DE60309911T2

DE60309911T2 - Kondensator und einen solchen kondensator umfassende implantierbare medizinische einrichtung

Info

Publication number: DE60309911T2
Application number: DE60309911T
Authority: DE
Inventors: D. John New Brighton NORTON; Joachim Minneapolis Hossick-Schott; L. Craig Eagan SCHMIDT
Original assignee: Medtronic Inc
Current assignee: Medtronic Inc
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2023-09-27
Also published as: WO2004032163A1; CA2500463A1; EP1552539A1; DE60309911D1; US7002790B2; US20040064155A1; EP1552539B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Kondensatoren und insbesondere auf Katodenmaterialien, die in einem Kondensator einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung verwendet werden. Seit ihrem frühesten Anfang vor etwa vierzig Jahren ist ein erheblicher Fortschritt bei in den Körper implantierbaren elektronischen medizinischen Vorrichtungen erfolgt. Heute umfassen diese implantierbaren Vorrichtungen therapeutische und diagnostische Vorrichtungen, unter anderem z. B. Herzschrittmacher, Kardioverter, Defibrillatoren, Nervenstimulatoren, Arzneimittelverabreichungsvorrichtungen, zum Mildern der nachteiligen Auswirkungen von verschiedenen Gesundheitsleiden. Heutige implantierbare medizinische Vorrichtungen sind auch erheblich anspruchsvoller und komplexer als ihre Vorgänger und sind daher in der Lage, beträchtlich komplexere Aufgaben zum Verringern der Auswirkungen dieser Gesundheitsleiden durchzuführen.
Gewöhnlich stützen sich in den Körper implantierbare medizinische Vorrichtungen auf Batterieleistung, um ihre therapeutischen und/oder diagnostischen Aufgaben durchzuführen. Die Batterie liefert Leistung zu den elektrischen Komponenten der implantierbaren medizinischen Vorrichtung und liefert auch typischerweise Leistung zu einem Kondensator der Defibrillatorvorrichtung, der die zu diesem von der Batterie gelieferte Energie speichert. Der Kondensator umfasst typischerweise eine Anode, eine Katode und einen Fluidelektrolyten, der zwischen der Anode und der Katode angeordnet ist. Die verschiedenen Arten von Materialien, die für die Anode, die Katode und den Elektrolyten verwendet werden, können eine Auswirkung auf die Fähigkeit des Kondensators, Energie von der Batterie zu speichern, und die Rate, mit der die Energie gespeichert wird, bevor der Kondensator entladen wird, haben. Bedeutenderweise können die Materialien auch das Volumen der Vorrichtung beeinflussen. Kleinere Defibrillatorvorrichtungen, die wiederum kleinere Kondensatoren erfordern, verbessern typischerweise den Patientenkomfort. Daher sind die Materialwahlen, die das Entwerfen eines Kondensators mit geringerem Volumen ermöglichen, von speziellem Interesse.
Typischerweise wird in einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung der Kondensator verwendet, um therapeutische elektrische Signale zum Herzen des Patienten in Reaktion darauf, dass die Vorrichtung anomale Rückkopplungssignale vom Herzen empfängt, zu liefern. Die therapeutischen elektrischen Signale, die zum Herzen des Patienten geliefert werden, können hinsichtlich der Intensität in Abhängigkeit von der Physiologie des Patienten und der Details des Implantats etwas variieren. Typischerweise liegt die zum Herzen gelieferte elektrische Impulsenergie in der Größenordnung von 30 J für einen einzelnen Defibrillationsimpuls. Die im Kondensator gespeicherte Energie muss auf Grund von Verlusten entlang des Lieferweges während der Freisetzung der Energie etwas größer sein.
Der Kondensator spielt daher eine lebenswichtige Rolle in der implantierbaren Defibrillatorvorrichtung, da, wenn die von der Batterie gelieferte Energie nicht in einer rechtzeitigen Weise innerhalb des Kondensators vor seiner Entladung gespeichert wird oder wenn die Energie nicht in einer rechtzeitigen Weise während seiner Entladung freigegeben wird, der Kondensator nicht in der Lage sein kann, ausreichend Energie zum Herzen des Patienten zu einem kritischen Zeitpunkt, wenn es von der implantierba ren medizinischen Vorrichtung als notwendig erachtet wird, zu liefern. Folglich kann die Gesundheit des Patienten durch die Unfähigkeit des Kondensators, die von der Batterie gelieferte Energie angemessen und/oder schnell zu speichern, nachteilig beeinflusst werden. Daher sind unter Verwendung von elektrischen Strömen in der Größenordnung von 10 mA Kondensatoraufladezeiten typischerweise in der Größenordnung von 10 Sekunden. Die Entladungszeiten liegen typischerweise in der Größenordnung von 10 Millisekunden. Zusammengefasst muss die Kondensatorbank eines implantierbaren Defibrillators etwa 30 J elektrische Energie in einem gesamten Zeitfenster von etwa 10 Sekunden unter Verwendung eines Ladestroms in der Größenordnung von 10 mA liefern können. Für den Konstruktionsingenieur kommt eine geringe Auflade- und Entladezeit direkt in einem niedrigen internen Widerstand oder allgemeiner einer niedrigen internen Impedanz der Kondensatorbank in der Defibrillatorvorrichtung zum Ausdruck. Das Impedanzverhalten eines Kondensators ist technisch durch seinen Ersatzreihenwiderstandswert (ESR), gemessen bei einer festgelegten Frequenz, gekennzeichnet. Für eine Kondensatorbank in einer Defibrillatorvorrichtung liegt der bei 120 Hz gemessene ESR typischerweise in der Größenordnung von 5 Ohm oder weniger, um die rechtzeitige Lieferung des therapeutischen elektrischen Impulses mit minimaler Verschwendung von Energie, die beim Erwärmen der Vorrichtung verloren geht, durchzuführen. Die technische Lösung wird im Allgemeinen in einer Kondensatorkonstruktion gesucht, in der die Anode des einzelnen Kondensators innerhalb einer Bank auf positive Potentiale zwischen 150 und 400 Volt aufgeladen wird, wobei die Ladungsspeicherfähigkeiten im Bereich von etwa 200 bis etwa 500 Mikrofarad liegen. Wie Fachleuten gut bekannt ist, muss ein hohes Potential V_a an der Anode zusammen mit einer ziemlich niedrigen Kapazität C_a ungefähr mit einem niedrigen Potential V_c und einer hohen Kapazität C_c auf der Katodenseite ins Gleichgewicht gebracht werden: VaCa ≈ VcCc
Das Potential an der Katode ist auf etwa 1,2 V begrenzt, welches das Potential ist, bei dem eine Elektrolyse in Elektrolyten auf Wasserbasis bei Temperaturen um Raumtemperatur stattfindet. Die Elektrolyse verursacht wiederum eine Gasbildung und sollte daher vermieden werden. Daher muss die Katodenkapazität ungefähr 80 mF betragen. In Anbetracht der zusätzlichen Anforderung eines kleinen Gesamtvolumens für den Kondensator bedeutet dies, dass spezifische Kapazitäten in der Größenordnung von 20 mF/cm² oder darüber erforderlich sind. Daher ist eine Katode erwünscht, die sowohl eine hohe spezifische Kapazität als auch gleichzeitig einen niedrigen ESR in der Defibrillatorkondensator-Anwendung besitzt. Die vorliegende Erfindung richtet sich auf die Implementierung neuer Wege zur Herstellung von Katodenelektroden mit niedrigem ESR und hoher Kapazität in einer wirtschaftlichen Weise unter Verwendung von sowohl neuen Materialien als auch Materialien, die Fachleuten bereits bekannt sind.
Vorherige Autoren haben sich verschiedenen Aspekten dieser Erfindung zugewandt: 1988 offenbart Libby ( US 4 780 797 , später auch in US 4 942 500 und US 5 043 849 ) andeutungsweise ein neues Kondensatorkonzept durch Kombinieren einer porösen Ta-Anode mit einer Katode, die aus einer Legierung von Ta und einem Element der Pt-Metallfamilie besteht. Im Hinblick auf die in diesem Kondensator verwendete Katode basierte dieses Konzept sehr wahrscheinlich teilweise auf den von Trasatti, Trasatti et al. und auch von Raistrick veröffentlichten frühen wissenschaftlichen Ergebnissen. Diese Autoren scheinen festgestellt zu haben, dass Oxide von der Gruppe von Metallen, die Hafnium, Palladium, Iridium, Ruthenium, Molybdän und andere bildet, ein Phänomen gezeigt haben, für den später der Begriff "Pseudokapazität" geprägt wurde (4). Materialien, die eine Pseudokapazität aufweisen, können Mengen an elektrischer Ladung speichern, die den aus reinen geometrischen Betrachtungen erwarteten Wert um Größenordnungen übersteigen können. Daher behaupten die Autoren, dass diese Materialien als Katoden in elektrochemischen Kondensatoren mit flüssigen Elektrolyten gut geeignet sind. Die tatsächliche Kapazität, die mit der von Libby vorgeschlagenen spezifischen Katode erreichbar ist, scheint jedoch vergleichsweise niedrig zu sein. In einer Defibrillatoranwendung würde dies bedeuten, dass eine unpraktisch große Anzahl von einzelnen Kondensatoren in Reihe geschaltet werden müsste, um das Ziel der Bereitstellung von ungefähr 30 J zu erreichen, um das Herz zu defibrillieren – daher behaupten die Erfinder, dass die Methode von Libby wahrscheinlich für diese Anwendung nicht geeignet wäre.
Ein ähnliches Kondensatorkonzept wurde später von Loeb 1994 (US-Pat. Nr. 5 312 439) offenbart. In dieser Bezugsquelle wird vorgeschlagen, dass eine poröse Elektrode, die vorzugsweise aus Ta konstruiert ist, mit einer Katode mit hoher Kapazität, die vorzugsweise aus "aktiviertem" Iridium konstruiert ist, ins Gleichgewicht gebracht wird. Im Zusammenhang mit dieser speziellen Bezugsquelle bedeutet "aktiviertes Iridium" eine dünne, chemisorbierte Schicht aus Iridiumoxid, die durch Erwärmen von Masseiridiummetall in Luft unter Verwendung einer Acetylenfackel erzeugt wird. Insbesondere waren in der Katodenmaterialliste dieser Bezugsquelle Oxide der Metalle Hafnium, Palladium, Platin und andere enthalten. Die Erfinder merken an, dass Rutheniumoxid scheinbar nicht offenbart wurde, vielleicht, da Loeb eine In-vivo-Anwendung vorschlug, in der die Elektrodenmaterialien mit Körperflüssigkeiten Kontakt hätten und Rutheniumoxid im Allgemeinen als to xisch bekannt ist. Die Katodenkonstruktion, Iridium mit einer auf dem Metall chemisorbierten Iridiumoxidschicht, scheint gewisse erwünschte Eigenschaften für die Anwendung bereitzustellen; d. h. sowohl eine hohe Kapazität als auch einen niedrigen ESR. Iridium ist jedoch äußerst teuer. Daher wird die spezielle Form der Katodenelektrode auf Iridiumoxidbasis mit festem Iridiummetall als Substrat im Allgemeinen als für eine Defibrillatorkondensator-Anwendung nicht wirtschaftlich bestätigt, bei der Kapazitäten oberhalb etwa 20 mF/cm² erforderlich sind.
Kurz nachdem das Loeb-Patent ausgegeben bzw. erteilt wurde, wurde eine Anzahl von US-Patenten an Evans ausgegeben, die mit einem Kondensator in Zusammenhang stehen, der eine poröse Anode mit hohem Potential und niedriger Kapazität, die, wie von den Erfindern verstanden, vorzugsweise aus Ta konstruiert war, verwendet, die mit einer Katode mit niedrigem Potential und hoher Kapazität ins Gleichgewicht gebracht war, beide in Kontakt mit einem flüssigen Elektrolyten. Das Katodenmaterial, das aus einer Gruppe von Metalloxiden, einschließlich der Oxide von Platin, Iridium, Hafnium, Palladium und Ruthenium – wobei Rutheniumoxid das bevorzugte Material ist – gewählt wird, würde auf die Innenseite des metallischen Gehäuses des Kondensators mit flüssigem Elektrolyten aufgesprüht werden. Der vorgeschlagene Beschichtungsprozess ermöglicht natürlich nicht die Bildung einer chemisorbierten Schicht mit hoher Kapazität; vielmehr adsorbiert das Material mit hoher Kapazität einfach auf der Oberfläche des Substrats. Daher sind die resultierende mechanische Bindefestigkeit und die elektrische Leitfähigkeit zwischen dem Substrat und dem Adsorbat niedriger als sie in den anspruchsvollen Anwendungen erwünscht sein können. Eine Untersuchung der relevanten Patentliteratur offenbart die folgenden an Evans ausgegebenen Patente: US-Pat. Nrn. 5 369 547; 5 469 32; 5 559 667; 5 737 181; 5 737 181, 5 754 394 und 5 982 609.
Eine Modifikation der vorstehend erörterten Katodenkonstruktion, nämlich jene der Kapazität pro Einheitsfläche oder spezifischen Kapazität wurde später in einem Patent von Hudis (US-Pat. Nr. 6 208 502) vorgeschlagen. Hudis stellt andeutungsweise die Verwendung eines Sol-Gels, das von Rutheniumoxid abgeleitet ist, für eine Katodenanwendung in einer Kondensatoranwendung mit hoher Spannung detailliert dar. Diese Form von Rutheniumoxid scheint eine spezifische Kapazität zu besitzen, die noch höher ist als die von vorher bekannten Formen von Rutheniumoxid. Das von Hudis vorgeschlagene Beschichtungsverfahren – nämlich Siebdrucken des Katodenmaterials auf eine Substratmetalloberfläche – scheint jedoch nicht zur Bildung einer Chemisorptionsbindung zwischen dem Katodensubstratmetall und der Schicht mit hoher Kapazität zu führen. Daher glauben die Erfinder, dass der ESR solcher Kondensatoren unter Verwendung dieser Art von Katode wahrscheinlich nicht so niedrig ist wie es in der Defibrillatorkondensator-Anwendung erwünscht ist.
Alle bisher angeführten Patente des Standes der Technik erörtern weder eine mehrlagige Struktur der Katodenoberfläche mit niedrigem Potential und hoher Kapazität, noch beanspruchen sie diese, um einen niedrigen ESR-Wert des Kondensators zu erhalten. Eine verwandte Struktur ist jedoch in der deutschen "Patentoffenlegungsschrift DE 198 36 651 A1 " offenbart. Diese Veröffentlichung beschreibt andeutungsweise eine Struktur des Sandwich-Typs mit Materialschichten (z. B. Metall – Metallcarbid – Kohlenstoff) zur Verwendung in Kondensatoranwendungen im Faradbereich mit niedrigem Potential. Die Struktur kann anscheinend durch Besprühen einer Metalloberfläche mit Graphit und Erhitzen der Oberfläche anschließend im Vakuum und in Luft erzeugt werden. Metallcarbide weisen Leitfähigkeiten auf, die zu jenen von Metallen vergleichbar sind, und daher führt diese geschichtete Struktur zu einem sehr wirtschaftlichen Kondensator mit niedrigem ESR und mäßig hoher spezifischer Kapazität. Die für die Defibrillatoranwendung mit hoher Spannung erforderlichen Kapazitätswerte sind jedoch höher als jene, die mit der in dieser speziellen Bezugsquelle erörterten Konstruktion erreichbar sind.
EP-A-1 207 567 offenbart einen Kondensator für eine implantierbare medizinische Vorrichtung mit einer Anode, einer Katode mit einer leitenden Beschichtung, die Aktivkohle und Metalloxide umfasst.
In einem Aspekt der Erfindung wird ein Kondensator, der durch die Merkmale von Anspruch 1 definiert ist, geschaffen. Der Kondensator umfasst eine Anode, eine Katode und einen Elektrolyten, der zwischen der Anode und der Katode angeordnet ist und in Kontakt steht. Die Katode umfasst eine leitende Beschichtung, die eine chemisorbierte, elektrisch leitende Schicht aufweist, die zwischen ein Metallsubstrat und eine äußere Schicht mit einem Gemisch aus Aktivkohle und Metalloxid eingefügt ist.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kondensator, wie durch die Merkmale von Anspruch 10 definiert, geschaffen. Der Kondensator umfasst einen Behälter mit einer inneren Oberfläche, eine Anode, die innerhalb des Behälters angeordnet ist, eine Katode mit einer leitenden Beschichtung, die auf die innere Oberfläche des Behälters aufgebracht ist, und einen Elektrolyten, der zwischen der Anode und der Katode angeordnet ist und in Kontakt steht. Die leitende Beschichtung umfasst eine chemisorbierte, elektrisch leitende Schicht, die zwischen ein Metallsubstrat und eine Schicht mit einem Gemisch aus Aktivkohle und Metalloxid eingefügt ist.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine implantierbare medizinische Vorrichtung, die durch die Merkmale von Anspruch 16 definiert ist, geschaffen. Die implantierbare medizinische Vorrichtung umfasst eine Batterie zum Liefern von Energie und einen Kondensator, der mit der Batterie elektrisch gekoppelt ist, um die von der Batterie gelieferte Energie zu speichern. Der Kondensator umfasst einen Elektrolyten, eine Anode und eine Katode. Die Katode besitzt eine leitende Beschichtung mit einer chemisorbierten, elektrisch leitenden Schicht, die zwischen ein Metallsubstrat und eine Schicht mit einem Gemisch aus Aktivkohle und einem Metalloxid eingefügt ist.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren, das durch die Merkmale von Anspruch 24 definiert ist, geschaffen. Das Verfahren umfasst das Schaffen bzw. Bereitstellen einer Anode, einer Katode und eines Elektrolyten, der zwischen der Anode und der Katode angeordnet ist. Die Katode umfasst eine leitende Beschichtung, die eine chemisorbierte, elektrisch leitende Schicht umfasst, die zwischen ein Metallsubstrat und eine Schicht mit einem Gemisch aus Aktivkohle und einem Metalloxid eingefügt ist.
Die Erfindung kann durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, in denen die ganz linke(n) höherwertige(n) Ziffer(n) in den Bezugszeichen die erste Fig., in der die jeweiligen Bezugszeichen erscheinen, bedeutet (bedeuten) und in denen:
1 schematisch eine implantierbare medizinische Vorrichtung in Form eines Defibrillators und zugehörige Zuleitungen, die zum Stimulieren und/oder Abtasten des Her zens angeordnet sind, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2a schematisch eine Kondensatorbank der implantierbaren medizinischen Vorrichtung von 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2b die Kondensatorbank von 2a mit einer Batterie gekoppelt zeigt;
3 eine Querschnittsansicht eines Kondensators, der innerhalb der Kondensatorbank von 2a angeordnet ist, gemäß einer Ausführungsform bereitstellt,
4 eine Querschnittsansicht von einem der in 2a gezeigten Kondensatoren gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 eine detaillierte Querschnittsansicht von geschichteten Beschichtungen auf einer Katode der Kondensatoren von 3 und 4 darstellt.
Obwohl die Erfindung für verschiedene Modifikationen und alternative Formen zugänglich ist, wurden spezielle Ausführungsformen davon in den Zeichnungen beispielhaft gezeigt und werden hierin im Einzelnen beschrieben. Es sollte jedoch selbstverständlich sein, dass die Beschreibung hierin von speziellen Ausführungsformen die Erfindung nicht auf die offenbarten speziellen Formen begrenzen soll, sondern im Gegenteil nur beispielhaft gegeben wird.
Erläuternde Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend beschrieben. Im Interesse der Klarheit werden nicht alle Merkmale einer tatsächlichen Implementierung in dieser Patentbeschreibung beschrieben. Es ist natür lich zu erkennen, dass in der Entwicklung von irgendeiner solchen tatsächlichen Ausführungsform zahlreiche implementierungsspezifische Entscheidungen getroffen werden müssen, um die speziellen Ziele der Entwickler zu erreichen, wie z. B. Kompatibilität mit mit dem System in Zusammenhang stehenden und mit dem Geschäft in Zusammenhang stehenden Einschränkungen, die von einer Implementierung zur anderen variieren. Überdies ist zu erkennen, dass eine solche Entwicklungsanstrengung komplex und zeitaufwändig sein könnte, aber trotzdem eine Routineunternehmung für übliche Fachleute mit dem Nutzen dieser Offenbarung wäre.
Beim Zuwenden zu den Zeichnungen und insbesondere mit Bezug auf 1 ist ein System 100 einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung (IMD), das eine implantierbare medizinische Vorrichtung 105 umfasst, gemäß einer erläuternden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Gemäß der dargestellten Ausführungsform nimmt die implantierbare medizinische Vorrichtung 105 die Form eines Defibrillators an und kann in einen Patienten 107 implantiert werden, um einen therapeutischen Elektroschock an das Herz 112 des Patienten zu liefern. Es ist jedoch zu erkennen, dass die implantierbare medizinische Vorrichtung 105 alternativ die Form von verschiedenen anderen medizinischen Vorrichtungen annehmen kann, einschließlich, jedoch nicht notwendigerweise begrenzt auf einen Schrittmacher, Kardioverter, Nervenstimulator, eine Arzneimittelverabreichungsvorrichtung usw.
Die implantierbare Vorrichtung 105 ist in einem hermetisch abgedichteten, biologisch inerten äußeren Behälter oder Gehäuse aufgenommen, der/das selbst leitend sein kann, um als Elektrode in der Abtastschaltung des Defibrillators zu dienen. Eine oder mehrere Zuleitungen, die gemeinsam mit dem Bezugszeichen 110 in 1 identi fiziert sind, sind mit der implantierbaren Vorrichtung 105 elektrisch gekoppelt und erstrecken sich in das Herz 112 des Patienten über eine Vene 113. Im Allgemeinen nahe einem distalen Ende der Zuleitungen 110 sind ein oder mehrere freiliegende leitende Elektroden 117 zum Abtasten der Herzaktivität und/oder Liefern einer Stimulationsspannung zum Herzen 112 angeordnet. Die Zuleitungen 110 können so implantiert werden, dass ihr distales Ende benachbart zum Vorhof oder zur Kammer oder beiden des Herzens 112 liegt.
Gemäß der dargestellten Ausführungsform umfasst die implantierbare medizinische Vorrichtung 105 eine Kondensatorbank 120, die einen oder mehrere Kondensatoren (nicht dargestellt) umfasst, die darin angeordnet sind und die Energie speichern, die von einer Batterie (nicht dargestellt) innerhalb der implantierbaren Vorrichtung 105 geliefert wird. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung speichert die Kondensatorbank 120 die Energie von der Batterie, um einen therapeutischen Elektroschock über die Zuleitungen 110 zu liefern, um das Herz 112 des Patienten zu defibrillieren. Das heißt, wenn die implantierbare medizinische Vorrichtung 105 feststellt, dass ein Herztherapie/Stimulationselektroschock erforderlich ist, um einen normalen Sinusrhythmus des Herzens 112 zu erzeugen, werden die Kondensatoren in der Kondensatorbank 120 auf einen vorbestimmten Ladungspegel durch die Batterie aufgeladen. Wenn die implantierbare Vorrichtung 105 feststellt, dass ein therapeutischer Elektroschock erforderlich ist, wird die in den Kondensatoren gespeicherte Ladung durch Entladen der Kondensatoren der Kondensatorbank 120 durch das Herzgewebe des Patienten über die Zuleitungen 110 freigegeben.
Beim Zuwenden zu 2a ist eine Seitenansichtsperspektive der Kondensatorbank 120 gemäß einer erläuternden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst die Kondensatorbank 120 fünf Kondensatoren 205, die in Reihe geschaltet sind. Es ist zu erkennen, dass die Kondensatorbank 120 weniger oder mehr als die fünf Kondensatoren 205, die in 3a dargestellt sind, umfassen kann. Die Anzahl und Größe der Kondensatoren 205, die gemeinsam die Kondensatorbank 120 bilden, hängen typischerweise von der Größe des Elektroschocks, der erwünscht ist, um einen normalen Herzrhythmus im Herzen 112 des Patienten wiederherzustellen, ab. Die Kondensatoren 205 innerhalb der Kondensatorbank 120 werden typischerweise auf einen vorgewählten Spannungspegel aufgeladen, der einer Spannung entspricht, die für die Lieferung einer wirksamen Herztherapie an den Patienten 107 ausreicht. Gemäß der dargestellten Ausführungsform werden die Kondensatoren 205 durch eine Batterie 210 aufgeladen, die sich innerhalb der implantierbaren medizinischen Vorrichtung 105 befindet, wie in 2b gezeigt. Nachdem sich die Kondensatorbank 120 entlädt und einen Elektroschock zum Patienten 107 liefert, lädt die Batterie 210 die Kondensatorbank 120 wieder auf, so dass sie sich entladen und einen weiteren Elektroschock zum Herzen 112 des Patienten liefern kann, wenn es erwünscht ist.
Beim Zuwenden zu 3 ist eine detailliertere Querschnittsansicht von einem der Kondensatoren 205, der innerhalb der Kondensatorbank 120 angeordnet ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Für die Zwecke der Klarheit und leichten Darstellung der vorliegenden Erfindung ist nur ein Abschnitt des Kondensators 205 in 3 gezeigt. In dieser speziellen Ausführungsform umfasst der Kondensator 205 einen hermetisch abgedichteten Behälter 305 zum Ummanteln der internen Inhalte des Kondensators 205. Gemäß einer Ausführungsform ist der Behälter 305 aus Titan konstruiert; es ist jedoch zu erkennen, dass der Behälter 305 aus verschiedenen anderen Materialien, einschließlich, jedoch nicht notwendigerweise begrenzt auf Tantal oder Niob, konstruiert werden kann. Der Kondensator 205 umfasst ferner eine Katode 310, die die Form eines leitenden Metallkörpers annimmt, der innerhalb des Behälters 305 angeordnet ist. Gemäß einer Ausführungsform ist die Katode 310 von einer inneren Oberfläche 307 des Behälters 305 getrennt (d. h. elektrisch isoliert).
Die Katode 310 ist über eine elektrische Verbindung mit einer Katodenzuleitung 320 gekoppelt, die sich durch die innere Oberfläche 307 und eine äußere Oberfläche 308 des Behälters 305 erstreckt. Die Katodenzuleitung 320 ist vom Behälter 305 durch eine Durchführung 312 elektrisch isoliert. In einer Ausführungsform kann die Durchführung 312 aus einem Glasisolator konstruiert sein, der die Katodenzuleitung 320 mit dem Behälter 305 versiegelt, während er eine elektrische Isolation zwischen der Katodenzuleitung 320 und dem Behälter 305 aufrechterhält. Zusätzlich dazu, dass die Durchführung 312 die Katodenzuleitung 320 vom Behälter 305 elektrisch isoliert, verhindert sie im Wesentlichen, dass Material wie beispielsweise ein Fluidelektrolyt aus dem Behälter 305 ausläuft. Die Durchführung 312 verhindert im Wesentlichen auch, dass Fremdsubstanzen in den Behälter 305 gelangen, wobei folglich die Wahrscheinlichkeit einer Verunreinigung der internen Komponenten des Behälters 305 verringert wird.
Der Kondensator 205 ist ferner mit einer Anode 315 konfiguriert, die innerhalb des Behälters 305 angeordnet ist. In einer Ausführungsform kann die Anode 315 aus Tantal konstruiert sein. Es ist jedoch zu erkennen, dass die Anode 315 alternativ aus anderen Röhrenmetallen, wie z. B. Aluminium, Niob, Zirkon und Titan, konstruiert sein kann. Es ist auch zu erkennen, dass diese vorstehend erwähnten Beispiele von Materialien, die für die Anode 315 verwendet werden, nicht erschöpfend sind. Folglich können verschiedene andere Materialien für die Anode 315 zusätzlich zu den vorstehend vorgesehenen Beispielen verwendet werden.
Die Anode 315 ist mit einer Anodenzuleitung 325 elektrisch gekoppelt, die durch die innere und die äußere Oberfläche 307, 308 des Behälters 305 über eine Durchführung 330 verläuft. Die Durchführung 330, die in der Konstruktion zur Durchführung 312 (wie vorher erörtert) ähnlich sein kann, isoliert die Anodenzuleitung 325 elektrisch vom Behälter 305 in im Wesentlichen derselben Wiese wie die Durchführung 312 die Katodenzuleitung 320 vom Behälter 305 elektrisch isoliert.
Der Behälter 305 ist mit einem Fluidelektrolyten 340 gefüllt, der zwischen und in Kontakt mit der Anode 315 und der Katode 310 des Kondensators 205 angeordnet ist. Der Elektrolyt 340 sieht einen Stromweg zwischen der Anode 315 und der Katode 310 vor. Gemäß einer Ausführungsform kann der Elektrolyt 340 eine Schwefelsäurelösung, Ammoniumsalze wie z. B. Ammoniumacetat, die in einem Gemisch aus Wasser + Glycolether gelöst sind, Phosphorsäure usw. umfassen. Die Auswahl des speziellen Elektrolyten 340 kann vom Reaktionsvermögen des Elektrolyten 340 mit den für die Anode 315 und die Katode 310 verwendeten Materialien abhängen. Eine als Elektrolyt verwendete Schwefelsäurelösung kann beispielsweise erwünscht sein, wenn die Anode 315 aus Tantal besteht. Wenn die Anode 315 aus Aluminium konstruiert ist, kann es jedoch auf Grund des nachteiligen Reaktionsvermögens, das Aluminium gewöhnlich mit Schwefelsäure hat, erwünschter sein, ein in einem Glycollösungsmittel gelöstes Ammoniumsalz zu verwenden.
Mit Bezug nun auf 4 ist eine Querschnittsansicht des Kondensators 205, der innerhalb der Kondensatorbank 120 angeordnet ist, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Für die Zwecke der Klarheit und leichten Darstellung der vorliegenden Erfindung ist wieder nur ein Abschnitt des Kondensators 205 gezeigt. In dieser speziellen Ausführungsform umfasst der Kondensator 205 einen hermetisch abgedichteten Behälter 405 zum Ummanteln der internen Inhalte des Kondensators 205. Gemäß der dargestellten Ausführungsform umfasst eine innere Oberfläche 407 des Behälters 405 das Substrat einer Katode 410. In dieser speziellen Ausführungsform bildet die Katode 410 daher einen einteiligen Teil des Behälters 405, der die internen Komponenten des Kondensators ummantelt. Die Katode 410 ist über eine elektrische Verbindung mit einer Katodenzuleitung 420 gekoppelt, die sich von einer äußeren Oberfläche 408 des Behälters 405 erstreckt. Der Kondensator 205 umfasst ferner eine Anode 415, die innerhalb des Behälters 405 aufgenommen werden kann und mit einer Anodenzuleitung 425 über eine Durchführung 430 elektrisch gekoppelt ist. In einer Ausführungsform kann die Durchführung 430 aus einem Glasisolator konstruiert sein, der die Anodenzuleitung 425 mit dem Behälter 405 versiegelt, während er eine elektrische Isolation zwischen der Anodenzuleitung 425 und dem Behälter 405 aufrechterhält.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Anode 415 aus Tantal konstruiert sein. Alternativ kann die Anode 415 aus anderen Röhrenmaterialien, wie z. B. Aluminium, Niob, Zirkon und Titan, konstruiert sein. Es ist jedoch zu erkennen, dass die vorstehend erwähnten Beispiele von Materialien, die für die Anode 415 verwendet werden, nicht erschöpfend sind. Folglich ist zu erkennen, dass verschiedene andere Materialien für die Anode 415 zusätzlich zu den vorstehend bereitgestellten Beispielen verwendet werden können.
Der Behälter 405 ist mit dem Fluidelektrolyten 340 gefüllt, der zwischen und in Kontakt mit der Anode 415 und der Katode 410 des Kondensators 205 angeordnet ist.
Der Elektrolyt 340 sieht einen Stromweg zwischen der Anode 415 und der Katode 410 vor. Gemäß einer Ausführungsform kann der Elektrolyt 340 eine Schwefelsäurelösung, Ammoniumsalze wie z. B. Ammoniumacetat, gelöst in einem Gemisch aus Wasser + Glycolether, Phosphorsäure usw. umfassen.
Beim Zuwenden zu 5 ist eine detailliertere Darstellung eines Abschnitts der Katode 310, 410 (von der Ausführungsform von 3 und 4) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Katode 310, 410 umfasst eine leitende Beschichtung 505, die auf diese aufgebracht ist, um die elektrische Leitfähigkeit der Katode 310, 410 zu verbessern. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die leitende Beschichtung 505 der Katode 310, 410 eine mehrlagige Struktur, die ein Substrat 510, mindestens eine chemisorbierte Zwischenschicht 515 und eine äußere Schicht 520 umfasst. Gemäß der dargestellten Ausführungsform nimmt das Substrat 510 die Form eines leitenden Metallkörpers an und die chemisorbierte Zwischenschicht 515 ist zwischen das Substrat 510 und die äußere Schicht 520 eingefügt. Geeignete Metalle, die das Substrat 510 bilden können, umfassen Tantal, Niob, Titan, Silber und Aluminium. Es ist jedoch zu erkennen, dass das Substrat 510 nicht notwendigerweise auf die vorstehend erwähnten Metalle begrenzt sein muss. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die äußere Schicht 520 der leitenden Beschichtung 505 eine Schicht mit hoher Kapazität, die einen Kohlenstoffträger und ein Metalloxid umfasst. Geeignete Metalloxide, die in dem Kohlenstoffträger dispergiert sind, können Silbervanadiumoxid, Vanadiumoxid, Rutheniumoxid, Manganoxid oder Nickeloxid umfassen. Es ist jedoch zu erkennen, dass verschiedene andere elektrisch leitende Metalloxide anstelle der vorstehend erwähnten Beispiele verwendet werden können. Insbesondere können die verschiedenen anderen Metalloxide diejenigen umfassen, die einem Fachmann zur Bereitstellung einer Pseudokapazität bekannt sind, wenn sie als Elektrode in einem Elektrolytkondensator mit einem flüssigen Elektrolyten in einem Potentialbereich an der Katode von ~+0,1 V bis etwa +1,5 V verwendet werden.
Die Vorteile der Verwendung der mehrlagigen leitenden Beschichtung 505 auf der Katode 310, 410 gemäß der vorliegenden Erfindung werden folgendermaßen verwirklicht. Wenn beispielsweise Titan verwendet werden würde, um das Substrat 510 der Katode 310, 410 zu bilden, entwickelt das Metall gewöhnlich typischerweise schnell ein natives Oxid (in Umgebungsbedingungen), das im Allgemeinen als schlechter elektrischer Leiter betrachtet wird. Das Beschichten des Substrats 510 mit Kohlenstoff und Erhitzen des beschichteten Substrats 510 auf etwa 600 bis 900 °C in einer Kohlenwasserstoffatmosphäre bewirkt jedoch, dass der Sauerstoff innerhalb der nativen Oxidschicht durch Kohlenstoff verdrängt wird, um eine dünne, sehr leitende, chemisorbierte Titancarbidschicht 515 zu bilden. Die Schicht 520 mit hoher Kapazität mit einem Kohlenstoff-Metalloxid-Pulvergemisch in einer geeigneten Trägerflüssigkeit, z. B. Isopropylalkohol, wird dann auf die Metallcarbidschicht 515 aufgesprüht. Die gesamte leitende Beschichtungsstruktur 505 wird dann durch Erhitzen der Struktur 505 in Luft oder Sauerstoff auf etwa 300 °C aktiviert. Unter Verwendung dieses Prozesses wird die leitende Beschichtungsstruktur 505 entwickelt, in der die Schicht 520 mit hoher Kapazität und das darunterliegende Metallsubstrat 510 sowohl mechanisch als auch elektrisch durch die chemisorbierte, leitende Schicht 515 eng verbunden sind. Diese geschichtete leitende Beschichtungsstruktur 505 führt zu einem elektrischen Widerstand über der geschichteten Struktur 505, der beträchtlich niedriger ist als jener einer sprühaufgetragenen oder siebgedruckten Metalloxidbeschichtung. Es ist jedoch zu erkennen, dass verschiedene andere Kombinationen von Metallen, Kohlenstoff und Metalloxiden verwendet werden können, um die leitende Beschichtungsstruktur 505 auf der inneren Oberfläche der Katode 310, 410 zu bilden, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die chemisorbierte und elektrisch leitende Schicht 515, die zwischen das Substrat 510 und die äußere Schicht 520 mit hoher Kapazität eingefügt ist, kann beispielsweise eine dünne Beschichtung aus Silberoxid umfassen. Die äußere Schicht 520 mit hoher Kapazität kann in diesem Fall aus Vanadiumoxid bestehen, das durch Erhitzen der Struktur 505 auf etwa 600 °C in Luft mit Silbervanadiumoxid zur Reaktion gebracht werden kann, um die äußere Metalloxidschicht 520 mit hoher Kapazität bereitzustellen, die mit dem Substrat 510 über die chemisorbierte, leitende Schicht 515 mechanisch eng verbunden ist.
Als Beispiel kann ein Verfahren zur Herstellung einer Metallfolie, die als Katode 310, 410 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 3 und 4 gezeigt ist, geeignet ist, folgendermaßen durchgeführt werden.
Beispiel 1
Die Oberfläche einer Ti-Folie oder eines Ti-Metallblechs, 99,99% Reinheit (Alfa Aesar), wird unter Verwendung von Sandpapier oder eines anderen geeigneten Mittels zur Oberflächenaufrauung aufgeraut. Die Ti-Folienoberfläche wird kurz in heißer 10% Chlorwasserstoffsäure geätzt und danach in desionisiertem Wasser gereinigt.
Die Ti-Folie wird mit einer leitenden Kohlenstoffbeschichtung unter Verwendung eines kommerziell erhältlichen Graphitsprays, einer Suspension von Kohlenstoffpulver in Polymerbindemittel oder durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) in einer Kohlenwasserstoffatmosphäre beschichtet. Die mit Kohlenstoff beschichtete Ti-Folie wird in einem Vakuum oder einer inerten Atmosphäre auf 600 – 900 °C erhitzt, um die elektrisch leitende Titancarbidschicht zu bilden. Nach dem Kühlen wird die Ti/TiC/CD-Struktur mit einer Suspension aus MnO₂ und Kohlenstoffpulver in Isopropylalkohol beispielsweise unter Verwendung einer durch Gasdruck betätigten Spritzpistole beschichtet.
Die mehrlagige Struktur wird auf etwa 350 °C in Luft erhitzt, um die Kohlenstoff-Metalloxid-Schicht zu aktivieren.
In einer alternativen Ausführungsform kann das in Beispiel 1 angegebene Verfahren folgendermaßen durchgeführt werden.
Beispiel 2
Die Oberfläche einer Ti-Folie oder eines Ti-Metallblechs, 99,99 % Reinheit (Alfa Aesar), wird unter Verwendung von Sandpapier oder eines anderen geeigneten Mittels zum Aufrauen aufgeraut.
Die Ti-Folienoberfläche wird kurz in heißer 10% Chlorwasserstoffsäure geätzt.
Die Ti-Folie wird mit einer leitenden Kohlenstoffbeschichtung unter Verwendung von kommerziell erhältlichem Graphitspray, einer Suspension von Kohlenstoffpulver in einem Polymerbindemittel oder durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) in einer Kohlenwasserstoffatmosphäre beschichtet.
Die Ti/TiC-Struktur wird mit einer Lösung eines Chlorid-Präkursors des Metalloxids, z. B. RuCl₃, in einer Graphit-Isopropyl-Suspension unter Verwendung beispielsweise einer Druckspritzpistole beschichtet.
Die Struktur aus Ti/TiC/C + RuCl₃ wird in Luft oder Sauerstoff auf etwa 350 °C erhitzt, um das Graphit zu erhitzen und die Schicht aus C + RuO₂ mit hoher Kapazität zu bilden. Als noch ein weiteres Beispiel kann das Verfahren zur Herstellung einer geeigneten Katode 310, 410 folgendermaßen durchgeführt werden.
Beispiel 3
Die Oberfläche einer Ag-Folie oder eines Ag-Metallblechs, 99,99% Reinheit (Alfa Aesar), wird unter Verwendung von Sandpapier oder eines anderen geeigneten Mittels zum Aufrauen aufgeraut.
Alternativ kann Ag auf eine vorher aufgeraute Oberfläche aufgedampft werden.
Eine dünne Schicht des Ag-Substrats wird elektrochemisch zu Ag₂O oxidiert.
Die Silberoxid-Oberfläche wird mit einer Suspension von V₂O₂ und Graphit oder Kohlenstoffpulver in Isopropylalkohol beschichtet.
Das Lösungsmittel wird verdampft, um einen dünnen Überzug aus V₂O₂ und Kohlenstoff auf der Oberfläche des Ag₂O zu belassen.
Das System aus Ag₂O/C + V₂O₅ wird in Luft auf etwa 600 °C erhitzt, um die Silbervanadiumoxidschicht mit hoher Kapazität zu bilden.
Die vorstehend offenbarten speziellen Ausführungsformen sind nur erläuternd, da die Erfindung in verschiedenen, aber äquivalenten Weisen, die für Fachleute mit dem Nutzen der Lehren hierin ersichtlich sind, modifiziert und ausgeführt werden kann. Ferner sind keine anderen Begrenzungen an den Details der Konstruktion oder des Entwurfs, die hierin gezeigt sind, als wie in den nachstehenden Ansprüchen beschrieben, beabsichtigt.

Claims

Kondensator (205), mit: einer Anode (315); einer Katode (310) mit einer leitenden Beschichtung (505), wobei die leitende Beschichtung eine chemisorbierte, elektrisch leitende Schicht (515) aufweist, die zwischen ein Metallsubstrat (510) und eine äußere Schicht (520), die ein Gemisch aus Aktivkohle und einem Metalloxid enthält, eingefügt ist; und einem Elektrolyt (340), der zwischen der Anode und der Katode angeordnet und mit diesen in Kontakt ist.
Kondensator nach Anspruch 1, wobei die Anode ein Metall der Gruppe enthält, die Tantal, Aluminium, Niob, Zirkon und Titan umfasst.
Kondensator nach Anspruch 1, wobei der Elektrolyt wenigstens eine Komponente aus der Gruppe enthält, die Schwefelsäurelösung, Ammoniumsalze, die in einem Wasser- und Glycolether-Gemisch gelöst sind, und Phosphorsäure umfasst.
Kondensator nach Anspruch 1, wobei das Metalloxid eine Komponente der Gruppe enthält, die Silbervanadiumoxid, Kohlenstoffhexafluorid, Vanandiumoxid, Rutheniumoxid, Iridiumoxid, Manganoxid und Nickeloxid umfasst.
Kondensator nach Anspruch 1, wobei der Kondensator ferner einen Behälter (305) aufweist und wobei die Anode und der Elektrolyt in dem Behälter angeordnet sind und der Behälter einen Teil der Katode bildet.
Kondensator nach Anspruch 5, wobei der Kondensator ferner einen Metallkörper aufweist, der mit einer inneren Oberfläche des Behälters elektrisch gekoppelt ist, und der Metallkörper einen Teil der Katode bildet.
Kondensator nach Anspruch 5, wobei die leitende Beschichtung auf eine innere Oberfläche des Metallkörpers aufgebracht ist.
Kondensator nach Anspruch 4, wobei die leitende Beschichtung auf eine innere Oberfläche des Behälters aufgebracht ist.
Kondensator nach Anspruch 1, wobei der Kondensator eine Komponente einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung ist.
Kondensator, mit: einem Behälter (205), der eine innere Oberfläche besitzt; einer Anode (315), die in dem Behälter angeordnet ist; einer Katode (310), die eine leitende Beschichtung (505) aufweist, die auf die innere Oberfläche des Behälters aufgebracht ist, wobei die leitende Beschichtung eine chemisorbierte, elektrisch leitende Schicht (515) aufweist, die zwischen ein Metallsubstrat und eine Schicht (520), die ein Gemisch aus Aktivkohle und einem Metalloxid enthält, eingefügt ist; und einem Elektrolyt (340), der zwischen der Anode und der Katode angeordnet und mit diesen in Kontakt ist.
Kondensator nach Anspruch 10, wobei die Anode ein Metall aus der Gruppe enthält, die Tantal, Aluminium, Niob, Zirkon und Titan umfasst.
Kondensator nach Anspruch 10, wobei der Elektrolyt wenigstens eine Komponente aus der Gruppe enthält, die Schwefelsäurelösung, Ammoniumsalze, die in einem Wasser- und Glycolether-Gemisch gelöst sind, und Phosphorsäure umfasst.
Kondensator nach Anspruch 10, wobei das Metalloxid eine Komponente aus der Gruppe enthält, die Silbervanadiumoxid, Kohlenstoffhexafluorid, Vanadiumoxid, Rutheniumoxid, Iridiumoxid, Manganoxid und Nickeloxid umfasst.
Kondensator nach Anspruch 10, wobei die innere Oberfläche des Behälters mit einem Metallkörper, der die Anode umgibt, elektrisch gekoppelt ist und wobei die leitende Beschichtung auf die innere Oberfläche des Metallkörpers aufgebracht ist.
Kondensator nach Anspruch 9, wobei der Kondensator eine Komponente einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung ist.
Implantierbare medizinische Vorrichtung, mit: einer Batterie (210) für die Versorgung mit Energie; und einem Kondensator (205), der mit der Batterie elektrisch gekoppelt ist, um die von der Batterie zugeführte Energie zu speichern; und wobei der Kondensator einen Elektrolyt (340), eine Anode (315) und eine Katode (310) aufweist, wobei die Katode eine leitende Beschichtung (505) besitzt, die eine chemisorbierte, elektrisch leitende Schicht (515) enthält, die zwischen ein Metallsubstrat und eine Schicht (520), die ein Gemisch aus Aktivkohle und einem Metalloxid enthält, eingefügt ist.
Implantierbare medizinische Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Anode ein Metall aus der Gruppe enthält, die Tantal, Aluminium, Niob, Zirkon und Titan umfasst.
Implantierbare medizinische Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Elektrolyt wenigstens eine Komponente aus der Gruppe enthält, die Schwefelsäurelösung, Ammoniumsalze, die in einem Wasser- und Glycolether-Gemisch gelöst sind, und Phosphorsäure umfasst.
Implantierbare medizinische Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei das Metalloxid eine Komponente aus der Gruppe enthält, die Silbervanadiumoxid, Kohlenstoffhexafluorid, Vanadiumoxid, Rutheniumoxid, Iridiumoxid, Manganoxid und Nickeloxid umfasst.
Implantierbare medizinische Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Kondensator ferner einen Behälter (305) aufweist und wobei die Anode und der Elektrolyt in dem Behälter angeordnet sind und der Behälter einen Teil der Katode bildet.
Implantierbare medizinische Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei der Kondensator einen Metallkörper enthält, der mit einer inneren Oberfläche des Behälters elektrisch gekoppelt ist, und der Metallkörper einen Teil der Katode bildet.
Implantierbare medizinische Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die leitende Beschichtung auf die innere Oberfläche des Metallkörpers aufgebracht ist.
Implantierbare medizinische Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die leitende Beschichtung auf die innere Oberfläche des Behälters aufgebracht ist.
Verfahren zum Herstellen eines Kondensators, das umfasst: Bereitstellen einer Anode; und Bereitstellen einer Katode, die ein Metallsubstrat besitzt, Beschichten des Substrats mit Kohlenstoff; Erhitzen des beschichteten Substrats in einer Inertgasatmosphäre auf etwa 600 °C oder alternativ Erhitzen des Substrats auf etwa 600 bis 800 °C in einer Kohlenwasserstoffatmosphäre, um eine chemisorbierte, elektrisch leitende Schicht zu schaffen, die zwischen das Metallsubstrat und eine Schicht, die ein Gemisch aus Aktivkohle und einem Metalloxid enthält, eingefügt ist; Erhitzen in Luft oder Sauerstoff auf etwa 300 °C, um die gesamte Struktur der leitenden Beschichtung zu aktivieren; und Bereitstellen eines Elektrolyts, der zwischen der Anode und der Katode angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Bereitstellen einer Anode ferner umfasst: Bereitstellen einer Anode, die ein Metall aus der Gruppe enthält, die Tantal, Aluminium, Niob, Zirkon und Titan enthält.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Bereitstellen eines Elektrolyts ferner umfasst: Bereitstellen eines Elektrolyts, der wenigstens eine Komponente aus der Gruppe enthält, die Schwefelsäurelösung, Ammoniumsalze, die in einem Wasser- und Glycolether-Gemisch gelöst sind, und Phosphorsäure umfasst.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Metalloxid eine Komponente aus der Gruppe enthält, die Silbervanadiumoxid, Kohlenstoffhexafluorid, Vanadiumoxid, Rutheniumoxid, Iridiumoxid, Manganoxid und Nickeloxid umfasst.