DE2822284A1 - Kathodenstromkollektor fuer eine natrium-schwefelzelle - Google Patents

Kathodenstromkollektor fuer eine natrium-schwefelzelle

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DE2822284A1 DE19782822284 DE2822284A DE2822284A1 DE 2822284 A1 DE2822284 A1 DE 2822284A1 DE 19782822284 DE19782822284 DE 19782822284 DE 2822284 A DE2822284 A DE 2822284A DE 2822284 A1 DE2822284 A1 DE 2822284A1
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Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke
Dipl.-Ing. R A-Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
Dr.-lng. H. Uska
FA 8500/482 'MÜNCHEN *DEN 2 2. Mai T978
UA Ο^υυ/ΗΟίΐ POSTFACH 860820 MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22
CHLORIDE SILENT POWER LIMITED
52 Grosvenor Gardens, London, SW1W OAU, England
Kathodenstromkollektor für eine Natrium-Schwefelzelle
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Die Erfindung betrifft Na tr ium- Schwefelzellen und insbesondere einen Kathodenstromkollektor in einer solchen Zelle.
In einer Natrium-Schwefelzelle trennt ein fester Elektrolyt, z,B» ein keramisches -ß-Aluminiumoxid, einen anodischen Bereich bzw. Raum, der das bei der Betriebstemperatur der Zelle flüssig vorliegende Natrium enthält, von einem kathoden Bereich bzw. Raum, der bei der Betriebstemperatur flüssigen Schwefel und Natriumpolysulfide enthält. Während der Entladung der Zelle gehen Natriumionen durch die den Elektrolyten bildenden Natriumpolysulfide. Der kathodische Reaktionsteilnehmer, der den Schwefel und die Polysulfide 'enthält, besitz* eine» hohen- elektrischen Widerstand^und wird, in der Praxis in eine Matrixpackung aus leitfähigem Material, z.B. Kohlenstoff- bzw. Kohle- oder Graphitfilz, in dem kathodischen Bereich gepackt, so daß man eine elektronische Leitungerhält * Solcher KJraphitfdlz besitzt selbst einen-relativ hohen Widerstand, und es ist daher bevorzugt, daß der elektronische Stromweg durch dieses Material auf eine minimale Länge beschränkt ist. Aus diesem Grund wird das Matrixmaterial so "angeordnet, daß es^isieh- zwischen der Oberfläche des-Elektro-· lytmaterials und der benachbarten Oberfläche des Stromkollektors erstreckt. Bei einem Zellenaufbau, bei dem der Schwefel im inneren Rohr eines Elektrolytmaterials enthalten ist, kann dieser Stromkollektor ein Stab oder ein zusammengesetzter — Stab sein, der axial innerhalb des Elektrolytrohrs vorgesehen bzw. angebracht ist. Der Stromkollektorstab muß einen hohen Leitfähigkeitsweg zwischen dem Matrixpackmaterial und einem Außenpol der Zelle ermögliöhenv Er muß jedoch gegenüber dem kathodischen Reaktionsteilnehmermaterial chemisch und elektrochemisch inert sein. Metalle, wie Aluminium und Kupfer, sind ausreichend leitfähig, aber nach einigen Ladungs- und EntladüKgszyklen #6Γ"Ζ·β*ϊ1β"Λ?ΐΓα.' Aluminium passiviert und Kupfer korrodiert. Rostfreier Stahl, der weniger leitfähiger ist als
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Aluminium oder Kupfer,wird ebenfalls nach einigen Ladungs/Entladungszyklen korrodiert. Aus verschiedenen Gründen verursacht eine solche Korrosion eine Verschlechterung der Ze 11 eigenschaften. Der Mechanismus der Verschlechterung ist nicht vollständig bekannt und unterscheidet sich vermutlich für jedes Material. Bestimmte Legierungen auf Nickelgrundlage, insbesondere Inconel (eine Nickellegierung, die etwa 13 Gew.% Cr und 6 Gew.% Fe zusammen mit Nebenbestandteilen enthält), besitzen eine längere Gebrauchsdauer.
Aus diesem Grund wurde Kohlenstoff, insbesondere in seiner graphitischen Form, als Stromkollektor in vielen Laborzellen verwendet. Kohlenstoff selbst ist jedoch nicht ausreichend leitfähig, um allein in langen Zellen verwendet werden zu können, die mit nützlichen Ladungs- und Entladungsraten betrieben werden. Andere Materialien, die in Schwefel und PoIysulfiden bei Anoden- und Kathodenbedingungen, die in einer Natrium^Schwefelzelle herrschen, thermodynamisch stabil sind, > vmrden vorgeschlagen. Ein Keramikmaterial, das aus Oxiden, wie aus mit Tantal oder Niob dotiertem Rutil,hergestellt ist, ist ein Beispiel eines solchen thermodynamisch stabilen Materials, das verwendet werden kann. Nickeloxid, dotiert mit Lithiumoxid, und Lanthan-strontiumkobaltit können verwendet werden. Leitfähige Keramikmaterialien werden in der GB-PS 1 471 914 beschrieben. Jedoch sind solche Materialien nicht r:'ausreichend leitfähig, so daß sie nicht allein in großen Zellen verwendet werden können, die mit geeigneten Raten bei der Ladung und Entladung betrieben werden.
hat weiterhin vorgeschlagen, zusammengesetzte Stromkollektoren zu verwenden. In der US-PS 3 982 959 wird die Verwendung eines Kathodenstromkollektors in einer Natrium Schwefelzelle beschrieben, der in stabartiger Form axial in-'hernalb^ieiiiesfeöten "El'ektrtrlytrohrs angeordnet ist, das-den kathodischen Reaktionsteilnehmer und das Packmaterial ent-
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hält, wobei dieser Stromkollektor ein Kohlenstoffrohr mit einem Metallkern umfaßt. Es ist erforderlich, eine deformierbare, elektronisch leitfähige Grenzfläche in dem kreisförmigen Raum zwischen dem Kohlenstoffrohr und dem Metallkern vorzusehen, um einen guten elektrischen Kontakt längs dieses Raums trotz der wechselnden Temperatur der Zelle sicherzustellen. Zusammengesetzte Materialien dieser Art ergeben jedoch bei der Herstellung Schwierigkeiten, und es ist schwierig, solche zusammengesetzten Materialien zu konstruieren, die eine nützliche Gebrauchsdauer in einer Natrium-Schwefelzelle besitzen. Es wurde daher bevorzugt, wenn man ein korrosionsbeständiges Material als Schutzschicht auf einem leitfähigen Substrat haben wollte, das andere nützliche Eigenschaften besitzt, wie die, daß es leicht durch Ziehen oder Walzen hergestellt werden kann, daß es leicht verschweißbar ist oder einen Expansionskoeffizienten besitzt, der gut mit dem des keramischen Elektrolyten übereinstimmt. -Molybdän,-ist-_ein-korrosionsbeständiges Material, das leitend ist, jedoch hinsichtlich einiger der oben erwähnten, nützlichen Eigenschaften Nachteile aufweist. Es ist manchmal zweckdienlich, einen Schutzüberzug aus Molybdän auf einem Substrat zu verwenden. Es scheint, daß Molybdän in dem kathoden Reaktionsteilnehmer einer Natrium-Schwefelzelle korrosionsbeständig ist wegen der Bildung eines stabilen Oberflächenfilms aus Molybdändisulfid, der ebenfalls elektronisch leitfähig ist.
Ansprüche wurden auf ein einfaches Beschichten mit Kohlenstoff gerichtet, das durch Anwendung koIDoidaler Suspensionen durchgeführt wird, und auf Molybdänbeschichtungen gemäß dem Plasmasprayverfahren auf Substrate aus Stahl, Aluminium oder Eisen-Nickel-Kobalt-Legierungen. Dem Fachmann ist es jedoch geläufig, daß solche Beschichtungen nur eine Ubergaagsleistung bei ^ien^JCathodenelektroden, der zuvor beschrie-rbenen Vorrichtungen zeigen. Man kann erreichen, daß
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plasmaversprühtes Molybdän an Aluminium haftet, aber die Abscheidung ist porös und die korrodierenden Species penetrieren durch die poröse Schicht und greifen das Substrat an. Bei Stromkollektoren, die durch Plasmaversprühen an einem Aluminiumstab mit Molybdän hergestellt werden, nimmt der Widerstand einer Natrium-Schwefelzelle, die einen solchen Stromkollektor in der Kathode enthält, enorm bei etwa 20 Ladungs/Entladungszyklen zu, und er ist somit für die technischen Zellen nicht geeignet.
Man hat weiterhin vorgeschlagen, daß ein stabiler Zellenwiderstand hergestellt werden kann, wenn ein leitendes Substrat aus Aluminium durch ein Polyphenylenharz geschützt ■- wird, das die Randleitungseigenschaften, die bei korrosionsbeständigen Mänteln eines zusammengesetzten Stromsammelelements erforderlich sind, verleiht, wobei das Polyphenylenharz mit Kohlenstoff imprägniert ist. Es ist jedoch bekannt, daß die günstigen Ergebnisse^«ines «solchen zusammengese.tzieaa.Ma?-; -■ terials sich schnell verschlechtern, so daß es bei einer praktischen Energieumwandlungseinrichtung keine Verwendung finden kann.
Die vorliegende Erfindung verwendet bei der Herstellung eines Stromkollektors ein Beschichtungsverfahren, das als aktivierte Plasma-Dampfabscheidung [entsprechend dem englischen Ausdruck·· »plasma· activated vapour deposition0 (PAVD)] bekannt ist, bei dem ein Plasma als Medium für die chemische Reaktion verwendet wird und die Abscheidung eines elektronisch leitfähigen Überzugs auf einem elektronisch leit-
"fähigen Substrat "erfolgt." -Bei^diesem Verfahren wird' die^Zer-Setzung eines Gases in einem elektrisch induzierten Plasma ausgenutzt, wobei das Substrat als Elektrode in einem Behälter verbunden ist, der ein ionisierbares Gas bei einem solchen
"Brück enthält, tDaö ^islnv "63ämment3^uiig in dem Behälter- ^erzeugt werden kann, wobei die Betriebsbedingungen so kontrolliert
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werden, daß der positive Bereich benachbart zu dem Substrat begrenzt wird, wobei eine Abscheidung auf das Substrat eines Elements oder von Elementen in Kombination aus dem ionisierbaren Gas erfolgt. Es wurde gefunden, daß es durch dieses Verfahren möglich ist, stark haftende und stabile Überzüge aus elektrisch leitfähigen Materialien auf einem leitfähigen Substrat zu erzeugen. Verwandte Verfahren werden in einer Arbeit mit dem Titel "Codeposition of Glassy Silica and Germania inside a Tube by Plasma-Activated CVD" von D.Kuppers et al in Journal of---the Eleotrochemical Society, Band 123, Nr. 7, Seiten 1079-82, Juli 1976, beschrieben.
Gegenstand der Erfindung ist ein Kathodenstromkollektor für eine Natrium-Sohwefelzelle, die ein Substrat aus einem elektrisch leitfähigen Material enthält, das mit Kohle bzw. Kohlenstoff beschichtet ist und durch Zersetzung eines kohlenstoffhaltigen Gases in einer Glimmentladung erzeugt '"Wird, wöbet das Substrat= auf-eine Temperatur von 20O-bis ■ >-> < 10000C in einem elektrischen Feld erhitzt wird.
Das Substrat kann zweckdienlich aus Nickel oder
"Nickel enthaltenden Metallegierung, z.B. Nickel-Chrom-Eisen
Legierung, wie Inconel 600, bestehen. Bei einigen Materialien, z.B. Aluminium, ist es bevorzugt, das Substrat zu beschichten, z.B. mit Molybdän, bevor der Kohlenstoff aufgebracht bzw. aufgetragen wird. . .. . , _
Der oben beschriebene Stromkollektor, der einen Kohlenstoff überzug enthält, der nach einem aktivierten Plasma- - 'Dampf abseheidungs (PAVD1) -Verfahr en hergestellt wird, -be-* · sitzt eine unerwartete mechanische Integrität und Dauerhaftigkeit, selbst wenn der Überzug auf ein Substrat aufgebracht wird, das einen thermischen Expansionskoeffizienten besitzt, der sich^stark von'deitf"^ernü:schen Expansionskoeffizienten des KohlenstoffbeSchichtungsmaterials unterscheidet.
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Bei Stromkollektoren und anderen Komponenten einer elektrochemischen Zelle mit einem PAVD abgeschiedenen Überzug, ist es zweckdienlich, das Substratmaterial, den äußeren, korrosionsbeständigen Überzug und, sofern vorhanden, eine oder mehrere der Zwischenschichten getrennt bzw. individuell zu betrachten. Das Substrat muß im Falle eines Stromkollektors die erforderliche elektronische Leitfähigkeit besitzen. Bei anderen Komponenten in der Zelle kann der Expansionskoeffizient oder die Leichtigkeit der Herstellung wichtig sein. Dieses Substratmaterial kann ohne Beachtung der Korrosionsbeständigkeit ausgewählt werden, und typische Substrate können Aluminium, Kupfer, Stahl und Eisen-Nickel-Kobalt-Legierungen sein. Wie gut bekannt ist, können durch geeignete Auswahl des Materials aus Eisen-Nickel-Kobalt-Legierungen kontrollierte bzw. regulierte Expansionskoeffizienten erhalten werden, und es ist so möglich, durch Auswahl des Substratmaterials den Expansionskoeffizienten dem anderer Komponenten, wie-z.B. dem Elektralyten^aus Keramikmaterial, anzupassen. Die äußere Schicht ist Kohlenstoff, das hauptsächlich wegen seiner Korrosionsbeständigkeit ausgewählt wird.
Wie oben ausgeführt, können eine oder mehrere Zwischenschichten bei bestimmten Fällen erforderlich sein. Solche Schichten können z.B. aus Nickellegierungen, wie Inconel 600, oder Nickel-Chrom-Legierungen oder Chrom oder Molybdän oder Chromcärbid oder Titancarbid öder Siliciumcarbid gebildet sein. Die Auswahl der Zwischenschicht wird hauptsächlich durch die Materialien, die für das Substrat und die Außenschicht ausgewählt wurden, bestimmt, wobei die Zwischenschicht ein "Material ist, das auf denr-Sutrstrat oder auf einer bereits abgeschiedenen Schicht abgeschieden wird und das die Außenschicht oder eine weitere Zwischenschicht aufnehmen kann.
Wie oben erWähritΓ ist Kohlenstoff für die äußere, korrosionsbeständige Schicht in einer Natrium-Schwefelzelle
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von hauptsächlichem Interesse.Er kann auf ein Metallsubstrat aufgebracht werden, und es wurde gefunden, daß es bevorzugt ist, den Kohlenstoff als dünne Schicht auf ein glattes Substrat aus Metall mit einem thermischen Expansionskoeffizienten, der nahe an dem von Kohlenstoff liegt, aufzubringen. Geeignete Materialien in dieser Hinsicht sind NiIo-K, Molybdän, Titan und Wolfram. Das Substrat kann aus einem dieser Materialien gebildet sein, oder ein solches Material kann eine Zwischenschicht sein, die als Überzug auf einem Substrat aus einem relativ billigen Material, wie Flußstahl, hergestellt wurde. Metalle, wie Molybdän und Wolfram, sind von besonderem Vorteil als Substrat oder als Zwischenschicht unter einem Kohlenstoff überzug, da sie gegenüber dem kathodischen Reaktionsteilnehmer einer Natrium-Schwefelzelle im Falle eines lokalen Brechens der Kohlenstoffschicht inert sind. Der Kohlenstoff wird gemäß dem oben beschriebenen PAVD-Verfahren aufgebracht. Die Zwischenschicht kann nach dem PAVD-Verfahren oder nach einem Ionenstrahlverfahren -aufgebracht werden. Gute^Überzüge . werden ebenfalls auf Inconel 600 erhalten, obgleich dieses Material einen relativ hohen Expansionskoeffizienten aufweist.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Kathodenstromkollektors für eine Natrium-Schwefelzelle, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein elektrisch leitfähiges Substrat einer elektrischen Entladung in einer Atmosphäre, die ein Kohlenstoff enthaltendes Gas umfaßt, unterwirft, wobei das Substrat auf eine Temperatur von 200 bis 10000C erhitzt wird und die Atmosphäre so gewählt wird, daß die Kohlenstoffabscheidung auf dem Substrat wegen der Zersetzung des kohlenstoffhaltigen Gases stattfindet. Dieses Kohlenstoff enthaltende Gas ist zweckdienlich Äthylen oder Schwefelkohlenstoff. Ein inertes Trägergas, z.B. Argon oder Krypton, wird bevorzugt verwendet, um die Bildung der Glimmentladung zu begünstigen: und Ionen für die Ionenbombardierung des Gegenstands verfügbar zu haben. Diese Ionenbombardierung
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besteht in der Bildung eines haftenden Überzugs.
Im folgenden wird ein Verfahren zur Bildung eines Kathodenstromkollektorstabs für eine Natrium-Schwefelzelle beschrieben, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird, die eine schematische Darstellung ist und die Herstellung des Kathödenstromkollektors erläutert.
Wie in der Zeichnung dargestellt, ist der Kollektor 10, der z.B. aus Molybdän besteht, von einer allgemein stabartigen Form mit einem Teil 9 mit vergrößertem Durchmesser nahe an einem Ende. Dieser Kollektor wird koaxial in einem zylindrischen Siliciumdioxid- oder Glasreaktionsbehälter 11 aufgehängt, der typischerweise einen Durchmesser von 40 bis 15 mm besitzt und der mit seiner Achse senkrecht angeordnet ist. Der Behälter 11 ist von einer schraubenförmigen, wassergekühlten Kupferwicklung 12 umgeben, die mit einem Hochfrequenzgenerator -13 -gekuppelt- ist. Der Raum zwischen benachbarten Drehungen der Wicklung 12 beträgt typischerweise 15 mm und der Durchmesser der Wicklung etwa 100 mm. Der Kollektor 10 ist so aufgehängt, daß nur der Teil mit engem Durchmesser innerhalb der Spule bzw. ¥icklung liegt, wobei bei dieser besonderen Konstruktion nur dieser Teil mit engem Durchmesser mit Kohlenstoff beschichtet wird. Der Behälter 11 besitzt kontrollierte bzw. regulierte Einlasse 14, 15 für die Reaktionsgase und einen Auslaß 16, der zu einer Pumpe führt.
Der Reaktorbehälter 11 wird auf etwa 0,02 Torr evakuiert und dann mit einem Inertgas, z.B. Argon, auf 2,0 Torr gefüllt, -und der Druck *ird bei diesem Wert durch Einstellung eines Drosselventils 17 in der Pumpenleitung gehalten. Hochfrequenzenergie wird dann an die Wicklung bzw. Spule 12 angelegt, typischerweise etwa 1,2 kV, und ein Plasmamantel entwickelt"-sich -um· den- Kollektor 10, der mit Masse ge- -- ·. kuppelt ist (oder der negativ vorgespannt ist). Nach 15 bis
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30 min, wenn der Kollektor 10 ein thermisches Gleichgewicht erreicht hat und seine Oberfläche durch Bombardierung mit Inertgasionen gereinigt wurde, wird Kohlenstoff enthaltendes Reaktionsgas, z.B. Äthylen, in den Behälter 11 eingeleitet, wobei der Druck so eingestellt und kontrolliert wird, daß ein Druck von 2,0 bis 2,5 Torr erhaltenbleibt. Kohlenstoff wird jetzt auf den Kollektor abgeschieden. Die Beschichtungszeit bestimmt die Dicke, wenn die Abscheidungsrate konstant ist. Typischerweise ergeben 45 min Überzüge von 1 bis 2/um.
Das Reaktionsgas und die Energie werden abgestellt, dann wird das Argon abgestellt und das System wird evakuiert. Der Kollektor 10 kühlt sich dann unter Vakuum ab. Die Temperatur, die er erreicht hat, wird durch die Ströme bestimmt, die in der Haut des Materials durch die Hochfrequenz induziert werden. Faktoren, die diese Temperatur beeinflussen, sind die Energie der Spule, die Dimensionen der Spule und des Kollektors, das Material· des Kollektors und die angewendete Frequenz.
Das Reaktionsgas in diesem Beispiel ist Äthylen, das mit 30 ml min eingeleitet^wird, zusammen mit Argon als Trägergas, das mit 95 ml min eingeleitet wird.
Es wurde gefunden, daß gemäß diesem Verfahren der Kollektor einheitlich mit· sehr- feinem Kohlenstoff beschichtet wird, der im wesentlichen amorph ist, eine extrem feine Kristallitgröße aufweist, einen niedrigen Modul besitzt und stark an dem Kollektor haftet.
Im folgenden werden zwei Beispiele von Versuchsergebnissen aufgeführt, die man mit Natrium-Schwefelzellen erhält, wobei die oben beschriebenen Stromkollektoren verwendet werden.
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AH
Beispiel 1
Ein Molybdänstab-Stromkollektor wird mit Kohlenstoff gemäß dem aktivierten Plasma-Dampfabscheidungsverfahren, wie oben beschrieben, beschichtet. Der Stromkollektor wird in einer Zelle verwendet, in der der Schwefel im Inneren eines röhrenförmigen, festen Keramikelektrolyten aus ß-Aluminiumoxid enthalten ist, wobei das Natrium außerhalb des Elektrolytrohrs vorhanden ist. Diese Zelle vervollständigt 135 Zyklen
_p
während 35 Tagen bei 100 mA cm Entladungsstromdichte und einer 50 mA cm Ladungsstromdichte, bevor ein Versagen des Elektrolyten auftritt. Man beobachtet keine Erhöhung im Zellwiderstand während der 135 Zyklen, und in dieser Hinsicht zeigt die Zelle einen wesentlichen Vorteil, verglichen mit ähnlichen, derzeit bekannten Zellen. Die Kapazität verbleibt bei 7696 des theoretischen Werts, bezogen auf das Gewicht des Schwefels in der Elektrode. Zellen, die einen Molybdänstab-Stromkollektor ohne Kohlenstoffüberzug enthalten, zeigen einen Schnellen Verlust der Kapazität bei dem Zyklus.
Beispiel 2
Da Molybdän teuer ist, wird ein Stromkollektor aus Flußstahlsubstrat hergestellt, der einen dünnen Film (25/um) aus Molybdän enthält, der auf die Oberfläche nach einem weichen Vakuumabscheidungsverfahren (soft vacuum deposition method) aufgetragen wurde. Die Molybdänschicht wird durch einen Kohlenstoffüberzug geschützt, der gemäß dem oben beschriebenen PAVD-Verfahren abgeschieden wird.
Die Zelle, die diesen Stromkollektor umfaßt, ermöglicht 220 Zyklen während 52 Tagen (und bei fortlaufendem
—2 —2
Betrieb) bei einer 100 mA cm Entladungs- und 50 mA cm Ladungsstromdichte. Die Kapazität verbleibt konstant bei 73% des theoretischen Werts, bezogen auf das Gewicht des Schwefels in der Elektrode. Der Widerstand der Zelle verbleibt konstant. Das Verhalten der Zelle entspricht daher stark dem der Zelle
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von Beispiel 1. Unabhängig von der Verwendung des billigeren Substrats ist der Stromkollektor auf ähnliche Weise konstruiert. Es wurde gefunden, daß PAVD-Kohlenstoffschichten, die auf glatten Schichten abgeschieden sind, wie sie bei Dampfbeschichtungsverfahren entstehen, besser sind als Beschichtungen auf einer rauheren Oberfläche, wie einer Oberfläche, die beim Plasmabesprühen erhalten wird.
Wenn der Stromkollektor lang ist, ist es bevorzugt, Flußstahl mit einem Kern aus einem gut elektrisch leitfähigen Material, wie Aluminium oder Kupfer, zu verwenden.
Es ist zweckdienlich, ein Radiofrequenzfeld zu verwenden, so daß das Substrat induktiv erhitzt wird. Wenn andere Heizvorrichtungen vorgesehen sind, ist es nicht erforderlich, eine Spule bzw. Wicklung vorzusehen, und die Radiofrequenzenergie kann an zwei Elektroden oder zwischen einer Elektrode und dem zu beschichtenden Gegenstand angelegt werden. Anstelle eines Radiofrequenzfeldes kann in diesem Fall ein Gleichstromfeld angelegt werden. Bei einem Gleichstromfeld bildet der Gegenstand zweckdienlich eine Elektrode und die zweite Elektrode liegt Form eines Zylinders vor, zweckdienlich als Netzmaterial, im Inneres eines evakuierten Behälters. In einigen Fällen kann der Gegenstand in dem Feld zwischen zwei Elektroden angeordnet sein. Unter Verwendung von Elektroden anstelle einer Spule bzw.» Wicklung ist es leicht möglich, stärkere Felder zu erzeugen,und das Substrat kann durch die elektrische Entladung erhitzt werden.
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Leerseite

Claims (20)

V- Patentansprüche
1. Kathodenstromkollektor für eine Natrium-Schwefelzelle, dadurch gekennzeichnet, daß er ein elektrisch leitfähiges Substrat, das mit Kohlenstoff beschichtet ist, umfaßt, das durch Zersetzung eines Kohlenstoff enthaltenden Gases in einer Glimmentladung hergestellt wurde, wobei das Substrat auf eine Temperatur
erhitzt wurde.
eine Temperatur von 200 bis 10000C in einem elektrischen Feld
2. Kathodenstromkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat Nickel oder eine Nickel enthaltende Metallegierung ist.
3. Kathodenstromkollektor nach Anspruch 1, dadurch gelkennzeichnet, daß das Substrat eine Nickel-Chrom-Eisen-Legierung ist.
4. Kathodenstromkollektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat Inconel 600 ist.
5. Verfahren zur Herstellung eines Kathodenstromkollektors für eine Natrium-Schwefelzelle, dadurch gekennzeichnet, daß man ein elektrisch leitfähiges Substrat einer elektrischen Entladung in einer Atmosphäre, die ein Kohlenstoff enthaltendem Gars' timfaßt, aussetzt, wobei das Substrat auf eine Temperatur von 200 bis 10000C erhitzt wird und die Atmosphäre so ist, daß die Kohlenstoff abscheidung auf dem Substrat, bedingt durch Zersetzung des Kohlenstoff enthaltenden Gases, stattfindet.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Substrats zwischen 400 und 10000C liegt.
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7. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Substrats zwischen 400 und 60O0C liegt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Entladung durch ein Radiofrequenzfeld erzeugt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat induktiv durch das Radiofrequenzfeld erhitzt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Entladung durch direkte Spannung zwischen einer Elektrode um das Substrat und dem Substrat oder zwischen zwei Elektroden erzeugt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Atmosphäre ein Inertgas zur leichteren Erzeugung einer Glimmentladung enthält.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas Argon ist.
13« Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenstoff enthaltende Gas Äthylen oder Schwefelkohlenstoff ist.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenstoff enthaltende Gas eingeleitet wird, nachdem der Bogen in dem Argon geschlagen wurde.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gkennzeichnet, daß der Druck der Atmosphäre zwischen 10 Millitorr und 10 Torr liegt.
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16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck zwischen 0,1 und 10 Torr liegt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat Nickel oder eine Nickel enthaltende Legierung ist.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat eine Nickel-Chrom-Eisen-Legierung ist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat Inconel 600 ist.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ein mit Molybdän beschichtetes Metall ist.
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DE19782822284 1978-05-08 1978-05-22 Kathodenstromkollektor fuer eine natrium-schwefelzelle Withdrawn DE2822284A1 (de)

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