DE4142712A1 - Verfahren zur herstellung von formkoerpern, die sowohl elektronen- als auch ionenleitend sind und die darueberhinaus katalytische eigenschaften aufweisen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von formkoerpern, die sowohl elektronen- als auch ionenleitend sind und die darueberhinaus katalytische eigenschaften aufweisenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von ionen- und elektronenleitenden
Formkörpern mit katalytischen Eigenschaften, wie man sie z. B. für Elektroden zur Verwendung
in Brennstoffzellenelementen oder Elektrolysezellen benötigt.
Von Elektroden, z. B. im Brennstoffzelleneinsatz mit ionenleitendem Feststoffelektrolyt, werden
neben einer guten Elektronenleitfähigkeit eine gute Ionenleitfähigkeit und gute katalytische
Eigenschaften, wie sie z. B. durch eine Platinbeschichtung erreicht werden, gefordert. Daneben
hat die freie Oberfläche, die eine Elektrode aufweist, entscheidenden Einfluß auf das
Leistungsgewicht einer Brennstoffzelleneinheit bzw. einer Elektrolyseeinheit. Durch die
Verwendung von feinkörnigem Pulver mit Partikelgrößen kleiner 1 Mikrometer lassen sich freie
Oberflächen (BET-Oberflächen) bis zu 750 m2 pro Gramm Elektrodenmaterial erzielen.
Es ist Zweck der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern,
bestehend aus ionenleitenden Polymerpulvern und elektronenleitenden Metallpulvern, beide nur
teilweise mit einer dünnen Platinschicht überzogen, durch Fressen der Pulvermischungen unter
Edelgasatmosphäre oder im Vakuum bei Temperaturen zwischen 100 und 500°C zu entwickeln,
bei dem der Formkörper möglichst porös bleibt. Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch
gelöst, daß die Pulver vor dem Mischen einer Ionenimplantation - insbesondere die
Polymerpulver - und einer primären Ionenstrahlbeschichtung mit katalytisch aktiven Substanzen
wie z. B. Platin ausgesetzt werden.
Vorzugsweise werden die Polymerpulver, wenn sie z. B. aus Polytetrafluorethylenkörnchen
bestehen, mit Schwefel- und Sauerstoffionen implantiert, wobei die Energie 100 bis 1000 keV
beträgt; bestehen die Polymerpulver beispielsweise aus Polyacetylen. So eignet sich zur
Implantation Jod oder Natrium. Die zu implantierenden Substanzen sind davon abhängig, ob man
eine Ionenleitung oder Elektronenleitung in den Polymerpulverkörnchen anstrebt.
Die Polymerpulver werden vor dem Mischen mit den anderen Pulvern durch Bestrahlung dotiert.
Dabei wird die Elektronenstruktur der Polymerketten so modifiziert, daß der Durchtritt
bestimmter Ionen, z. B. Wasserstoffprotonen, ermöglicht wird. Analog gilt dies für Elektronen,
die sich dann frei im "Leitungsband" der Polymerketten bewegen können. Der dotierte
Fremdstoff entfernt dabei Elektronen aus der Polymerkette oder fügt welche hinzu. Damit
verliert entweder das oberste vollbesetzte Energieband Elektronen, oder das bisher unbesetzte
Band nimmt welche auf. In beidem Fällen erhält das Material, was es zur Leitung braucht: ein
nur teilweise gefülltes Energieband. Anstelle von Polymerpulvern können auch keramische
Pulver verwendet werden.
Nach dem Mischen der Pulver werden diese unter eine Edelgasatmosphäre oder im Vakuum so
verpreßt, daß die Porendurchmesser im Durchschnitt 0,1 bis 5 Mikrometer betragen, um eine
gleichmäßige Beaufschlagung der Elektrode mit Gas oder Flüssigkeit zu gewährleisten.
In einem zweiten Schritt wird zwischen zwei Elektroden eine ionenleitende Folie aus Polymer
oder Keramik gelegt und mit den Elektroden zusammen verpreßt, so daß es entweder an den
Nahtstellen zwischen Elektrode und Folie zur Bildung gemeinsamer Polymerketten oder zur
Ausbildung von Sinterhälsen kommt, damit wird eine Unterbrechung der Ionenleitung
verhindert.
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern insbesondere für Elektroden zur Verwendung in
Brennstoffzellen und auch in Elektrolysezellen, bestehend aus Mischungen aus Metallpulvern,
Keramikpulvern und Polymerpulvern durch Pressen entsprechender Pulvermischungen und
Sintern, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulvermischungen durch Ionenstrahlbehandlung
ionenleitend bzw. elektronenleitend gemacht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulver mittels der Ionenstrahlen
mit katalytisch wirksamen Materialien wie Platin, Paladium, Nickel, Silber und/oder Perowskiten
beschichtet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein hochenergetischer
Ionenstrahl mit einer Energie von 50 bis 200 keV zur Implantation von Elementen und deren
Verbindungen mit einem Ionenstrahl mit einer Energie zwischen 50 eV bis 3000 eV zur primären
und/oder sekundären Beschichtung von Elementen und deren Verbindungen gemischt werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4142712A DE4142712A1 (de) | 1991-12-21 | 1991-12-21 | Verfahren zur herstellung von formkoerpern, die sowohl elektronen- als auch ionenleitend sind und die darueberhinaus katalytische eigenschaften aufweisen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4142712A DE4142712A1 (de) | 1991-12-21 | 1991-12-21 | Verfahren zur herstellung von formkoerpern, die sowohl elektronen- als auch ionenleitend sind und die darueberhinaus katalytische eigenschaften aufweisen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4142712A1 true DE4142712A1 (de) | 1992-10-01 |
DE4142712C2 DE4142712C2 (de) | 1993-06-03 |
Family
ID=6447976
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4142712A Granted DE4142712A1 (de) | 1991-12-21 | 1991-12-21 | Verfahren zur herstellung von formkoerpern, die sowohl elektronen- als auch ionenleitend sind und die darueberhinaus katalytische eigenschaften aufweisen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4142712A1 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0860888A1 (de) * | 1997-01-22 | 1998-08-26 | De Nora S.P.A. | Verfahren zur Herstellung robuster Metall-, Metaloxid- und Metallegierungsschichten auf ionleitenden Polymermembranen |
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DE102004026111A1 (de) * | 2004-05-28 | 2005-12-22 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zum Herstellen einer Festkörperelektrolytspeicherzelle |
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-
1991
- 1991-12-21 DE DE4142712A patent/DE4142712A1/de active Granted
Non-Patent Citations (1)
Title |
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Journal of Power Sources, 37, 1992, S. 209-219 * |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4142712C2 (de) | 1993-06-03 |
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