DE3324682C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer säuredichten Verbindung zwischen den Gasdiffu­ sionselektroden und dem Kunststoffgehäuse einer elektrochemischen Meßzelle, wobei die Gasdiffusionselek­ troden aus einer porösen PTFE-Rückschicht bestehen, auf die eine PTFE-gebundene Katalysatorschicht kleine­ ren Durchmessers aufgesintert wird, und wobei das Ge­ häuse aus Polycarbonat Aussparungen zur Aufnahme der Katalysatorschicht und Kontaktdrähte sowie eine Auflagefläche für den katalysatorfreien Rückschichtrand aufweist.

Elektrochemische Meßzellen werden beispielsweise zur Erfassung von Luftverunreinigungen verwendet. Bekannte Meßzellen bestehen im Prinzip aus einem Kunststoffgehäuse mit einem Elektrolytraum und mit diesem in Kontakt stehenden Gasdiffusionselektroden, die als Doppelschichtelektroden ausgebildet sind; sie bestehen aus einer PTFE-gebundenen Katalysatorschicht und einer PTFE-Rückschicht. Als Elektrolyt für die elektrochemische Umsetzung der zu messenden Luftverun­ reinigung dienen wäßrige Säurelösungen, wie beispiels­ weise Schwefel- oder Phosphorsäure.

Ein Problem bei der Herstellung derartiger Meß­ zellen ist die säuredichte Verbindung der Gasdiffusions­ elektroden mit dem Gehäuse sowie die säuredichte Durch­ führung der Elektrodenkontaktdrähte, die vom Elektro­ lytraum durh die Gehäusewandung nach außen geführt werden müssen.

Bei den bekannten elektrochemischen Meßzellen erfolgt daher die Abdichtung zwischen den Gasdiffusionselek­ troden und dem Kunststoffgehäuse durch Einkleben der Elektroden mittels eines sogenannten säurefesten Klebers oder unter Anwendung von Elastomer-Flachdich­ tungen bzw. O-Ringen.

Die säurefesten Kleber werden nach einiger Zeit unter der katalytischen Einwirkung von Platinmohr, aus dem die Aktivschicht der Gasdiffusionselektrode besteht, vom Elektrolyten zersetzt, was zu einer Undichtigkeit der Zelle führt.

Eine elektrochamische Zelle, bei der zwecks Abdichtung O-Ringe verwendet werden, ist aus der DE- OS 24 35 813 bekannt. Um den erforderlichen Anpreßdruck und den sicheren Sitz der Ringe zu erzielen, besteht die Zelle aus drei Bauteilen, wobei zwei dem Anpreßdruck dienen. Dies ergibt einen relativ hohen konstruktiven Aufwand, wobei auch die relativ weichen PTFE-Folien von auf liegenden O-Ringen beschädigt werden könne.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mittels eines technisch einfachen Verfahrens eine langzeitbe­ ständige und säuredichte Verbindung zwischen den Gas­ diffusionselektroden und dem Kunststoffgehäuse zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Verbindung der Gasdiffusionselektroden mit dem Gehäuse durch Aufpressen eines heißen Preßrings auf die Randzone der PTFE-Rückschicht erfolgt und daß der Preßring eine Temperatur von 300°C aufweist.

Der durch die Erfindung erzielte Vorteil be­ steht insbesondere darin, daß die Meßzelle gegenüber bekannten Meßzellen nur noch aus einem einzigen Bauteil mit auf diesem säuredicht aufgebrachten Gasdiffusions­ elektroden besteht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungs­ beispiels näher erläutert.

Die Meßzelle 1 umfaßt ein Kunststoffgehäuse 2 mit einem Elektrolytraum 3 sowie zwei diesem zugeordnete Gasdiffusionselektroden 4, die je aus einer Katalysator­ schicht 5 und einer PTFE-Rückschicht 6 bestehen; in Ausnehmungen 7 des Gehäuses 2 sind Kontaktdrähte 8 angeordnet, auf denen die Katalysatorschichten 5 im betriebsfertigen Zustand der Meßzelle aufliegen. Die Enden 9 der Drähte 8 sind nach außen geführt.

Die säuredichte Verbindung der Gasdiffusions­ elektroden 4 mit dem Gehäuse 2 erfolgt auf folgende Weise:

Die platinmohrfreie Randzone 10 der PTFE-Rück­ schicht 6 wird auf die Stirnfläche 11 des Gehäuses 2 gelegt und ein heißer Preßring 12 wird danach mit einer definierten Kraft K, beispielsweise 1,5 kg, eine bestimmte Zeit, bei­ spielsweise 1 min, auf diese Randzone 10 gepreßt. Zweck­ mäßig wird der Preßring 12 elektrisch erwärmt; es können für dessen Erwärmung jedoch auch fremde Wärmequellen (Ofen odgl.) verwendet werden. Die erforderliche Tempera­ tur hängt von der Dicke der PTFE-Rückschicht 6 und vom Kunststoff des Gehäuses 2 ab. Es wurde gefunden, daß bei Vorliegen einer PTFE-Rückschicht 6 von etwa 0,5 mm Dicke und eines aus Polycarbonat-Kunststoff bestehenden Gehäu­ ses 2 mittels eines auf 300°C erwärmten Preßringes 12 die Randzonen 10 der Gasdiffusionselektroden 4 mit dem Gehäuse 2 säuredicht und dauerhaft verbunden werden.

Wie einleitend erwähnt, ist eine wirkliche Verschweißung von PTFE-Folien mit den für das Gehäuse 2 verwendeten Thermoplasten nicht möglich. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die PTFE-Rückschicht 6 jedoch eine rauhe, poröse Oberfläche aufweist, in die infolge der Druckeinwirkung des heißen Preßringes 12 der oberflächig erweichte Kunststoff des Gehäuses eingepreßt wird, so daß es zu einer Verzahnung von Randzone 10 und Oberfläche 11 des Gehäuses 2 kommt.

Die säuredichte Durchführung der Kontaktdrähte 8 durch die Wandung des Gehäuses 2 erfolgt auf folgende Weise.

Die Einlegung der Kontaktdrähte 8 und deren Durchführung durch die Gehäusewandung geht dem Schritt der Verbindung der Gasdiffusionselektroden 4 mit dem Gehäuse 2 voraus.

Die Kontaktdrähte 8 bestehen aus Gründen der Korrosions­ beständigkeit aus Platin oder Gold. Zwecks Herstellung einer säuredichten Durchführung werden die auf die Stirn­ seiten 11 des Gehäuses 2 aufgelegten Kontaktdrähte 8 in geeigneter Weise erwärmt, wodurch gleichzeitig im Bereich der Auflage des Kontaktdrahtes auch der Kunststoff des Gehäuses 2 erwärmt und erweicht wird und so der Kontakt­ draht im Kunststoff versenkt wird. Die Erwärmung des Kon­ taktdrahtes 8 erfolgt zweckmäßig elektrisch. Die Tempera­ tur des Drahtes ist oberhalb des Erweichungspunktes des Gehäusekunststoffes gewählt, so daß eine einfache Ein­ pressung in den Kunststoff gegeben ist. Zweckmäßig werden die Kontaktdrähte 8 auf eine Strecke a von mindestens 1 cm in den Gehäusekunststoff eingebettet.

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung einer säuredichten Verbindung zwischen den Gasdiffusionselektroden und dem Kunststoffgehäuse einer elektrochemischen Meßzelle, wobei die Gasdiffusionselektroden aus einer porösen PTFE-Rückschicht bestehen, auf die eine PTFE-gebundene Katalysatorschicht kleineren Durchmessers aufgesintert wird, und wobei das Gehäuse aus Polycarbonat Aussparungen zur Aufnahme der Katalysatorschicht und Kontakt­ drähten sowie eine Auflagefläche für den Katalysator-freien Rückschichtrand aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Gasdiffusionselektroden (4) mit dem Gehäuse (2) durch Aufpressen eines heißen Preßringes (12) auf die Randzone (10) der PTFE-Rückschicht (6) erfolgt und daß der Preß­ ring (12) eine Temperatur von 300°C aufweist.