DE2905168A1 - Verfahren zur herstellung einer poroesen elektrode - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer poroesen elektrode

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DE2905168A1
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Germany
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metal wire
graphite
porous electrode
mfr
wire mesh
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Withdrawn
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DE2905168A
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Rene Dr Mueller
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BBC Brown Boveri France SA
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BBC Brown Boveri France SA
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/042—Electrodes formed of a single material
    • C25B11/043—Carbon, e.g. diamond or graphene

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  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Description

BBC Baden ·; ; : : :* /. ^ .·*:.,· 5/79
• ·
Verfahren zur Herstellung einer porösen Elektrode
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung einer porösen Elektrode nach der Gattung des Anspruchs 1.
Poröse Elektroden sowie Verfahren zu deren Herstellung sind vor allem von der für Brennstoffzellen entwickelten Technologie her bekannt (z.B. Carl Berger, Handbook of Puel Cell Technology, S. 4θ1-4θ6, Prentice Hall I968; H.A. Liebhafsky and Ε.,ί. Cairns, Puel Cells and Puel Batteries, S. 289-294, John Wiley & Sons, I968). Die Forderung nach genau definierten Reaktionszonen bedingt einen vierschichtigen Aufbau und spezielle Behandlungsverfahren derartiger Brennstoffzellen-Elektroden.
Für die Wasserzersetzung sind die oben beschriebenen Elektroden in ihrem Aufbau zu kompliziert und ihre Fertigungsmethoden zu aufwendig und kostspielig. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf Herstellungsmethoden für industrielle Grossanlagen zur wirtschaftlichen Erzeugung von Wasserstoff.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Herstellungsverfahren für poröse Elektroden für die Wasserelektrolyse anzugeben, welches die Erzielung guter mechanischer und chemischer Stabilität verbunden mit hoher elektrischer Leitfähigkeit und optimaler Durchlässigkeit für Wasser und Gas des Produktes gestattet sowie eine solche Elektrode selbst.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruchs 1 und des Anspruchs 4 gelöst.
Die Erfindung wird anhand des nachfolgenden, durch eine
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Figur erläuterten Ausführungsbeispiels beschrieben
Dabei zeigt die Figur
den Querschnitt durch eine Elektrode.
1 ist ein feinmaschiges Gewebe (Netz) aus Metalldraht, wobei für die Anodenseite .mit Vorteil Ta und Ti benutzt werden, während auf der Kathodenseite Nickel, ferner Messing oder Bronze oder eine andere Kupferlegxerung verwendet werden kann. Auf das Metallgewebe 1 ist die aus Tetrafluoräthylen 2 und Graphit 3 bestehende poröse Masse aufgepresst.
Ausführungsbeisp_iel:
12,75 g (entsprechend 85 Gew.-%) Graphitpulver der Körnung 0 bis 0,1 mm wurden mit 2,2 5 g (entsprechend 15 Gew.-%) Polytetrafluoräthylenpulver (z.B. "Teflon" 702 N von Du Pont de Nemours) in einer Kugelmühle unter Toluol während 6 -h gemahlen. Die derart erhaltene Suspension von Graphit- und Tetrafluoräthylenpartikeln in Toluol wurde_ in einem Trockenschrank während 3 h zu einer festen Masse eingetrocknet. Hierauf wurde die getrocknete Masse erneut gebrochen, gemahlen und durch ein Sieb mit runden Löchern, von 0,25 mm Durchmesser gesiebt.
In eine zylindrische flache Matrize wurde ein Gewebe aus Tantaldraht (Drahtdurchmesser 0,09 nun; 1024 Maschen pro cm2) eingelegt und mit der vorgenannten Pulvermischung bis max. ca. 2 mm bedeckt. Es ist auf eine gleichmässige Verteilung des Pulvers zu achten. Anschliessend wurde das Pulver mittels einer Presse unter einem Druck von 140 bar während 50 see bei Raumtemperatur verdichtet, wobei eine kompakte, mit dem Metallgewebe fest verbundene Scheibe erhalten wurde.
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Schliesslich wurde die gepresste Scheibe unter Argon-Atmosphäre gemäss nachfolgendem Programm einem Sinterprozess unterworfen:
Aufheizen:
Halten:
Abkühlen:
20 bis 375 C
3750C
375 bis 2O0C
bei 2°C/min während 11/2 h bei 20C/min
Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. Das zur Armierung dienende Metallgewebe kann aus Draht von 0,05 bis 0,2 mm Durchmesser aufgebaut sein. Perner kann die Pulvermischung in den Grenzen 60 bis 95 Gew.-% Graphit und 5 bis 40 Gew.-% Tetrafluoräthylen variiert werden. Durch Veränderung des Mischungsverhältnisses können mechanische Festigkeit und Zähigkeit, sowie Porosität und elektrische Leitfähigkeit der Elektrode innerhalb gewisser Grenzen beeinflusst und den jeweiligen Verhältnissen optimal angepasst werden. Das Sintern kann bei 340° bis 400°C erfolgen.
Das Verfahren lässt sich in besonders vorteilhafter Weise bei der Herstellung von Elektroden für Hochleistungs-Wasser-Zersetzungsapparate zur Herstellung von Wasserstoff anwenden. Dank seiner Einfachheit und Wirtschaftlichkeit eignet es sich vorzüglich zur Herstellung serienmässiger, grossflächiger Elektroden für industrielle Grossanlagen.
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Bezeichnungsliste
1 = Metallgewebe (Netz, Drahtgeflecht)
2 = Tetrafluoräthylen
3 = Graphit
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Claims (4)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zur Herstellung einer porösen Elektrode für die Wasserelektrolyse, auf der Basis eines aus Tetrafluoräthylen und Graphit bestehenden Verbundwerkstoffes, dadurch gekennzeichnet, dass auf ein feinmaschiges Gewebe (1) aus Metalldraht eine aus Graphit (3) und Tetrafluoräthylen (2) bestehende Pulvermischung gepresst und
    der Pressling unter Argonatmosphäre bei einer Temperatur von 32JO bis 400°C gesintert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe (1) aus Ni, Ta, Ti, Messing oder Bronze
    besteht und der dazu verwendete Metalldraht einen Durchmesser von 0,05 bis 0,2 mm aufweist.
  3. 3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch "gekennzeichnet, dass die Pulvermischung zu 60 bis 95 Gew.-% aus Graphit (3) und zu 5 bis 40 Gew.-% aus Tetrafluoräthylen (2) besteht
    ■I
    1I
    20
  4. 4. Elektrode für die Wasserelektrolyse, auf der Basis eines Verbundwerkstoffes, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem zur Armierung dienenden Metallgewebe (1) mit auf letzteres aufgepresstem und gesintertem Pulver aus einer Graphit/Tetrafluoräthylen-Mischung (2, 3) besteht.
    1S
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DE2905168A 1979-01-17 1979-02-10 Verfahren zur herstellung einer poroesen elektrode Withdrawn DE2905168A1 (de)

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CH43479 1979-01-17

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3413303A1 (de) * 1983-05-06 1984-11-08 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau Kathodischer, gas- und fluessigkeitsdurchlaessiger stromkollektor
US4492021A (en) * 1979-12-24 1985-01-08 Chloride Silent Power Limited Method of making cathode current collectors for sodium sulphur cells
US5183546A (en) * 1987-05-29 1993-02-02 State Of Israel, Israel Atomic Energy Commission Optimized multiporous carbon bed for electrochemical filters

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DE3413303A1 (de) * 1983-05-06 1984-11-08 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau Kathodischer, gas- und fluessigkeitsdurchlaessiger stromkollektor
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