohle, erhältlich von der i'irma Hopkin &
Williams unter der Bezeichnung n.F.C, 17 Gew.-^ Polyäthylenpulver,
wie es in der Lage 11 verwendet wird, und 2p Gew.-^ der Graphitflokken
besteht, die in der Lage 11 verwendet werden. Die mittlere Partikelgröße der Aktivkohle im Gemisch beträgt 'j'j Mikron, während die
Partikelabmessungen des Polyäthylenpulverc unc. der Graphitflocken
die gleichen sind wie jene, die in der Herstellung der Lage 11 verwendet werden. Nach dem Mischen des Katalysatorgemisches entsteht eine
poröse selbsttragende Platte aus dem Gemisch in der gleichen Weise, wie da3 vorstehend für die Lage 11 beschrieben worden ist, und die
porösen Platten werden dann gepreßt und zusammengesintert, um die erforderlliche
Luftelektrode heraus teilen. 3in Druck von 87 Heganeuton-
, 2
nen/m wird auf die Platten ausgeübt, mn ßie zu verbinden, und es wird
nen/m wird auf die Platten ausgeübt, mn ßie zu verbinden, und es wird
209853/07) 9
mit einear Temperatur zwischen 110°C und 16O C und vorzugsweise 1JO0C
gearbeitet, um das Sintern zu "bewirken. Das Pressen der Platten zur
Erzeugung von Luftelektroden verringert die Dicke der Platten derart,
daß die leitende Lage 11 und die Katalysatorlage 12 jeweils zwischen 0,5 und 1 ram dick sind. Die entstehende Luftelektrode hat bei der Verwendung
in einer Zelle mit einer Zinkanode und mit einer Spannung von 1 Volt eine Stromdichte von 30 mA/cm .
Um die Herstellung elektrischer Verbindungen mit der Luftelektrode au
ermöglichen, wird ein Stahl-Stromkollektorgitter 13 in die iOberfläohe
der leitenden Lage 11 gepreßt, die der Lage 12 gegenüberliegt. Alternativ kann ein« Metallansohluß (nioht dargestellt) an der leitenden
Lage 11 befestigt werden, indes ein Teil der Oberfläche derselben beschichtet wird, die Ton der Lage 12 entfernt liegt, und svar »it heißer Lötaasse, und indea der Anschluß in Kontakt Bit der Lötaasse gedrückt wird. Sie Lötaasse haftet an der Lage 11 durch das Polyäthylen
und sichert damit den Anschluß an die Luftelektrode. Sie Vervendung
des Stromkollektorgitters, das zuvor erwähnt worden ist, wird jedoch bevorzugt.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel wird eine Luftelektrode dadurch
hergestellt, daß zunächst in eine leitende Lage das Gemisch aus Graphitflocken
und Polyäthylenpulver gesintert wird, das für die Herstellung der Lage 11 aus dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird.
Auf diese leitende Lage wird dann bis zu einer Dicke von 1,5 mm ein
Pulvergemisch verteilt, bestehend aus 25 Gev.-?o des zuvor verwendeten
Polyäthylenpulvers und 77 Gew.-$£ der Aktivkohle, vorzugsweise mit einer
Partikelgröße im Bereich von 50 Kikron, wobei es eich um das Material
handelt, das von der Firma Hopkin und Williams für die Gaschromatographie
geliefert wird. Das Pulvergemisch wird dann gesintert, um eine
Katalysatorlage zu bilden, die an der leitenden Lage anhaftet, indem
der Verband bei 1JC C 15 llinuten lagng erhitzt wird. Ein Drahtanschluß
wird dann auf die leitende Lage gelegt, um die Elektrode zu vervollständigen, und anschließend erfolgt ein Drücken bei 87 Meganeutonnen/
in". Schließlich wird die Elektrode zwischen Ketailplatten bei 130°G
zehn Hinuten lang gesintert.
2 0 9 8 2 3/0718 " 4"
In der Elektrode im zweiten Ausführungsbeispiel ist kein Graphit in der Eatalysatorlage enthalten. Der Zweck für die Aufnahme von
Graphit in der Katalsysatorlage, was natürlich der Fall bei der Elektrode im ersten Ausführungsbeispiel ist, besteht darin, deren
Leitfähigkeit und damit deren Leistung bei hohen Stromdichten zu verbessern. Die Elektrode aus dem zweiten Ausführungsbeispiel muß
jedoch nur bei niedrigen Stromdichten arbeiten, d.h. unter 100 A/m , und folglich ist es möglich, das Graphit aus der Katalysatorlage
wegzulassen. Darüber hinaus ist festgestellt worden, daß das Weglassen von Graphit aus der Katalysatorlage die effektive Lebensdauer
der Elektrode verlängert, obgleich die Leitfähigkeit wie gesagt in
der Katalsysatorlage verringert wird.
In einer Abwandlung des zweiten Au^ftihrungsbeiBpielE wird der Drahtanschluß
durch ein gewebtes und gewendetes Stahldrahtsieb mit einer
Maschenzahl von 10 (Britische Norm) und mit einer Draht dicke von
'3 Gauge ersetzt, wie es von der Firma Greenings Limited erhätlich
ist. Das gewebte Sieb wird auf die leitende Lage gelegt, und während des Preßvorgangs mit 87 Hegi
der leitenden Lage gepreßt.
der leitenden Lage gepreßt.
2
des Preßvorgangs mit 87 lleganeutonnen/tf wird es in die Oberfläche
des Preßvorgangs mit 87 lleganeutonnen/tf wird es in die Oberfläche
In einem dritten Ausführungsbeispiel aui? eine Luftelektrode für eine
Metall/Luft-Zelle hergestellt werden, bei der mit einen nicht umlaufenden
alkalischen Elektrolyten oder mit einem gelierten alkalischen Elektrolyten gearbeitet wird. Während des Betriebs einer solchen Zellen
entstehen Peroxidionen, an der Luf„elektrode, und diese können
unerwünschte Effekte auf die Zellenbestandteile haben. Es hat sich"
demnach als wünschenswert erwiesen, um eiue Elektrode für einen solchen
Einsatzbereich herzustellen, in der Katalysetorlage einen Peroxid
zersetzenden Katalysator aufzunehmen. Der Peroxid zersetzende
Katalysator muß natürlich in dem alkalischen Elektrolyten stabil Bein.
Beispielse für geeignete Katalysatoren sind die Platinmetalle, §ilber,
Spinell und Kischoxiäe aue den Metallen der 7111-Gruppe sowie bestimmte
ttbergangsnetalloxide wie jene vor. Hangan und Vanadium. Allgemein
handelt es sich bei dem bevorzugten Katalysator uu Mangandioxid,, und
zweckmäßigerweise beträgt die Menge an Mangandioxid, das in der Kata-
2 0 9853/0719 " 5 "
iysatorlage aufgenommen wird, 10 (Jew.-^ der Aktivkohle. In einem besonderen
Beispiel wird eine Elektrode nach dein dritten Ausführungsbeispiel dadurch hergestellt, daß zunächst das Gemisch dus Graphitflocken
und Polyäthylenpulver, wie das auch schon iein den vorstehenden Ausführungsbeispielen verwendet worden ist, in eine leitende Lage
gesintert wird. Auf die leitende Lage wird dann auf eine Dicke von 1,5 mm ein Pulvergemisch verteilt, bestehend aus 7 Gew.-^ Manganoxid
in Technischer Qualität, wie es von der Firma B.D.H. geliefert wird,
wobei eine Partikelgröße von 100 Mikron vorgesehen wird, 71 Gew.-#
der Aktivkohle, die im zweiten Ausführungsbeispiel verwendet worden
ist, und 22 Gew.-Jfc des Polyäthylens, das im aweiten Ausführungsbeiepiel
verwendet worden ist. Ein Sintern des Pulvergemisches in eine Katalysatorlage und ein anschließendes Weiterverarbeiten der Elektrode
geht dann in der gleicnen Weise wie im zweiten Ausführungsbeispiel weiter.
Es versteht sich, da,3 das Polyäthylen in der leitenden und in der Katalysatorlage
jeder der vorstehend beschriebenen Elektroden den Kunstharzbinder der Lagen bildet, obgleich natürlich andere Kunstharze wie
Polytetrafluoräthyien als das Bindemittel für die eine oder die andere oder beide Lagen verwendet werden können, Ferner ist zu beachten, daß
das Kunstharzbindemittel in der leitenden Lage und/oder in der Katalysatorlage jeder Luftelektrode gemäß der Erfindung vorzugsweise in
der Form eines hydrophoben Materials vorgesehen ist, v<obei sowohl
Polyäthylen als auch Polytetralluoräthylen beispielsweise geeignete
hydrophobe Materialien angeben.
Ferner versteht es sich, da.3 die vorstehend genannten Zusammensetzungen
für die Katalysatorlagen und die leitender. Lagen nur beispielsweise angegeben worden sind und daß andere Zusammensetzungen für die Lagen
erfolgreich verwendet werden können. Allgemein wird jedoch bevorzugt,
dafür zu sorgen, daß die Zusammensetzung der leitenden Lage einer Elektrode gemäß der Erfindung derart ist, daß das Gewichtsverhältnis
des Graphits zuiu. Kunstharzbindemittel in der Lage zwischen 5
zu 1 und 20 zu 1 beträgt. Ferner wird vorzugsweise dafür gesorgt, daß
die Zusammensetzung der Katalysatorlage einer Elektrode gemäß der Er-
209853/0719 -6~
findung derart ist, daß das Gewichtsverhältnis von Aktivkohle zu Kunstharzbindemittel in der Lage zwischen 1 zu 1 und 33»5 zu 1 beträgt
und daß die Katalysatorlage bis zu 50 Gew.-^ Graphit enthält.
Ferner versteht es sich, daß für den Pail, daß ein Peroxid zersetzender
Katalysator in der Katalysatorlage aufgenommen wird, Graphit
auch in dieser Lage enthalten sein kann, obgleich in der Elektrode
nach dem dritten Ausiforungebeispiel natürlich kein Graphit in der
Katalysatorlage vorhanden ist.
Pat ent an Sprüche
209853/0719
Claims (10)
1. Luftelektrode, gekennzeichnet durch eine poröse leitende Lage (11) aus einem gesinterten Gemisch aus Graphitflocken und einem
Kunstharzbindemittel und eine poröse Katalysatorlage (12), die auf
der leitenden Lage (11) angeordnet ist und aus einem gesinterten Gemisch
aus Aktivkohle und einem Kunstharzbindemittel "besteht.
2., Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch
für die Sinterung zur Herstellung der Katalysatorlage (12) auch bis zu 50 Gew.-'/ό Graphit flocken enthält.
J. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Gewichtsverhältnis von Aktivkohle zu Kunstharzbindemittel in
der Katalysatorlage zwischen 1 zu 1 und 3,5 zu 1 beträgt.
4. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gewichtsverhältnis von Graphit zu Kunstharzbindemittel in der leitenden Lage zwischen 5 zu 1 und 20 zu 1 beträgt.
5· Elektroda nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet,
daß das Kunstharzbindemittel der leitenden Lage und/oder der Katalysatorlage ein hydrophobes Material ist.
6. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet,
daß das in dem Gemisch Tür die Sinterung zur Herstellung der leitenden Lage (11) und/oder der Katalysatorlage (12) verwendete
Kunstharzbindemittel eine Fartikelgröße von weniger als oder gleich
5 Mikron hat.
7* Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Peroxid zersetzender Katalysator in der Katalyeatorlage
aufgenommen ist.
8. Elektrode naoh Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Peroxid
■er»etsend· Katalysator Mangandioxid ist.
209853/0719 -2-
9. Elektrode nach Anspruch 8f dadurch gekennzeichnet, daß die Menge
an Hangandioxid in der Katalysatorlage im Bereich von 10 G-ew.-$ der
Aktivkohle liegt.
10. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 Ms 9» dadurch gekennzeichnet,
da3 die leitende Lage (11) nit einen Stromkollektor versehen
ißt, mittels dessen elektrische Verbindungen zur Elektrode herstellbar
sind.
209853/07 1 9
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB1958371A GB1378654A (en) | 1971-06-09 | 1971-06-09 | Air electrodes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2227853A1 true DE2227853A1 (de) | 1972-12-28 |
Family
ID=10131804
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19722227853 Pending DE2227853A1 (de) | 1971-06-09 | 1972-06-08 | Luftelektrode |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS487240A (de) |
DE (1) | DE2227853A1 (de) |
FR (1) | FR2140594A1 (de) |
GB (1) | GB1378654A (de) |
IT (1) | IT958231B (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2924669A1 (de) * | 1978-06-20 | 1980-01-03 | Fiat Ricerche | Zusammengesetzte graphit-harz- elektrodenstruktur und verfahren zu ihrer herstellung |
CN111883784A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-11-03 | 超威电源集团有限公司 | 一种金属空气电池纳米银氧电极的制备方法及金属空气电池 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4177159A (en) * | 1978-06-28 | 1979-12-04 | United Technologies Corporation | Catalytic dry powder material for fuel cell electrodes comprising fluorocarbon polymer and precatalyzed carbon |
IL61410A0 (en) * | 1979-11-09 | 1980-12-31 | Yardney Electric Corp | Improved inexpensive electrode for metal-air cells and method of making the same |
-
1971
- 1971-06-09 GB GB1958371A patent/GB1378654A/en not_active Expired
-
1972
- 1972-06-05 FR FR7220735A patent/FR2140594A1/fr not_active Withdrawn
- 1972-06-07 IT IT50721/72A patent/IT958231B/it active
- 1972-06-08 DE DE19722227853 patent/DE2227853A1/de active Pending
- 1972-06-09 JP JP5698972A patent/JPS487240A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2924669A1 (de) * | 1978-06-20 | 1980-01-03 | Fiat Ricerche | Zusammengesetzte graphit-harz- elektrodenstruktur und verfahren zu ihrer herstellung |
CN111883784A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-11-03 | 超威电源集团有限公司 | 一种金属空气电池纳米银氧电极的制备方法及金属空气电池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1378654A (en) | 1974-12-27 |
IT958231B (it) | 1973-10-20 |
JPS487240A (de) | 1973-01-30 |
FR2140594A1 (de) | 1973-01-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69902268T2 (de) | Kohlenstoff enthaltende elektroden | |
DE1921610C3 (de) | Elektrolytkondensator | |
DE69309986T2 (de) | In Batterien verwendbare Zink-Anode | |
DE69520325T2 (de) | Batterieelektrodeplatte und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE2164069A1 (de) | Kondensatorartiges Element zum Speichern elektrischer Energie | |
DE1496111A1 (de) | Brennstoffelement | |
DE2738386C3 (de) | Gepreßte Nickelelektrode für galvanische Elemente | |
DE2545498C3 (de) | Galvanische Zelle | |
DE69110239T2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Elektrode mit leitender Kontaktfläche. | |
DE2733691C3 (de) | Wiederaufladbare galvanische Zelle | |
DE3023618C2 (de) | Positive Elektrode für ein galvanisches Element sowie Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE1671843B1 (de) | Galvanisches element mit einer negativen elektrode einer positiven elektrode mit schwefel als aktivem material und einem elektrolyten aus ein einem organischen mittel geloes ten ganischen salz | |
DE1571747A1 (de) | Elektroden fuer elektrochemische Vorrichtungen | |
DE1219104B (de) | Poroeses Sintergeruest fuer Elektroden galvanischer Elemente | |
DE2716370A1 (de) | Elektrodenzusammensetzung | |
DE2524774C3 (de) | Negative Kobalt-Elektrode für alkalische Akkumulatoren und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE1496292A1 (de) | Elektrode fuer brennstoffzelle | |
DE1956732A1 (de) | Gasdiffusionselektrode | |
DE2227853A1 (de) | Luftelektrode | |
DE2507774A1 (de) | Metall-/luftzellen und darin verwendbare luftelektroden | |
DE2123346A1 (de) | Luftdiffusionselektrode für Brennstoffelement | |
DE2620950B2 (de) | Eisenelektrode für galvanische Elemente | |
DE3424203A1 (de) | Diaphragma fuer alkalische elektrolysen und verfahren zur herstellung desselben | |
DE2318534C3 (de) | Galvanisches Element mit einer positiven Elektrode aus einem Metailpermanganat oder -perjodat als Depolarisator | |
DE68923098T2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle. |