DE2924669A1 - Zusammengesetzte graphit-harz- elektrodenstruktur und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Zusammengesetzte graphit-harz- elektrodenstruktur und verfahren zu ihrer herstellung

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Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine zusammengesetzte-Graphit-Harz-Elektrodenstruktur bzw. eine Graphit-Harz-Verbund-Elektrodenstruktur bzw. eine zusammengesetzte-Graphit-Harz-Elektrode und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Die erfindungsgemäßen Elektroden sind besonders, jedoch nicht exklusiv, für Brennstoffzellen mit sauren Elektrolyten geeignet. Elektroden für solche Verwendungen müssen so gebaut sein, daß sie einen Kontakt zwischen den reagierenden Substanzen erlauben, ein Leiter für den elektrischen, gebildeten Strom vorhanden ist, und daß Platz da ist für irgendeinen Katalysator für die Elektrodenreaktionen,
Die derzeit am häufigsten verwendeten Strukturen enthalten aufeinanderliegende Schichten, die nach verschiedenen Verfahren hergestellt sind (Sprühen, Laminieren usw.), und umfassen:
(a) poröse Zusammensetzungen, enthaltend leitfähige Kohle bzw. Kohlenstoffmaterialien, Katalysatoren und fluorierte Polymerbindemittel;
(b) eine Wasser abstoßende Membran, enthaltend fluorierte Polymere; und
(c) mechanische Träger (die manchmal als innere Rheophore (rheophore) wirken) aus metallischen Materialien oder säurebeständigen, polymeren Materialien.
Die Schicht, in der die charakteristische elektrochemische Reaktion stattfindet, ist die Struktur (a), die wegen ihrer Natur nicht selbsttragend ist und daher eine Struktur (c) erfordert. Die obigen Elektrodenstrukturen umfassen somit inerte Massen, die das Gewicht der elektrochemischen Zelle als Gesamtes nachteilig beeinflussen und somit ihre spezifische Leistung (Kraft/Gewicht; Energie/Gewicht). Außerdem
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können sie nur nach komplexen Verfahren, die mehrere Stufen umfassen,und mit hohen Kosten erzeugt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrodenstruktur zu schaffen, die einfacher und billiger herzustellen ist als die derzeit verfügbaren Elektroden bzw. Elektrodenstrukturen, bei der wobei weniger Herstellungsstufen für ihre Herstellung erforderlich sein sollen, und die aus leicht verfügbaren, säureresistenten Materialien hergestellt werden soll.
Gegenstand der Erfindung ist eine Elektrode für elektrochemische Zellen, umfassend eine poröse Graphit-Harz-Verbundstruktur, in die ein Katalysator eingearbeitet ist, und wobei eine Seite der Struktur so behandelt worden ist, daß sie Wasser abstoßend ist, und wobei die eine Seite und die entgegengesetzte Seite je Poren mit im wesentlichen einheitlicher Größe aufweisen.
In der vorliegenden Anmeldung bedeutet "Graphit" Graphit per se uniweiterhin andere Formen von elektrisch leitfähiger Kohle bzw. Kohlenstoff, wie Acetylenschwarz bzw. -ruß.
Die Wasser abstoßende Oberfläche soll an der Seite der Brennstoffzelle vorhanden sein, wo beim Gebrauch das Gas eingeleitet wird, so daß sie den Durchgang des Gases durch die Oberfläche in die poröse Elektrode erlaubt, während der Durchgang von elektrolytischer Lösung, mit der die entgegengesetzte Seite in Kontakt ist, durch sie vermieden wird. Bevorzugt enthält die eine Seite eine Wasser abstoßende Substanz, v/ie ein fluoriertes Polymer, das auf sie aufgetragen worden ist.
Die erfindungsgemäße Elektrode kann Poren mit im wesentlichen einheitlicher Größe durch und durch aufweisen, aber in einigen Ausführungsform umfaßt die zusammengesetzte Struktur zwei
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Schichten, die die beiden Seiten bilden, wobei die Poren der einen Schicht eine andere Größe aufweisen als die Poren der anderen Schicht. Die Bereitstellung von zwei Schichten erlaubt, daß der Katalysator in einer der Schichten oder.in der Zone der Berührung zwischen ihnen konzentriert sein kann, obgleich er alternativ in irgendeiner anderen, geeigneten Zone konzentriert sein kann, oder innerhalb der Struktur verteilt sein kann, wie es für die beabsichtigte Verwendung der Elektrode zweckdienlich ist. Die tatsächlichen Größen der Poren, ihre Verteilung und die Oberflächen der Elektrode kann ebenfalls entsprechend der Natur der elektrolytischen Zelle, in der die Elektrode verwendet werden soll, variiert werden.
Die zusammengesetzte Struktur bzw. Verbundstruktur umfaßt bevorzugt ein Verstärkungselement. Dieses kann in Form einer komptakten, im wesentlichen nichtporösen Zone vorliegen, die ebenfalls elektrisch leitend sein kann und so angeordnet sein kann, daß sie als Rheophor (rheophore) wirkt. Alternativ kann das Verstärkungselement Fasern aus Graphit oder einem anderen säureresistenten Material enthalten, die bevorzugt zwischen zwei Schichten der zusammengesetzten Struktur in Form eines gewebten Materials oder eines Netzes, vorhanden sind und die bevorzugt als Rheophor wirken.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen Elektrode, das die folgenden Stufen umfaßt:
Vermischen eines Präpolymeren für das Harz mit dem gepulverten Graphit und Zugabe eines entfernbaren, Poren erzeugenden Mittels unter Bildung einer Formzusammensetzung bzw. -masse,
Verformen der Zusammensetzung unter Bildung der Elektrode, und
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Erzeugung der Poren durch Entfernung des Poren erzeugenden Mittels,
und Zugabe des Katalysators und Behandlung der einen Seite der Elektrode, um sie Wasser abstoßend zu machen.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Herstellung der Elektroden, verglichen mit den bekannten Verfahren, sind, daß alle Änderungen in den Elektroden, wie die Bildung der Poren mit unterschiedlichen Größen, die Einführung eines Verstärkungselements und die Zugabe eines Katalysators und anderer Zusatzstoffe innerhalb der oben erwähnten drei Grundstufen erfolgen kann.
Bei der ersten Stufe wird der pulverförmige Graphit mit dem Präpolymeren vermischt, d.h. den Polymermonomeren für das Harz, und das Verfahren erfolgt nach einem Verfahren, das für die ausgewählten Bestandteile geeignet ist. Beispielsweise kann das Präpolymer ein Gemisch aus Monomeren in flüssiger Form enthalten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Monomeren in einem Lösungsmittel gelöst, wobei in diesem Fall der Graphit in der Flüssigkeit dispergiert sind und die Monomeren teilweise polymerisiert werden, so daß man eine feste Zusammensetzung erhält, die in Pulver vor der Zugabe des Poren erzeugenden Mittels verformt werden kann.
Das Poren erzeugende Mittel muß in Pulverform mit geeigneter Korngröße vorliegen, bevorzugt unter 100 Mikron, und es muß aus der geformten Elektrode, z.B. durch Zersetzung, bevorzugt bei der Vernetzungstemperatur des Harzes, oder durch Auslaugen mit einem Lösungsmittel, bevorzugt Wasser, entfernbar sein. Die Korngröße und die verwendete Menge an Poren erzeugendem Mittel wie auch vom Graphit und Harz werden von der beabsichtigten Verwendung der Elektrode und somit den gewünschten Eigenschaften der Elektrode abhängen. Für Elektroden für eine Brennstoffzelle (fuel-cell) sollte die
+ ' oder Bildui_
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Zusammensetzung die folgenden Bereiche aufweisen bzw. innerhalb der folgenden Grenzen liegen:
(a) polymeres Harzbindemittel von 15 bis 50 Gew.%,
(b) Leitbeladung bzw. Leitungsbeladung 50 bis 85 Gew.9$,
(c) Poren erzeugendes Mittel 30 bis 120 Schüttvolumenpro zent.
Die Teilchengröße der Komponenten (a) und (b) ist bevorzugt kleiner als 50 Mikron.
Die Verfahrensstufen für die Herstellung der erfindungsgemäßen Elektrode werden im folgenden näher erläutert.
Stufe 1
(a) Herstellung eines Gemisches aus Präpolymer und Graphit für die Polyimidharz-Graphit-Struktur
Das Dianhydrid und das Diamin, die das Polyimid ergeben, werden in einem geeigneten Lösungsmittel, z.B. Methanol, gelöst, und die Menge an gepulvertem Graphit, die erforderlich ist, um das relative Verhältnis der Harzmonomeren und Graphit nach dem. Trocknen zu ergeben, wird zugegeben. Die Harzmonomeren werden dann partiell bei der Temperatur von etwa 220 bis 2800C während 10 bis 20 Minuten polymerisiert, und das Lösungsmittel wird verdampft.
(b) Der entstehende Feststoff wird zu der gewünschten Teilchengröße vermählen und innigst mit dem Poren erzeugenden Mittel und möglicherweise mit dem feinverteilten, festen Katalysator vermischt.
Die obige Stufe wird mit einer einfachen Vorrichtung durchgeführt, die so konstruiert ist, daß man eine homogene Verteilung der verschiedenen Komponenten in der Masse erhält, da eine nichthomogene Verteilung, beispielsweise des Poren er-
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zeugenden Mittels, eine Diskontinuität der Porosität der
fertigen Elektrode verursachen würde, was für deren elektrochemische Leistung nachteilig wäre.
Stufe 2
Die Zusammensetzung von Stufe 1 wird zu der gewünschten Form durch Heißverpressen (im Falle eines Polyimidharzes bei
3000C) mit einem Druck über 200 kg/cm verformt. Nach der Bildung der Elektrode erfolgt eine Nachwärmebehandlung bzw.
Nachsinterung bei einer Temperatur, die unter der Vernetzungstemperatur des Harzes (250°C) liegt.
Stufe 3
(a) Wärmezersetzbares, Poren erzeugendes Mittel
Wenn das in der Stufe 1b) zugegebene, Poren erzeugende Mittel in der Wärme zersetzbar ist, findet die Bildung der Porosität gleichzeitig mit der Stufe 2 statt. In diesem Falle müssen
komplexe Formen, die die Abgabe der bei der Zersetzung des
Poren erzeugenden Mittels gebildeten Gase erlauben, für die
Bildung der Elektrode verwendet werden. Die Betriebsbedingungen sind aber im wesentlichen so, wie oben beschrieben.
Die Zersetzungstemperatur des Poren erzeugenden Mittels liegt bevorzugt nahe bei der der Vernetzungstemperatur des Harzes.
(b) Auslaugbares, Poren erzeugendes Mittel
Das Auslaugen erfolgt nach der Verformungsstufe mit einem
Lösungsmittel, das für das ausgewählte, Poren erzeugende Mittel geeignet ist; beispielsweise
(a) Metalle, wie Kupfer, Aluminium, Zink, Eisen,
Nickel oder ihre Oxide,können mit Mineralsäuren oder Alkalien ausgelaugt werden;
(b) anorganische Substanzen, wie wasserfreies Natriumsulfat, können mit Wasser ausgelaugt werden;
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(c) organische Polymere können mit organischen Lösungsmitteln ausgelaugt werden.
Wasserlösliche, Poren erzeugende Mittel sind bevorzugt. Das Auslaugen kann in einem Strom aus Lösungsmittel oder in einem statischen Bad mit häufiger Erneuerung des Lösungsmittels durchgeführt werden.
Katalysator
Der gewählte Katalysator hängt von der gewünschten Natur der Elektrodenreaktion ab, aber für Elektroden für Wasserstoff-Luft-Brennstoffzellen mit einem sauren Elektrolyten ist der Katalysator normalerweise ein Edelmetall, wie Platin oder Palladium, oder Wolframcarbid oder ein Gemisch von diesen Verbindungen in unterschiedlichen Anteilen.
Obgleich der Katalysator in der Stufe 1, wie oben erwähnt, zugegeben werden kann, um eine einheitliche Verteilung durch die Elektrode zu erhalten, kann er alternativ während der Stufe 2 des Herstellungsverfahrens zugegeben werden. Im letzteren Fall muß der pulverförmige Katalysator in der Form durch geeignete Verfahren verteilt werden, so daß man eine dünne Schicht aus Katalysator in der entstehenden Elektrode erhält. So wird eine hohe Konzentration des Katalysators an der Stelle der Elektrodenreaktion beim Gebrauch erhalten.
Als weitere Alternative kann die Zugabe des Katalysators nach der Stufe 3 durch Absorption des Katalysators aus der Lösung erfolgen. Beispielsweise kann Platin aus der Lösung in Form einer Chlorplatinsäure absorbiert werden, die anschließend chemisch in situ unter Bildung des freien Metalls reduziert wird.
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Verstärkungs- und/oder elektrisch leitende Elemente
Verstärkungs- und/oder elektrischüeitfähige Elemente können in die Elektrodenstruktur während der Stufe 2 eingearbeitet werden. Diese können Pasern umfassen, die bevorzugt zu einem Netz oder gewebten bzw. gewirkten Material verarbeitet sind, das in der Form auf geeignete Weise während des Einfüllens der Elektrodenzusammensetzung verteilt bzw. ausgelegt wird. Alternativ kann eine nichtporöse, elektrisch leitfähige Verstärkungszone in oder um die poröse Struktur erzeugt werden.
Hydrophobe Schicht
Bei der Verwendung in einer Brennstoffzelle verhindert die hydrophobe oder Wasser abstoßende Schicht den Durchgang des flüssigen Elektrolyten durch die Elektrode in einer Richtung, während sie den Durchgang des Gases in der entgegengesetzten Richtung erlaubt. Die Schicht besteht bevorzugt aus einem dünnen Film aus gesintertem, porösem Polytetrafluoräthylen (PTFE), der auf die Oberfläche der zusammengeset zten Elektrodenstruktur nach einem der folgenden Verfahren aufgebracht wird:
(a) Versprühen einer Suspension aus PTFE und eines oberflächenaktiven Mittels in Wasser auf eine Oberfläche der Elektrode nach der Stufe 3;
(b) Dispersion einer dünnen Schicht aus PTFE in der Form vor der Formung der Stufe 2.
Nach der Anwendung von PTFE nach einem der obigen Verfahren wird die Elektrode zum Sintern von PTFE erhitzt, um eine optimale Adhäsion an das Grundmaterial sicherzustellen und um einen optimalen Grad an Wasserabstoßung zu erhalten.
Zwei erfindungsgemäße Elektroden werden im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, wobei die Fig.1 und 2 teilweise Perspektive Querschnittsansichten erfindungsgemäßer Ausführungsformen darstellen.
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In Fig. 1 der Zeichnungen ist eine Elektrode dargestellt, die eine zusammengesetzte Struktur umfaßt einschließlich einer Platte 1, die von einem Verstärkungsrahmen 2 umgeben ist. Die Platte 1 besteht aus einem porösen Material, das Graphitteilchen enthält, die mit einem wärmestaMlen Polyimidharz zusammen verbunden sind und einen feinverteilten Katalysator umfassen. Die Poren weisen im wesentlichen einheitliche Größe auf, und die Poren und das teilchenformige Material sind im wesentlichen einheitlich innerhalb der Platte verteilt. . , .
Der Rahmen 2 besteht aus einem kompakten, nichtporösen Graphit-Harz-Material, das eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist und ebenfalls als Rheophor für die Elektrode dient.
Eine Seite der Platte 1 ist mit einem Wasser abstoßenden Polytetrafluoräthylen behandelt.
In der Fig. 2 der Zeichnungen wird eine Wasserstoffelektrode für eine Brennstoffzelle dargestellt, die eine zusammengesetzte Struktur mit zwei Schichten 3 und 4 umfaßt, die je aus einem porösen Material bestehen, die aus Graphitteilchen, die mit einem wärmestabilen Polyimidharz zusammen verbunden sind, geformt sind, wobei die Schicht 3 ebenfalls einen feinverteilten Platinkatalysator umfaßt. Jede der Schichten 3 und 4 besitzt Poren von im wesentlichen einheitlicher Größe, wobei die Poren und das teilchenformige Material im wesentlichen einheitlich verteilt sind. Die Größe der Poren in den beiden Schichten unterscheidet sich voneinander. Die Poren der Schicht 3 besitzen Durchmesser unter 33 Mikron, wohingegen die Poren in der Schicht 4 Durchmesser zwischen 44 und 88 Mikron aufweisen.
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Zwischen den Schichten 3 und 4 ist ein Netz 5 aus Graphitfasern zwischengelegt, das als Verstärkungselement und als Rheophor für die Elektrode dient.
Eine Seite der Elektrode besitzt einen Wasser abstoßenden Film aus Polytetrafluoräthylen, der auf sie aufgebracht wurde.
Die Elektrode der Fig. 2 wird nach dem folgenden Verfahren hergestellt. Das Verfahren für die Herstellung der Sauerstoffelektrode für die Brennstoffzelle ist im wesentlichen ähnlich, ausgenommen der Zugabe eines geeigneten Katalysators für die Sauerstoffreaktion.
Stufe 1
Die Bindemittel-Harzmonomeren, 4,4'-Carbonyl-diphthalsäureanhydrid und 5-Norbornan-2,3-dicarboxyl-anhydrid, werden in Methylalkohol in einem 1:1 Verhältnis mit einer stöchiometrisch äquivalenten Menge an Diaminodiphenylmethan gelöst. Graphit in feinverteilter Pulverform wird dann zugegeben, wobei man eine dichte, homogene Suspension erhält, die 70 Gew.% Graphit und 30 Gew.% Bindemittel-Harzmonomere enthält.
Das Erwärmen der Suspension erfolgt in zwei Stufen, d.h. bei einer ersten Stufe, bei der bis 1500C erhitzt wird, bis der Methylalkohol vollständig verdampft ist, und bei einer zweiten Stufe, bei der auf 2500C erhitzt wird, um ein teilweises Vernetzen des Polyimidharzes um die Graphitteilchen zu erhalten.
Die entstehende Zusammensetzung wird in einer Kugelmühle gemahlen, wobei man ein Pulver mit einer Teilchengröße von einigen Mikron erhält, und dann mit Natriumsulfat (Poren erzeugendes Mittel) und mit Wolframcarbid (Katalysator) unter Bildung zweier Gemische wie folgt vermischt:
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Mischung (a)
Graphit-Harz-Gemisch 1 g
Natriumsulfat mit einer Teilchengröße
unter 33 Mikron 0,5 g
Wolframcarbid (Katalysator) mit einer
hohen spezifischen Oberfläche 1,18 g
Mischung (b)
Graphit-Harz-Gemisch 1,5g
Natriumsulfat mit einer Teilchengröße
zwischen 44 und 88 Mikron 2g.
Das Poren erzeugende Mittel wird durch Vermählen des Natriumsulfats und Sieben durch ein ASTM Sieb (170, 325, 450 Siebe) erzeugt, wobei man zwei Fraktionen erhält: eine erste, die Teilchen mit einer Größe unter 33 Mikron aufweist,und eine zweite, die Teilchen mit Durchmessern zwischen 44 und 88 Mikron besitzt.
Die angegebenen Mengen sind für die Herstellung einer Elektrode mit einer Obe:
1,1 mm geeignet.
2
de mit einer Oberfläche von 27 cm und einer Dicke von etwa
Stufe (2): Verformung
Diese Stufe wird mit einer Stampfform aus NCD-4 Stahl, die mit einem Heizring ausgerüstet ist, durchgeführt. Das Gemisch (a) wird in die Form zuerst in einer einheitlichen Schicht gegeben, dann wird das Graphitsieb daraufgegeben, und das Gemisch (b) wird in einer weiteren, gleichmäßigen Schicht aufgetragen.
Die Form wird dann erhitzt und unter Druck mit den folgenden Betriebsbedingungen gestellt:
Druck der Platten 500 kg/cm
Temperatur 3000C
Verformungszeit 60 min
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Nachdem die Verformung beendigt ist, wird die erhaltene Elektrode aus der Form entnommen und bei 25O0C einer Wärmebehandlung unterworfen, um das Vernetzen von irgendwelchen verbleibenden Monomeren in dem Harz zu beendigen.
Stufe (3) : Erzeugung der Poren
Das Poren erzeugende Mittel (Natriumsulfat) wird aus der Elektrode durch verlängertes Kochen in Wasser entfernt. Ein häufiges Ändern des Waschwassers verkürzt die Zeit, die für eine vollständige Entfernung des Poren erzeugenden Mittels erforderlich ist.
Im Durchschnitt erfordert die Behandlung zwei Stunden. Es ist jedoch bevorzugt, nach dieser Zeitdauer eine Probe aus dem letzten Waschwasser zu entnehmen und sie qualitativ zu analysieren, um sicherzustellen, ob Sulfat zurückgeblieben ist. Wenn das Ergebnis negativ ist, kann die Behandlung beendigt werden, wohingegen, wenn das Ergebnis positiv ist, d.h. daß noch Sulfat vorhanden ist, die Behandlung weitergeführt werden sollte, bis weitere Versuche negativ sind.
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ORIGINAL INSPECTED

Claims (22)

  1. Patentanwalt^ Dipl.-Ing. I-I. Ψειοκ^ανν, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke
    Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber HWEMY Dr. Ing. H.LISKA 2924669
    ι? ofkop. 8ü"°0 MONCHEN 86>OEN ί S. Juni 1979
    F.2528 POSTFACH 86D820
    MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22
    CENTRO RICERCHE FIAT S.p.A. Strada Torino 50
    Orbassano (Turin) Italien
    Zusammengesetzte Graphit-Harz-Elektrodenstruktur und Verfahren zu ihrer Herstellung
    Patentansprüche
    . Elektrode für elektrochemische Zellen, dadurch geennzeichnet, daß sie umfaßt: eine poröse Graphit-Harz-Verbundstruktur (1,3,4), in die ein Katalysator eingearbeitet ist, wobei eine Seite der Struktur so behandelt wurde, daß sie wasserabstoßend ist, und die eine Seite und die entgegengesetzte Seite je Poren mit im wesentlichen einheitlicher Größe aufweisen.
  2. 2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundstruktur zwei Schichten (3,4), die die Seiten bilden, umfaßt, wobei die Poren einer Schicht eine andere Größe als die Poren der anderen Schicht aufweisen.
  3. 3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Virbundstruktur ein Verstärkungselement (2,5) eingearbeitet enthält.
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    ORIGINAL INSPECTED
  4. 4. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (5) zwischen zwei Schichten der Struktur liegt bzw. vorgesehen ist.
  5. 5. Elektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (5) Fasern aus Graphit oder einem anderen säureresistenten Material umfaßt.
  6. 6. Elektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern gewebt oder gewirkt oder zu einem Netz verarbeitet sind.
  7. 7. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengesetzte Struktur eine kompakte, elektrisch leitende Zone (2) umfaßt bzw. eingearbeitet enthält, die so angeordnet ist, daß sie als Rheophor wirkt.
  8. 8. Elektrode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die kompakte Zone (2) um die Peripherie der porösen
    Struktur gebildet ist.
  9. 9. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein Polyimidharz ist.
  10. 10. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für die Verwendung in einer Brennstoffzelle, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Struktur (1,3,4) 15 bis 50 Gew.9i
    wärmestabiles Harz, 50 bis 85 Gev.% elektrisch leitfähige Beladung und 30 bis 120 Scheinvolumenprozent Poren enthält,
    wobei alle Elektrodenmaterialien säureresistent sind.
  11. 11. Verfahren für die Herstellung einer Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß
    man die folgenden Stufen durchführt:
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    ein Präpolymer für das Harz innigst mit gepulvertem Graphit vermischt und ein entfernbares, Poren erzeugendes Mittel unter Bildung einer Formmasse zugibt;
    die Zusammensetzung unter Bildung einer Elektrode verformt und
    die Poren durch Entfernung des Poren erzeugenden Mittels bildet und
    weiter einen Katalysator zugibt und eine Oberfläche der Elektrode so behandelt, daß sie wasserabstoßend wird.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11» dadurch gekennzeichnet, daß das Präpolymer ein Gemisch aus Monomeren in flüssiger Form enthält, und daß das Präpolymer-Graphit-Gemisch teilweise unter Bildung einer festen Zusammensetzung polymerisiert wird, die in Pulverform vor der Zugabe des Poren erzeugenden Mittels vermählen wird.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Monomeren in einem Lösungsmittel gelöst wird, das während der Partialpolymerisation verdampft wird.
  14. 14. Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung bei einer Temperatur durchgeführt wird, bei der die Vernetzung des Harzes stattfindet.
  15. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14 für die Herstellung einer Elektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Poren erzeugendes Mittel gemahlen und unter Bildung von zwei Pulvern mit unterschiedlicher Teilchengröße gesiebt wird, und daß ^edes Pulver mit der entsprechenden Menge an Graphit-Präpolymer-Gemisch unter Bildung entsprechender Fonnmassen vermischt wird und daß eine Schicht aus einer Formmasse auf eine Schicht aus der anderen Formmasse in eine Form vor der Verformung gelegt werden.
  16. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Katalysator in feinverteilter Form zu dem Präpolymer-Graphit-Gemisch zusammen mit dem Poren erzeugenden Mittel zugegeben wird.
  17. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator in der Form vor der Verformung verteilt wird und so angeordnet wird, daß er eine dünne Schicht der geformten Elektrode ergibt.
  18. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Poren erzeugende Mittel bei einer Temperatur zersetzbar ist, die nahe an der Vernetzungstemperatur des Harzes liegt,und durch Erwärmen entfernt wird.
  19. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Poren erzeugende Mittel durch Auslaugen mit einem Lösungsmittel entfernt wird.
  20. 20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel Wasser ist.
  21. 21. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite der Elektrode mit einem Wasser abstoßenden Mittel nach der Verformungsstufe behandelt wird.
  22. 22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser abstoßende Mittel Polytetrafluoräthylen ist.
    909881/07β1
DE2924669A 1978-06-20 1979-06-19 Verfahren zur Herstellung einer porösen Elektrode für Brennstoffzellen Expired DE2924669C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT68442/78A IT1111479B (it) 1978-06-20 1978-06-20 Struttura composita porosa grafite resina di elettrodi per applicazione in sistemi elettrochimici

Publications (2)

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