DE2402153A1 - Poroese traeger-membran fuer eine brennstoffzellenelektrode - Google Patents

Poroese traeger-membran fuer eine brennstoffzellenelektrode

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DE2402153A1
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poroese
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    • 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
    • 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
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Description

λ 7 C A ^
Manitz, nn^crv/aid & Grämkow ^ O D U ^: 8 Münchon 22, Röberi-Koch-Straße 1
SOCIETE GENERALE DE CONSTRUCTIONS ELECTRIQUES ET MECANIQüES
ALSTHOM & Cie 38, Avenue Kleber,, 75784 PARIS CEDEX 16 (Frankreich)
PORÖSE TRÄGER-MEMBRAN FÜR EINE BRENNSTOFFZELLENELEKTRODE
Die Erfindung betrifft eine poröse Trägermembran für Brennstoffzellenelektroden.
Es sind Brennstoffzellen bekannt, bei denen Elektroden verwendet werden, die einen mehr oder weniger porösen Träger besitzen, der auf der einen Seite eine Katalyseschicht und eine. sog. Sperrschicht trägt, die mit dem Säuerstoffträger, beispielsweise Luft«, in Berührung steht, während die andere Seite dieses Trägers an den Elektrolyten und den Brennstoff, insbesondere Methanol oder Hydrazin, angrenzt. Die Stromsammler haben Kontakt mit der Sperrschicht und der unbeschichteten Trägerseite und sorgen für die Leitung der sich aus dem elektrochemischen Pro=*
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zess ergebenden Ionen. Solche Membranen werden im allgemeinen aus Asbestpapier,. Harzen oder aus verschiedenen Polymeren gefertigt, deren Zusammensetzung und Struktur so gewählt ^irds dass sie möglichst gut dem Elektrolyteinfluss widerstehen und gleichzeitig den Ionenaustausch ermöglichen.
Zwar weisen diese Membranen im alkalischen Milieu einen annehmbaren Widerstand auf, jedoch können sie im sauren Milieu nicht verwendet werden, weil sie dort sehr schnell verwendungsunfähig werden.
Ausserdem erweist es sich manchmal als schwierig, eine ausreichende Porosität herzustellens wodurch der Ionenaustausch gestört wird, was die Leistung der Brennstoffselle insgesamt herabsetzt.
Die Erfindung xijill eina Trägermembran für eine Brenn— stoffzellenelektrode schaffen, die einerseits in beliebigem Milieu verwendet werden kanns insbesondere im sauren Milieu, v-nd andererseits eine vorbestimmte Porosität aufweist und dabei leicht und unter geringem Kostenaufwand herzustellen ist.
Die Erfindung betrifft also eine poröse Trägermembran für eine Brennstoffzelle der Bauart, bei der eine Seite der Membran eine !Catalyseschicht besitzt, während die andere Seit© in direktem Kontakt mit dem Elektrolyten und dem Brennstoff steht, wobei die Trägermembran aus einem Gewebe aus regenerierten und verschlungenen Zellulosefasern besteht, die zuvor calciniert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran elektroneniso-
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lierend ist und ihre porosität zwischen etwa 30 und 65$ beträgt.
Die Erfindung betrifft auch ein Herstellungsverfahren für eine derartige Membran, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gewebe aus mit regenerierter Zellulose verschlungenen Fasern bei einer Temperatur zwischen 340 und 420° C in neutraler oder reduzierender Atmosphäre calciniert wird.
Die erfindungsgetnässe Membran und ihr Herstellungsprosess werden im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur beschrieben. In der Figur wurden die Schichtstärken absichtlich stark vergrössert dargestellt.
Die Zeichnung stellt eine Brennstoffzellenelektrode dar, die eine Katalyseschicht 1, beispielsweise Aktivkohle, trägt, auf der eine sog. Sperrschicht 2 aufgebracht ist, die insbesondere aus Polytetrafluorathylen besteht. Die Katalyseschicht liegt auf einer Membran 3, die erfindungsgemäss aus einem Gewebe aus mit regenerierter, zuvor bei etwa 430° C in hydriertem Stickstoff calcinierter Viskosezellulose verschlungenen Fasern gebildet wird, so dass ein solches Gewebe eine Porosität aufweist, die grosser als etwa 50% ist. (Nicht dargestellte) Stromsammler, die mit den Schichten 2 und 3 in Berührung stehen, sorgen für den Transport der bei dem elektrochemischen Prozess entstehenden Ionen; die Flussrichtung des Elektrolyten und des Säuerstofftragers einerseits und des Brennstoffs andererseits wird durch die Pfeile F und F9 in etwa angedeutet.
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-V
Es sei darauf hingewiesen, dass die Porosität der Membran 3 in gewissen Grenzen von der Galcinierungstemperatur abhängt.
Um eine Grössenordnung zu geben, ergibt eine Temperatur von 340° G eine Porosität von 30 bis Löfo, während eine bei 420° C durchgeführte Calcinierung eine Porosität von etwa 65% ergibt.
In allen Fällen weist die erfindungsgemasse Membran eine ausgezeichnete thermische Stabilität auf, und nach dem Aufbringen der Schichten 1 und 2 kann die soweit fertiggestellte Elektrode ohne irgendeinen Nachteil gesintert werden, um ihr die endgültige Form zu verleihen.
- Patentansprüche -
4 0 9 8 3 0/085?.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Il .j Poröse Trägermembran für eine Brennstoffzelle der Bauart, bei der eine Seite der Membran eine Katalyseschicht besitzt, während die andere Seite in direktem Kontakt mit dem ' Elektrolyten und dejn Brennstoff steht, wobei die Trägermembran aus einem Gewebe aus regenerierten und verschlungenen Zellulosefasern besteht, die zuvor calciniert werden, dadurch gekennze ichnet, dass die Membran (3) elektronenisolierend ist und ihre Porosität zwischen etwa 30 und 65$ beträgt.
  2. 2. Membran gemäss Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass die Porosität etwa 50$ beträgt„
  3. 3 φ Herstellungsverfahren für eine Membran gemäss den Ansprüchen 1 und 2, bei der ein aus regenerierten und miteinan·= der verschlungenen Zellulosefasern gebildetes Gewebe in neutra- ' ler oder reduzierender Atmosphäre calciniert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Calcinierungstemperatur zwischen 340 und 420° C liegt.
  4. 4ο Verfahren gemäss Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur praktisch 4OO0 C beträgt und die Atmosphäre eine Stickstoff-" oder hydrierte Stickstoffatmosphäre ist.
  5. 5. Elektrode mit mindestens einer Membran gemäss dei Ansprüchen 1 bis 4.
  6. 6. Brennstoffzelle mit mindestens einer Elektrode gemass Anspruch 5.
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    Leersejfe
DE2402153A 1973-01-24 1974-01-17 Verfahren zur Herstellung einer porösen Trägermembran für eine Brennstoffzelle Expired DE2402153C2 (de)

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GB1432074A (en) 1976-04-14
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JPS49109844A (de) 1974-10-18
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