DE2534913B2 - Verfahren zur Herstellung einer katalytisch aktiven Brennstoffzellenelektrode, Elektrode und deren Verwendung - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer katalytisch aktiven Brennstoffzellenelektrode, Elektrode und deren VerwendungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer katalytisch aktiven Brennstoffzeilenelektrode, bei
dem auf einen leitfähigen Träger ein Katalysator in Form feinverteilter Platinteilchen in der Größenordnung
von 15 bis 25 Ä durch oxydative Zersetzung eines Platinkomplexes mit oxydierbaren Liganden und anschließende
Reduktion aufgebracht wird. Außerdem ist Gegenstand der Erfindung die Verwendung einer
solchen Elektrode als Brennstoffelektrode in einem Brennstoffelement mit Phosphorsäureelektrolyten.
Aus der DT-OS 22 29 331 ist eine komplexe Platinsäure mit Sulfit- und Hydroxylgruppen bekannt,
die dadurch erhältlich ist, daß man Chloroplatin(IV)-säure mit Natriumcarbonat neutralisiert, bis auf einen
pH-Wert von etwa 4 mit Natriumbisulfit einstellt, den
pH-Wert wieder mit Natriumcarbonat auf etwa 7 bringt, den entstehenden Niederschlag abtrennt, diesen in einer
wäßrigen Aufschlämmung zum Austausch der Natriumionen gegen Wasserstoffionen mit stark saurem
lonenaustauscherharz behandelt, die entstehende wäßrige Lösung von dem Harz abtrennt und durch Sieden
einengt Außerdem ist aus dieser Druckschrift noch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen komplexen
Platinsäure mit Sulfit- und Hydroxylgruppen bekannt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Hexahydroxyplatinsäure
in der Kälte in etwa 6% wäßriger schwefliger Säure löst und die Lösung zum Austreiben
von überschüssigem SO2 eindampft. Auf diese Weise wird ein stabiles Kolloid von ausgezeichnet haftenden
feinverteilten Platinteilchen in der Größenordnung von 15 bis 25 Ä erhalten, das nach Aufbringen auf
Trägerstoffe Massen mit erheblich vergrößerten katalytischen Oberflächen ergibt, die sich gut für Katalysatorträger
in Brennstoffzellen eignen, weil man mit einem Bruchteil der bisher benötigten Platinmengen auskommt.
Es hat sich gezeigt, daß derartige Elektroden eine hervorragende Anodenleistung erbringen und
darüber hinaus eine überraschend gute Beständigkeit gegenüber CO-haltigem Wasserstoff aufweisen, wenn
solcher als Brennstoff in einer Brennstoffzelle verwendet wird. Allerdings ist bei diesem bekannten Verfahren
erforderlich, zunächst das stabile Kolloid zu bereiten und dieses dann in einer zweiten Stufe auf die
Trägerstoffe aufzubringen, um zu katalytisch aktiven Brennstoffzellenelektroden zu gelangen.
Bereits früher sind Brennstoffzellen mit Phosphorsäureelektrolyten
mit anderen Platinkatalysatoren betrieben worden (W. T. Grub et al, J. Electrochemical
Society III, 1015, 1964). Ältere Verfahren zur Herstellung
von Brennstoffzellenelektroden werden z. B. in der US-PS 33 88 004 beschrieben.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren anzugeben, nach dem über ein metastabiles Kolloid
feinverteilter Platinteilchen in einer einzigen Stufe eine katalytisch aktive Brennstoffzellenelektrode hergestellt
werden kann, die ebenso gute Eigenschaften aufweist wie Brennstoffzellenelektroden, die mit Hilfe der
komplexen Platinsäure gemäß der DT-OS 22 29 331 erhalten werden.
Diese Aufgabe wird überraschenderweise erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ausgehend von dem
Verfahren der eingangs genannten Art so vorgegangen wird, daß in Gegenwart des feinverteilten leitfähigen
Trägers eine wäßrige Lösung des Platinkomplexes mit einem nicht komplexbildenden Sauerstoffträger unter
Bildung eines metastabilen Kolloids oxydiert und das Kolloid vor oder bei der Herstellung der Elektrode in an
sich bekannter Weise reduziert wird.
Der leitfähige Träger ist dabei vorzugsweise Kohlenstoff. Außerdem empfiehlt es sich, daß der Platinkomplex
aus einer aus Platinsulfit- und Platinnitrit-Komplexen bestehenden Gruppe ausgewählt ist und daß die
Oxydation mit H2O2 durchgeführt wird. Zweckmäßig ist
ferner, daß das komplexe Platinsulfit aus einer Gruppe von Verbindungen, die im wesentlichen die Zusammen-
Setzung
Na6Pt(SOj)4 und H3Pt(SOj)2
haben, und Mischungen daraus ausgewählt wird. ■>
Schließlich kann es auch vorteilhaft sein, wenn das komplexe Platinsulfit eine Verbindung mit der Zusammensetzung
Na6Pt(SOj)4 ist und die Verbindung in
wäßriger Schwefelsäure gelöst ist.
Bei der erfindungsgemäß hergestellten Elektrode m beträgt das Schichtgewicht der Platinteilchen auf der
Elektrodenoberfläche 0,04 bis 0,5 mg/cm2.
Auf diese Weise kann in einer einzigen Stufe eine metastabile, kolloidale Platinlösung in Gegenwart des
feinverteilten leitfähigen Trägers, wie Kohlenstoff, r> gebildet werden, wobei die kolloidalen Platinteilchen,
indem sie gebildet, werden, sogleich auf den Trägeneilchen
abgelagert werden. Hierbei wirken die Trägerteilchen nicht nur als Träger, sondern auch als Keime für
die Platinablagerung, so daß sich sowohl kolloidales Platin auf den Trägerteilchen ablagert als auch das
weitere Wachstum eines unerwünschten Platinniederschlages unterbunden wird, welches bei Abwesenheit
der Keim-Träger-Teilchen wegen des metastabilen Charakters des wäßrigen Kolloids zweifellos stattfinden 2 >
würde. Es hat sich gezeigt, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Brennstoffzellenelektroden
bei ungewöhnlich niedrigem Platinschichtgewicht von 0,04 bis 0,5 mg/cm2 im Brennstoffzellenbetrieb eine
hervorragende Leistung an der Brennstoffseite (Anode) erbringen. Insbesondere hat sich gezeigt, daß bei
Verwendung einer solchen Elektrode als Brennstoffelektrode in einem Brennstoffelement mit Phosphorsäure-Elektrolyten,
das mit CO-haltigem Wasserstoff betrieben wird, wobei das Platinschichtgewicht 0,04 bis j>
0,25 mg/cm2 und die Betriebstemperatur 170 bis 19O0C
betragen, diese Elektrode eine überraschende Beständigkeit gegenüber Kohlenmonoxidvergiftung aufweist.
Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit ist es nämlich von größtem Vorteil, wenn eine derartige Brennstoffzelle
mit billigem technischem Wasserstoff betrieben werden kann, der üblicherweise 1 bis 2% CO enthält.
Andererseits ist es in der Brennstoffzellentechnik bekannt, daß Kohlenmonoxid ein Katalysatorgift für
anodisches Platin darstellt und daß diese Vergiftung 4> temperaturabhängig ist, wobei das Absinken der
Anodenleistung um so größer ist, je niedriger die Temperatur ist.
Bei der üblichen thermischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen wird ein technischer Wasserstoff erzeugt,
der etwa 80% Wasserstoff enthält, während der Rest CO2, überschüssiger Wasserdampf und etwa 1 bis 2%
Kohlenmonoxid ist. Bei Verwendung dieses preiswerten technischen Wasserstoffes ist es wegen der erläuterten
Temperaturabhängigkeit des Vergiftungsgrades der Platinelektrode durch CO im allgemeinen vorteilhaft,
die Brennstoffzelle mit Phosphorsäure-Elektrolyten bei höherer Temperatur zu betreiben, z. B. im Bereich von
170 bis 1900C. Die folgenden Versuche zeigen die bemerkenswerte Anodenleistung bei Anwesenheit von ω>
CO-Verunreinigungen in dieser Brennstoffzelle insbesondere bei hohen Stromdichten und bei einem
Platinschichtgewicht von 0,05 mg/cm2, im Vergleich zur Leistung einer Elektrode mit gewöhnlichem Platinkatalysator
(hergestellt durch Reaktion von Chloroplatin- b5 säure und Ablagerung in im wesentlichen gleicher
Weise) und bei gleichem Schichtgewicht von 0,05 mg/ cm2, wie aus der folgenden Tabelle ersichtlich ist:
Zellen- Strom- Spannungsverlust (mV) durch
temperatur dichte Polarisation aufgrund von
1,6% CO WasserstofT
erfindungs- bekannte
gemäße Anode
gemäße Anode
mA/cm2 Anode
190'C
190'C
190C
175'C
175'C
175C
190'C
190C
175'C
175'C
175C
539
431
323
539
431
323
431
323
539
431
323
17
10
9
66
40
22
10
9
66
40
22
44
28
14
118
69
38
28
14
118
69
38
Diese Versuche ergeben nicht nur, daß infolge der extrem großen Oberfläche, die durch derart feine
kolloidale Teilchen geschaffen wird, die katalytische Wirksamkeit wesentlich verbessert wird, sondern es
wurde auch festgestellt, daß diese verbesserte Aktivität über mehrere tausend Betriebsstunden ohne feststellbaren
Abfall der Zellenleistung aufrechterhalten werden konnte.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird, wie vorstehend erläutert wurde, vorzugsweise von dem in
Wasser unlöslichen Na6Pt(SOj)4 oder von dem wasserlöslichen
HjPt(SOj)2OH ausgegangen. Die Sulfit-Liganden
dieser Verbindungen werden in wäßriger Lösung mittels eines nicht komplexbildenden Sauerstoffträgers,
vorzugsweise H2O2, zu Sulfat oxydiert Da die
Komplexbildungsfähigkeit des Sulfits eine Stabilisierung der vorhandenen Platinionen bewirkt, wird eben
diese Stabilisierung durch die Oxydation vom Sulfit zum Sulfat aufgehoben. Sulfat ist bestenfalls ein schwacher
Komplexbildner für Platin, gleichgültig, ob es sich um zweiwertiges oder um vierwertiges Platin handelt Mit
der Entfernung des Sulfits besteht keine günstige Umgebung mehr, um eine lösliche Platinverbindung
aufrechtzuerhalten, und die nach der Zerstörung des stabilisierenden Sulfits eben gebildete Platinverbindung
muß langsam hydrolysieren und wird im Verfahrensverlauf allmählich in außerordentlich kleine kolloidale
Teilchen übergeführt. Gerade diese Teilchen werden auf dem Trägerstoff abgelagert und ergeben die katalytisch
aktive Elektrode. Für diese Reaktionsabläufe können im Falle der Verwendung von Platinsulfitsäurekomplex die
folgenden Gleichungen angenommen werden:
H,Pt(SO3)2OH + 3H2O2
— 2H2SO4 + PtO2 + 3H2O (I)
Na2HPt(SO3J2OH + 3H2O2
-> Na2SO4 + PtO2 + 3H2O + H2SO4 (II)
-> Na2SO4 + PtO2 + 3H2O + H2SO4 (II)
Die obige Reaktionsgleichung (I) findet bei den nachfolgenden, die Erfindung erläuternden Ausführungsbeispielen
1 und 2 statt, während die Reaktionsgleichung (II) für das Ausführungsbeispiel 3 zutreffend
ist.
Wenn von dem komplexen Salz Na6Pt(SOj)4
ausgegangen wird, so wird dieses beim Auflösen in H2SO4 offensichtlich in die komplexe Säure
H3Pt(SOj)2OH umgewandelt, da eine heftige SO2-Entwicklung
zu beobachten ist; wenn sich das SO2 entwickelt, wird die charakteristische Titrationskurve
des H3Pt(SO3)2OH beobachtet. Dieser Reaktionsablauf
findet bei dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel 4 statt.
Man kann jedoch auch Chloroplatinsäure direkt mit Sulfit umsetzen, wobei aber im Gegensatz zu dem
eingangs genannten bekannten Verfahren die entstehende komplexe Säure niemals abgetrennt, sondern
ohne Isolierung von Nebenprodukten direkt in einen Katalysator umgewandelt wird. Dabei verläuft die
Umsetzung von Chloroplatinsäure mit beispielsweise NaHSO3 unter Bildung der komplexen Säure
H3Pt(SOj)2OH offensichtlich nach der folgenden Gleichung:
H2PtCl,, + 3NaHSO3 + 2H2O
— H1Pt(SOj)2OH + Na2SO4 + NaCl + 5HCl
Wenn die dabei erhaltene Mischung jedoch mit H2O2
behandelt wird, so führt die Anwesenheit von Chlorid bei gleichzeitigem hohem Säuregehalt eher zur
teilweisen Bildung von H2PtCIo als zu der gewünschten
kolloidalen Art. Um diese Wirkung zu unterdrücken, muß die Platinkonzentration möglichst gering gehalten
werden, um auch die Chloridkonzentration niedrig zu halten, und der pH-Wert muß genau kontrolliert
werden. Der eben erläuterte Reaktionsablauf findet bei dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel 5 statt.
Die Oxydationsreaktion der komplexen Platinsulfitsäure H3Pt(SO3)2OH mit H2O2 läßt sich leicht verfolgen
und beobachten. Wenn nämlich H2O2 einer verdünnten
Lösung dieser komplexen Säure zugefügt wird, wird das in dem Sulfit-Platin-Komplex vorhandene Sulfit oxydiert.
Die Farbe der Lösung verändert sich langsam von hellgelb zu orange. Nach dem Auftreten der Orangefarbe
wird ein schwacher Tyndall-Effekt festgestellt. Dieser wird mit der Zeit immer ausgeprägter, die
Lösung wird wolkig, und schließlich entsteht ein Niederschlag in Form des gewünschten metastabilen
Kolloids. Diese Reaktionen werden durch Wärme beschleunigt und mit zunehmendem Säuregehalt, wie
durch Zusatz von Schwefelsäure, verlangsamt.
Wie schon erwähnt wurde, wirken bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Trägerteilchen mit großer
Oberfläche sowohl als Träger als auch als Kristallisationskerne für die extrem feinen Platinteilchen. Hierbei
findet mehr eine echte Ablagerung der Platinteilchen auf den Trägerteilchen statt als ein Zusammenbacken
dieser beiden Komponenten, so daß auch der Niederschlag eine sehr große Oberfläche aufweist.
Als nicht komplexbildender Sauerstoffträger wird vorzugsweise H2O2 verwendet, aber in gleicher Weise
können auch Kaliumpermanganat, Perschwefelsäure od. dgl. verwendet werden. Der hier verwendete
Ausdruck »nicht komplexbildender Sauerstoffträger« umfaßt solcher Stoffe, die keine Gruppen einführen, die
für Platin starke Komplexbildungsliganden darstellen.
Obwohl als leitfähiges Trägermaterial jeder Kohlenstoff mit großer Oberfläche geeignet ist, hat sich Ruß als
besonders vorteilhaft erwiesen. Man kann jedoch mit demselben Erfolg auch andere elektrisch leitfähige
Trägerstoffe, wie Wolframcarbid, einsetzen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert.
Einem Liter Wasser wird so viel komplexe Platinsulfitsäure H3Pt(SOs)2OH zugesetzt, daß sich eine Platinkonzentration
von 2,5 g/l ergibt. Dieser Lösung werden 22,5 g Ruß zugegeben. Die Lösung hat einen ursprünglichen
pH-Wert von etwa 1,8, der durch die Zugabe von Kohlenstoff nicht verändert wird. Die Lösung wird
ι kräftig gerührt, so daß der Kohlenstoff gut verteilt wird. Unter weiterem kräftigem Rühren werden 50 ml
3O°/oiges H2O2 zugefügt. Etwa eine Stunde lang wird
weiter gerührt. Langsam fällt dann der pH-Wert ab, was anzeigt, daß Wasserstoffionen erzeugt worden sind.
κι Dann wird die Lösung durch Erhitzen unter weiterem Rühren zum Sieden gebracht. Der Kohlenstoff wird
abfiltriert, gut mit Wasser gewaschen und in einem Ofen bei 100 bis 1500C getrocknet. Dieses luftgetrocknete
Material kann nun ohne weitere Behandlung verwendet
ι j werden. Die Platinaufnahme liegt bei 98%, der Rest
setzt sich im Filtrat ab. Der daraus entstehende Kohlenstoff, der 9,9% bis 9,8% Platin enthält, zeigt
unter dem Elektronenmikroskop Platinkristalle von 5 bis 20 Ä Durchmesser. Die Brennstoffzellenleistung
wurde durch mit Polytetrafluoräthylen verbundene Anoden und Kathoden (Sauerstoffelektroden) gemessen,
die im Elektrodenbereich Platinbeladungen von 0,25 mg/cm2 hatten. Die Messung der Leistung mit H2
und Luft ergab bei 1900C in einer Brennstoffzelle mit
2·> Phosphorsäure-Elektrolyten 200 A/928 cm2 bei 0,670 bis
0,680 V. Der Widerstandsverlust lag bei dieser Stromdichte bei etwa 0,02 V, so daß die IR-freie Leistung bei
215 mA/cm2 etwa 0,700 V betrug.
J0 Beispiel 2
Die Umsetzung wurde wie in Beispiel 1 vorgenommen, aber anstatt die Lösung nach einer Stunde zu
erwärmen, wurde bei Umgebungstemperatur 24 Stunden lang gerührt. Die Platinaufnahme betrug 97% bis
j) 98%, und es wurden physikalische und elektrochemische
Eigenschaften erreicht, die mit den in Beispiel 1 beschriebenen identisch waren.
Die Umsetzung der komplexen Platinsulfitsäure mit H2O2 wurde im wesentlichen wie in Beispiel 1
vorgenommen mit der Ausnahme, daß der pH-Wert der Lösung mit NaOH auf 3 gebracht wurde, bevor H2O2
zugefügt wurde. Nach einer Stunde Reaktionszeit wurde der pH-Wert erneut mit NaOH auf 3 gebracht
und die Lösung am Siedepunkt erhitzt. Der Kohlenstoff wurde wie oben beschrieben abfiltriert, gewaschen und
getrocknet. Die Platinaufnahme war im wesentlichen quantitativ gleich, und die physikalischen und elektrochemischen
Eigenschiften des Erzeugnisses waren im wesentlichen identisch mit den in den Beispielen 1 und 2
beschriebenen. „ . . , M
Beispiel 4
Beispiel 4
In 100 ml H2O wurde eine ausreichende Menge des
komplexen Natrium-Platinsulfitsalzes Na6pt(SO3)4 gelöst,
so daß eine Platinkonzentration von 25 g/l erhalten wurde. Das Salz wurde durch Zugabe von ausreichend
H2SO4 gelöst, so daß der pH-Wert auf 2 abfiel. Diese
Lösung wurde mit H2O auf ein Volumen von einem Liter verdünnt und dann wie in Beispiel 3 beschrieben
umgesetzt. Die Platinaufnahme war quantitativ und nach den physikalischen und elektrochemischen Eigenschaften
im wesentlichen identisch mit den bereits in den vorhergehenden Beispielen beschriebenen.
Ig Chloroplatinsäure (0,4 g Pt) wurden in 100 ml
Wasser gelöst. Es wurden 2 g NaHSO3 zugesetzt und
das Ganze erhitzt, bis die Lösung farblos wurde. Dann wurde mit Wasser auf 1 1 verdünnt und der pH-Wert mit
NaOH auf 5 gebracht. Danach wurden 3,6 g Ruß und unter Rühren 50 ml 30%iges H2O2 hinzugefügt. Es
wurde weiter berührt, und als sich der pH-Wert änderte, wurde NaOH zugesetzt, um den pH-Wert zwischen 4
und 5 zu halten. Als er sich stabilisiert hatte, wurde die Lösung bis zum Sieden erhitzt und der Kohlenstoff
abfiltriert und gewaschen. Die Platinaufnahme war unterschiedlich, lag im allgemeinen aber bei 90%. Eine
Erhöhung der Platinkonzentration verringerte den Prozentsatz des auf dem Kohlenstoff abgelagerten
Platins, da die Umwandlung von H2PtCl6 begünstigt
wurde. Der auf diese Weise gebildete Katalysator erwies sich als im wesentlichen identisch in seiner
Leistung mit der in den Beispielen 1 bis 4 erreichten Leistung.
5 g Na6Pt(SO3^ wurden in etwa 100 cm3 Wasser
aufgeschlämmt und mit einem großen Überschuß der Ammonium-Form von einem sulfonierten Kopolymerisat
von Styrol und Divinylbenzol, einem Kationen-Austauscherharz in Kugelform, umgesetzt, bis der Niederschlag
aufgelöst war. Der pH-Wert der entstandenen Lösung betrug etwa 4. Nach Abfiltrieren wurde die
Lösung durch eine Säule mit dem Kationenaustauscher in der Ammonium-Form gegeben, bis alles Natrium
entfernt war. Der gewonnene, in Lösung vorliegende Platinsulfitkomplex wurde dann in Anwesenheit von jo
feinverteiltem Kohlenstoff mit Wasserstoffperoxid oxydiert, wobei das Verfahren des Beispiels 1
angewandt wurde. Es wurde eine etwa gleichwertige katalytisch aktive Elektrode erhalten.
Ähnliche Ergebnisse werden erhalten, wenn zuerst r> eine Lösung der komplexen Verbindung HaPt(SOa)2OH
mit wäßrigem Ammoniak auf einen pH-Wert von 9 neutralisiert wird, wobei diese Neutralisierung fast 5
Mole NH3 erfordert (statt nur 3 Mole im Falle der Neutralisierungen durch NaOH), und die Lösung
nachfolgend mit Schwefelsäure auf einen pH-Wert von 3 angesäuert und unter erneuter Anwendung des
Verfahrens nach Beispiel 1 mit H2O2 in Anwesenheit
von Kohlenstoff oxydiert wird.
4 g Platinsäure (H2Pt(OH)6) wurden in 25 ml einer
1 molaren NaOH-Lösung gelöst, in dieser Lösung wurden 6 g Natriumnitrit gelöst, und dann wurde das
Gemisch mit Wasser auf ein Volumen von 800 ml verdünnt. Der pH-Wert wurde mit H2SO4 von etwa 11
auf 2 herabgesetzt. Während dieses Verfahrens bildete sich ein Niederschlag, der sich wieder auflöste, als sich
der pH-Wert 2 näherte, wobei ein Platinnitrit-Komplex
gebildet wurde. Dieser Lösung wurden 18 g feinverteilter Kohlenstoff (Ruß) zugefügt, und unter ständigem
Rühren wurden 200 ml 3%iges H2O2 zugesetzt. Der
pH-Wert fiel fast sofort auf 1,4 ab. Der erhaltene platinbeladene Kohlenstoff wurde abfiltriert, gewaschen
und getrocknet. Das Platinschichtgewicht betrug 0,25 mg/cm2. Eine Brennstoffzelle mit Phosphorsäure-Elektrolyten
und Elektroden aus solchem Material hatte bei 190°C eine Leistung von 640 mV bei 215 mA/cm2
mit Wasserstoff und Luft.
In diesem Fall scheint die geringere Leistung des Platinnitritkomplexes verglichen mit dem Platinsulfitkomplex der Tatsache zuzuschreiben sein, daß der
kolloidale Zustand rasch erzeugt wird und nur für sehr kurze Zeit anhält, worauf sich ein Niederschlag bildet,
während im Fall des Platinsuifitkomplexes die Oxydation langsam vor sich geht und das Kolloid über lange
Zeiträume stabil bleibt.
Die Umsetzung wurde wie in Beispiel 1 vorgenommen, wobei jedoch anstelle von Kohlenstoff hier als
leitfähiges Trägermaterial handelsübliches Wolframcarbid (Korngöße feiner als 325 Siebmaschen) verwendet
wurde. Der Platingehalt des platinbeladenen Wolframcarbids betrug etwa 9%. Die Leistung einer durch
Polytetrafluoräthylen gebundenen Anode aus diesem Material in einer Brennstoffzelle mit Phosphorsäure-Elektrolyten
mit Luft und H2 bei 19O0C ergab
215mA/cm2bei0,50OV.
Claims (10)
1. Verfahren zur Herstellung einer katalytisch aktiven Brennstoffzellenelektrode, bei dem auf einen ί
leitfähigen Träger ein Katalysator in Form feinverteilter Platinteilchen in der Größenordnung von 15
bis 25 Ä durch oxydative Zersetzung eines Platinkomplexes mit oxydierbaren Liganden und anschließende
Reduktion aufgebracht wird, dadurch in gekennzeichnet, daß in Gegenwart des
feinverteilten leitfähigen Trägers eine wäßrige Lösung des Platinkomplexes mit einem nicht
komplexbildenden Sauerstoffträger unter Bildung eines metastabilen Kolloids oxydiert und das Kolloid ι ~>
vor oder bei der Herstellung der Elektrode in an sich bekannter Weise reduziert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als leitfähiger Träger Kohlenstoff
verwendet wird. _>o
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Platinkomplex ein Platinsulfit-
oder Platinnitrit-Komplex eingesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydation mit H2O2
durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß als Platinsulfitkomplex Na6Pt(SO3)4
und/oder H3Pt(SO3J2OH eingesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn- jo
zeichnet, daß als Platinsulfitkomplex Na6Pt(SO3)4, in
wäßriger Schwefelsäure gelöst, eingesetzt wird.
7. Katalytisch aktive Brennstoffzellenelektrode, bei der auf einem leitfähigen Träger ein durch
oxydative Zersetzung eines Platinkomplexes mit r> oxydierbaren Liganden und anschließende Reduktion
erhaltener Katalysator in Form feinverteilter Platinteilchen in der Größenordnung von 15 bis 25 Ä
aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Gegenwart des feinverteilten leitfähigen Trägers
eine wäßrige Lösung des Platinkomplexes mit einem nicht komplexbildenden Sauerstoffträger unter
Bildung eines metastabilen Kolloids oxydiert und das Kolloid vor oder bei der Herstellung der Elektrode
in an sich bekannter Weise reduziert ist.
8. Elektrode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schichtgewicht der Platinteilchen
0,04 bis 0,5 mg/cm2 beträgt.
9. Verwendung der Elektrode nach den Ansprüche
7 und 8 als Brennstoffelektrode in einem Brennstoffelement mit Phosphorsäure-Elektrolyten, das mit
CO-haltigem Wasserstoff bei erhöhter Temperatur betrieben wird.
10. Verwendung nach Anspruch 9, wobei das Schichtgewicht der Platinteilchen 0,04 bis
0,25 mg/cm2 und die Betriebstemperatur 170 bis 190° C betragen.
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