DE69701103T3 - Katalytisch aktive Gasdiffusionselektroden mit Faservliessubstrat - Google Patents

Katalytisch aktive Gasdiffusionselektroden mit Faservliessubstrat Download PDF

Info

Publication number
DE69701103T3
DE69701103T3 DE69701103T DE69701103T DE69701103T3 DE 69701103 T3 DE69701103 T3 DE 69701103T3 DE 69701103 T DE69701103 T DE 69701103T DE 69701103 T DE69701103 T DE 69701103T DE 69701103 T3 DE69701103 T3 DE 69701103T3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas diffusion
diffusion electrode
electrode according
catalyst
fibers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69701103T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69701103D1 (de
DE69701103T2 (de
Inventor
Jan Denton
John Malcolm Gascoyne
Robert John Potter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Johnson Matthey Hydrogen Technologies Ltd
Original Assignee
Johnson Matthey PLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=26308820&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=DE69701103(T3) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Priority claimed from GBGB9604191.8A external-priority patent/GB9604191D0/en
Priority claimed from GBGB9626802.4A external-priority patent/GB9626802D0/en
Application filed by Johnson Matthey PLC filed Critical Johnson Matthey PLC
Publication of DE69701103D1 publication Critical patent/DE69701103D1/de
Publication of DE69701103T2 publication Critical patent/DE69701103T2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69701103T3 publication Critical patent/DE69701103T3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8803—Supports for the deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/8807—Gas diffusion layers
    • 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
    • C25B11/02—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
    • C25B11/03—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form perforated or foraminous
    • C25B11/031—Porous electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8605—Porous electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8817—Treatment of supports before application of the catalytic active composition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/92—Metals of platinum group
    • H01M4/925—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers
    • H01M4/926—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers on carbon or graphite
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/92—Metals of platinum group
    • H01M4/928—Unsupported catalytic particles; loose particulate catalytic materials, e.g. in fluidised state
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M2004/8678—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells characterised by the polarity
    • H01M2004/8684—Negative electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M2004/8678—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells characterised by the polarity
    • H01M2004/8689—Positive electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0082—Organic polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/92—Metals of platinum group
    • H01M4/921—Alloys or mixtures with metallic elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue Gasdiffusionselektrodenstruktur, die in elektrochemischen Vorrichtungen, insbesondere Brennstoffzellen, verwendet werden kann, sowie ein Verfahren zur Herstellung der neuen Gasdiffusionselektrodenstruktur.
  • Elektrochemische Zellen umfassen stets auf ihrem fundamentalen Niveau einen festen oder flüssigen Elektrolyten und zwei Elektroden, die Anode und die Kathode, an denen die gewünschten elektrochemischen Reaktionen stattfinden. Gasdiffusionselektroden werden in einer Reihe von elektrochemischen Vorrichtungen verwendet, in denen ein gasförmiges Ausgangsmaterial und/oder Produkt in eine der Zellelektrodenstrukturen hineindiffundiert und/oder herausdiffundiert werden muß. Sie sind so ausgestaltet, daß der Kontakt zwischen dem Ausgangsmaterial und dem Elektrolyten optimiert ist, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu maximieren. Katalysatoren werden häufig in Gasdiffusionselektrodenstrukturen eingearbeitet, um die Geschwindigkeiten der gewünschten Elektrodenreaktionen zu erhöhen.
  • Gasdiffusionselektroden werden in zahlreichen unterschiedlichen elektrochemischen Vorrichtungen, einschließlich Metall/Luft-Batterien, elektrochemischen Gassensoren, bei der Elektrosynthese geeigneter chemischer Verbindungen und insbesondere in Brennstoffzellen verwendet.
  • Eine Brennstoffzelle ist eine Energieumwandlungsvorrichtung, die in wirksamer Weise die gespeicherte chemische Energie ihres Brennstoffs durch Vereinigen von entweder in Form von Gas gespeichertem Wasserstoff oder in Form einer Flüssigkeit oder eines Gases gespeichertem Methanol mit Sauerstoff unter Erzeugung von elektrischer Leistung in elektrische Energie umwandelt. Der Wasserstoff oder das Methanol werden an der Anode oxidiert und der Sauerstoff wird an der Kathode reduziert. Beide Elektroden sind solche vom Gasdiffusionstyp. Der Elektrolyt muß mit beiden Elektroden in Kontakt stehen und kann eine saure oder alkalische, flüssige oder feste Natur besitzen. Bei Protonenaustauschmembranbrennstoffzellen (PEMFC) handelt es sich bei dem Elektrolyten um eine feste protonenleitende Polymermembran im allgemeinen auf der Basis von Perfluorsulfonsäurematerialien, wobei die aus der Membran und den beiden Gasdiffusionselektroden gebildete vereinigte Struktur als Membranelektrodenanordnung (MEA) bekannt ist. Eine Anodengasdiffusionselektrode ist so ausgestaltet, daß sie porös ist und gewährleistet, daß das Ausgangsmaterial Wasserstoff oder Methanol von der dem Ausgangsmaterialbrennstoffzustrom ausgesetzten Elektrodenfläche in die Elektrode eindringt und durch die Dicke der Elektrode hindurch zu den Reaktionsstellen diffundiert, die Katalysatoren, üblicherweise auf Basis von Platinmetall enthalten, um die elektrochemische Oxidation von Wasserstoff oder Methanol zu maximieren. Die Anode ist auch so ausgestaltet, daß sie gewährleistet, daß der Elektrolyt durch die dem Elektrolyten ausgesetzte Elektrodenfläche eindringt und auch mit denselben Reaktionsstellen in Berührung gelangt. Bei sauren Elektrolyttypen sind Protonen das Produkt der Anodenreaktion, wobei diese anschließend in wirksamer Weise von den Anodenreaktionsstellen durch den Elektrolyten zu der kathodischen Gasdiffusionselektrode transportiert werden. Die Kathode ist auch so ausgestaltet, daß sie porös ist und gewährleistet, daß Sauerstoff oder Luft in die Elektrode eindringt und durch die Reaktions stellen diffundiert. Katalysatoren werden üblicherweise auch eingearbeitet, um die Reaktionsrate an den Kathodenreaktionsstellen, wo die Protonen mit Sauerstoff unter Bildung von Wasser vereinigt werden, zu maximieren. Das Produkt Wasser muß anschließend aus der Elektrodenstruktur herausdiffundieren. Die Struktur der Kathode muß so ausgestaltet sein, daß sie die wirksame Entfernung des Produkts Wasser ermöglicht. Wenn sich Wasser in der Elektrode anreichert, wird es für das Ausgangsmaterial Sauerstoff schwieriger, zu den Reaktionsstellen hin zu diffundieren, wodurch die Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle abnimmt.
  • Üblicherweise umfassen die Gasdiffusionselektroden der PEMFC und in der Tat anderer Vorrichtungen zahlreiche Komponenten und bestehen typischerweise aus einer, zwei oder sogar mehr Schichten dieser Komponenten. Typischerweise umfaßt die Gasdiffusionselektrode eine oder mehrere Katalysator enthaltende Schichten, die auf eine härtere poröse Substratschicht aufgetragen sind. Die Katalysator enthaltenden Schichten verbessern die gewünschten Elektrodenreaktionen und umfassen einen Katalysator, der aus einem eine große Oberfläche aufweisenden katalytischen Metall, häufig einem der Edelmetalle, insbesondere Platin, das sich entweder nicht auf einem Träger befindet (beispielsweise einem Metallschwarz (vgl. beispielsweise US-A-4 927 514, EP-A-0 357 077)) oder in einer eine sehr große Oberfläche aufweisenden Form, in der dieses katalytische Metall dispergiert ist und wobei das katalytische Metall sich auf einem eine große Oberfläche aufweisenden, elektrisch leitenden, gasporösen Ruß oder Graphit als Träger befindet (vgl. beispielsweise US-A-4 447 505), gebildet sein kann. Die Katalysatorkomponente kann ferner ein Nichtedelmetall, beispielsweise eines der Übergangsmetalle, sein. In Brennstoffzellen, die alkalische Elektrolyten verwenden, kann die kathodische Gasdiffusionselektrode Katalysatoren auf der Basis von makrocyclischen Verbindungen aus Cobalt umfassen (US-A-4 179 359, EP-A-0 512 713). Die Katalysatorschichten können ferner den eine große Oberfläche aufweisenden Ruß selbst ohne weitere Metallkatalysatoren umfassen. So wird beispielsweise in der EP-A-0 026 995 eine Katalysatorschicht für eine luftdepolarisierte Kathode in einer Chloralkalizelle beschrieben, die Rußteilchen umfaßt.
  • Die Katalysatorschichten umfassen ferner weitere nicht-katalytische Komponenten neben dem Katalysatormaterial, üblicherweise Polymermaterialien, die als Bindemittel wirken, um die Elektrodenschichten zusammenzuhalten und die ferner eine weitere Funktion bei der Steuerung der hydrophoben/hydrophilien Natur der Endstruktur besitzen können. Insbesondere bei der PEMFC können die Katalysatorschichten ferner weitere Polymermaterialien, beispielsweise protonenleitende Polymere, einschließlich Formen des protonenleitenden Elektrolyten selbst, umfassen, die häufig mit den Katalysatorkomponenten vermischt oder auf die Katalysator enthaltenden Schichten aus Lösungen des protonenleitenden Polymers aufgetragen sind.
  • Diese Katalysatorschichten werden üblicherweise zu geeigneten Gemischen der Komponenten verarbeitet und auf ein geeignetes poröses Substrat, beispielsweise leitende Kohlenstoffmaterialien, wie halbgraphitisierte Papiere, Gewebe oder Schäume, oder insbesondere im Falle von alka lischen Elektrolytsystemen in Form von Metallnetzen, wie Nickel oder nichtrostendem Stahl, oder im Falle von Sensoren verschiedene Formen von porösen PTFE-Folien abgeschieden. Bei der einen sauren Elektrolyten verwendenden PEMFC basiert das Substrat üblicherweise auf Kohlepapier oder Glasfasergewebematerialien (EP-A-0 026 995). Diese Materialien besitzen im allgemeinen eine hohe Schüttfaserdichte von mehr als 0,4 g/cm3. Die hauptsächliche Rolle des Substrats besteht darin, als physikalischer Träger für die Katalysator enthaltenden Schichten zu wirken und eine elektrisch leitende Struktur in direktem Kontakt mit der Katalysatorschicht bereitzustellen. Darüber hinaus gewährleistet es auch die Herstellung einer mechanisch stabilen Gasdiffusionselektrode.
  • Ein Hauptproblem bei herkömmlichen Gasdiffusionselektroden auf der Basis von Kohlefa serpapiersubstraten ist das Fehlen einer Biegsamkeit infolge des steifen Substrats, das typischerweise verwendet wird. Die herkömmlichen Elektroden werden folglich leicht bei der Handhabung beschädigt, was zu hohen Ausschußraten während des Elektroden- und MEA-Herstellungsverfahrens führt. Dies besitzt selbstverständlich eine Auswirkung auf die Kosten. Bei herkömmlichen Gasdiffusionselektroden auf der Basis von Glasfasergewebesubstraten stellt das Fehlen einer guten Maßbeständigkeit ein Problem dar, da das Gewebe leicht in die Richtungen der Planaren Hauptflächen (x- und y-Richtung) gestreckt werden kann. Dies macht die Herstellung von Elektroden und MEAs unter Verwendung dieser Substrate sehr schwierig und folglich teuer.
  • Folglich erfordert die Komplexität der herkömmlichen Gasdiffusionselektroden das Zusammenbringen einer Reihe von getrennten Komponenten, beispielsweise Substrat und Katalysatorschichten, was zu einem langwierigen Herstellungsverfahren führt, das eine Reihe von Stufen erfordert. Dies erhöht abermals die Kosten pro Einheit dieser Gasdiffusionselektroden auf Niveaus, die höher sind als sie gegenwärtig zur Herstellung von Anwendungen in Energieerzeugungsvorrichtungen, beispielsweise Brennstoffzellen, die kommerziell praktikabel sind, akzeptabel wären.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es folglich, eine Gasdiffusionselektrode mit einer besseren Maßbeständigkeit und Biegsamkeit, die folglich zu niedrigeren Kosten hergestellt werden kann, bereitzustellen. Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein besseres Herstellungsverfahren anzugeben, das große Zahlen von Elektroden und MEAs bei niedrigen Einheitskosten in hohen Anzahlen und in hoher Ausbeute herzustellen vermag.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist folglich eine Gasdiffusionselektrode, die eine biegsame, freistehende Katalysatorschicht umfasst, welche ein kontinuierliches nicht gewebtes Fasernetzwerk und eine polymere Substanz enthält, wobei der Katalysator im Fasernetzwerk eingebettet ist und die nicht gewebten Fasern mit einer oder mehreren polymeren Substanzen vorbeschichtet sind und wobei optional eine zweite oder mehrere Schichten auf die flexible, freistehende Katalysatorschicht aufgebracht ist. Allgemein besitzt das nichtgewebte Fasernetzwerk eine Dichte von weniger als 0,3 g/cm3, geeigneterweise von weniger als 0,2 g/cm3, und vorzugsweise von weniger als 0,1 g/cm3.
  • Die Fasern in der Matrix sind normalerweise willkürlich in x- und y-Richtung (in der Ebene) unter Bildung einer zweidimensionalen isotropen Struktur orientiert. Darüber hinaus erfolgt eine will kürliche Orientierung in z-Richtung (senkrecht zur Ebene) bei Einschluß sehr kurzer Fasern mit typischerweise Längen von ≤ 2 mm oder sehr dünnen Fasern, typischerweise mit Durchmessern von ≤ 1 μm. Es ist ferner möglich, in die Fasermatrix unter Verwendung längerer Fasern mit einer Länge von typischerweise ≥ 50 mm in der Zusammensetzung in Kombination mit einem beliebigen Verfahren zum Ablegen der Schicht, die auf das Gemisch eine gerichtete Kraft ausübt, beispielsweise einem Extrudieren oder einem Verfahren vom Papierherstellungstyp, einen anisotropen Charakter einzuführen. Zur erfindungsgemäßen Verwendung geeignete Fasern umfassen Kohlenstoff-, Glas-, Polymer-, Metall- oder keramische Fasern, vorzugsweise Kohlenstoffasern, Glasfasern, Metallfasern oder keramische Fasern mit typischerweise Durchmessern im Bereich von 0,2 μm bis 50 μm und Längen von 0,05 mm bis 300 mm, geeigneterweise von 0,5 mm bis 150 mm. Wenn neben Kohlenstoffasern und anderen elektrisch leitenden Fasern andere Fasern verwendet werden, ist es notwendig, daß die Katalysatorkomponente Kohlenstoff und gegebenenfalls eine oder mehrere weitere Katalysatorkomponenten, beispielsweise ein Metall oder ein auf Kohle aufgetragenes Metall, umfaßt, so daß die Endelektrodenstruktur elektrisch leitend ist.
  • Unter dem Ausdruck "Katalysator" wird hier und im folgenden ein Material verstanden, das die interessierende Reaktionsrate fördert oder verbessert, das jedoch durch die Reaktion unverändert erhalten bleibt. Die ausgewählte(n) Katalysatorkomponente(n) hängt (hängen) von der Anwendung ab, für die die Gasdiffusionselektrode vorgesehen ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Edelmetall oder ein Übergangsmetall in Form des Metalls oder Metalloxids entweder in nicht auf einen Träger aufgetragener Form oder in in dispergierter Form auf einen Kohlenstoffträger aufgetragenen Form, einen Kohlenstoffkomplex oder einen organischen Komplex in Form eines eine große Oberfläche aufweisenden, feinteiligen Pulvers oder Faser oder einer Kombination dieser Optionen handeln.
  • Die Polymersubstanzen wirken als Bindemittel, um die Elektrodenschicht zusammenzuhalten. In Abhängigkeit von der verwendeten Polymersubstanz kann diese auch dahingehend wirken, daß sie essentielle Elektrodenstruktureigenschaften, beispielsweise die Steuerung des Hydrophobie/Hydrophilie-Gleichgewichts, liefert. Beispiele für derartige Polymere umfassen Polytetrafluorethylen (PTFE), fluoriertes Ethylen/Propylen (FEP), Polyethylen, Polypropylen und Ethylen/Propylen. Das Polymermaterial kann ferner dahingehend wirken, daß es die Ionenleitungspfade in der Elektrode bereitstellt. Derartige protonenleitende Polymere sind beispielsweise die Perfluorsulfonsäurematerialien, die von E.I. DuPont de Nemours unter der Bezeichnung Nafion® hergestellt werden.
  • Gegenstand einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Gasdiffusionselektrode gemäß der obigen Beschreibung, wobei die Katalysatorkomponente aus einem oder mehreren Metallen oder ihren Oxiden in Form von feinteiligen, nicht auf einen Träger aufgetragenen Pulvern oder in Form von Metallen in dispergierter Form auf einem Kohlenstoffträger besteht. In geeigneter Weise kann es sich bei dem einen oder mehreren Metallen um ein Edelmetall (Pt, Pd, Ru, Rh, Ir, Os, Au und Ag) oder ein Übergangsmetall, das aus den Gruppen IVB, VB, VIB, VIIB, VIII, IB oder IIB des Periodensystems in "Handbook of Chemistry and Physics", 64. Ausgabe, CRC Press ausgewählt ist, oder eine Kombination oder Legierung hiervon handeln. Vorzugsweise besteht das eine oder die mehreren Metalle aus einem Edelmetall, insbesondere Pt, oder einer Legierung hiervon.
  • Gegenstand einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Gasdiffu sionselektrode gemäß der obigen Beschreibung, wobei die Katalysatorkomponente aus einem oder mehreren Rußen besteht.
  • Ein Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine freistehende, formstabile und hochbiegsame Gasdiffusionselektrode erhalten wird. Der Fall einer Beschädigung der Elektrode bei der Handhabung während der Herstellung ist folglich minimiert, so daß die Zahl der fehlerhaften oder Ausschußelektroden und folglich die Kosten verringert sind. Ferner sind die intrinsischen Materialkosten gegenüber Kohlepapier oder Glasfasergeweben deutlich geringer. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Elektrode einem kontinuierlichen Herstellungsverfahren in großen Mengen aufgrund ihrer hohen Maßbeständigkeit besser zugänglich.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Gasdiffusionselektroden ist die verbesserte Leistungsfähigkeit infolge der geringeren Massetransportverluste. Während des Betriebs der PEM-Brennstoffzelle wird das Produkt Wasser an der Kathode gebildet. Dies muß in wirksamer Weise aus der Elektrodenstruktur entfernt werden, so daß es sich nicht in der Struktur anreichert und eine weitere Sauerstoffdiffusion (Massentransport) zu den Reaktionsstellen behindert. Bei herkömmlichen Elektroden kann dies nicht in vollständiger Weise erreicht werden, so daß es schwierig wird, die Zelle in wirksamer Weise bei hohen Stromdichten zu betreiben, was zur Verbesserung der Energiedichte ein wünschenswertes Ziel wäre. Die Anwesenheit von Fasern in den Katalysatorschichten kann dabei helfen, die Wirksamkeit der Entfernung des Produkts Wasser von den Katalysatorstellen, wo es gebildet wird, in den Aus- gangsmaterialgasstrom, wo es durch den Ausgangsmaterialgasstrom aus der Zelle heraustransportiert wird, zu verbessern. Folglich ist Gegenstand einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung eine zur Verwendung in elektrochemischen Zellen geeignete Gasdiffusionselektrode, die einen Stromkollektor und eine Katalysatorstruktur umfaßt und dadurch gekennzeichnet ist, daß in der den Katalysator enthaltenden Schicht ein kontinuierliches Netzwerk aus Fasern für einen Zweiwegetransport verteilt ist.
  • Die erfindungsgemäßen Gasdiffusionselektroden eignen sich für eine Herstellung zu niedrigen Kosten. Die Elektroden können nach einem von zwei allgemeinen Verfahren hergestellt werden.
  • Die Elektroden können durch Nehmen eines vorgeformten nicht gewebten Fasermaterials, Vorbeschichtung der nicht gewebten Fasern mit einer oder mehreren polymeren Substanzen und Applizieren der den Katalysator und Polymermaterialien umfassenden Katalysatorschichten hergestellt werden. Dies kann nach einer beliebigen Anzahl von Beschichtungsverfahren, beispielsweise Bedrucken, Auftragen mit Walzen, mit einem K-Stabverfahren oder mit einem Rakelverfahren, erfolgen.
  • Ein zweites Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gasdiffusionselektrode, das einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt, umfasst das Vermischen der Fasern mit mindestens einer Katalysatorkomponente und einer Polymersubstanz und das anschließende Herstellen der Gasdiffusionselektrode durch angepaßtes Durchführen eines kontinuierlichen Herstellungsverfahrens, beispielsweise eines Papierherstellungsverfahrens, Kalandrierverfahrens oder Extrudierverfahrens.
  • Beispielsweise werden bei einem Verfahren auf der Basis der Papierherstellungstechnik die Fasern in Wasser mit mindestens einer Katalysatorkomponente und einer Polymersubstanz unter Bildung einer verdünnten Aufschlämmung dispergiert und anschließend durch kontrollierte Abscheidung der Aufschlämmung auf einem sich bewegenden Siebbett eine kontinuierliche Struktur hergestellt, worauf die Feststoffe entwässert und die faserhaltige Schicht nach einem geeigneten Zeit/Druck/Temperatur-Plan getrocknet/verdichtet werden.
  • Ein Hauptvorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Gasdiffusionselektrode in einer geringeren Anzahl von Schritten unter Verwendung kontinuierlicher Herstellungstechniken, beispielsweise herkömmlicher Papierherstellungstechniken, hergestellt wird, wodurch die Herstellung kosteneffizienter und kommerziell durchführbar wird. Unter Verwendung herkömmlicher Papierherstellungstechniken werden die Fasern in Form einer verdünnten Aufschlämmung in Wasser mit der Katalysatorkomponente und der Polymersubstanz dispergiert, worauf die verdünnte Aufschlämmung anschließend zu einem nichtgewebten Vlies mit einer in das Vlies eingebetteten Katalysatorkomponente abgeschieden und ausgebildet werden kann. Das Vlies kann in fortlaufenden Längen hergestellt werden.
  • Dies besitzt den Vorteil, daß die Gasdiffusionselektrode in sehr großen Mengen in minimal einfachster Weise und sehr kosteneffektiv hergestellt werden kann.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß es möglich ist, zwei oder mehr Schichten (mindestens eine der Schichten besteht aus einer erfindungsgemäßen Elektrode) zu vereinigen, wobei eine mehrschichtige Gasdiffusionselektrodenstruktur mit derselben Geschwindigkeit, wie eine einzelne Schicht, hergestellt werden kann.
  • Ein weiterer, durch diesen Typ von Matrixstruktur und die Herstellungsverfahren erreichter Vorteil besteht darin, daß der Einbau der Polymermaterialien in die Struktur, anders als bei Überzügen, die auf herkömmliche Materialien, beispielsweise Kohlefaserpapier und Gewebe, bei dem das applizierte Polymer alle verfügbaren Oberflächen beschichtet, aufgebracht werden, sorgfältig gesteuert werden kann. Die Fasern sind vorbeschichtet und auch die Katalysatorkomponenten können mit dem geeigneten Polymer oder den geeigneten Polymeren in der gewünschten Beladungsmenge vorbeschichtet sein, so dass man eine Struktur erhält, die eine beliebige Zahl von Polymertypen enthält, welche sich jeweils an speziellen Bereichen der Struktur befinden. Dies eröffnet die Möglichkeit, die hydrophobe/hydrophile Natur der Matrix maßzuschneidern, um bessere Leistungsfähigkeitseigenschaften zu erreichen. Der Einbau von Protonenaustauschpolymeren in die Struktur wird ferner in einfacher Weise erleichtert, wie dies auch für den Einbau thermoplastischer Polymermaterialien zum Heißformen der Elektroden zu speziellen Formen der Fall ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Membranelektrodenanordnung und ein Verfahren zur Herstellung hiervon, wobei eine oder beide der Elektroden erfindungsgemäße Gasdiffusions elektroden sind. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Brennstoffzelle und ein Verfahren zur Herstellung hiervon, wobei mindestens eine erfindungsgemäße Gasdiffusionselektrode enthalten ist.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Verwendung der Gasdiffusionselektrode in einer Brennstoffzelle begrenzt. Vielmehr fällt jede beliebige elektrochemische Vorrichtung, die eine Gasdiffusionselektrode gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt, unter den Umfang der vorliegenden Erfindung.
  • Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand eines Beispiels beschrieben, das in keiner Weise beschränkend aufzufassen ist.
  • Die erfindungsgemäßen Materialien können entweder als Anode oder als Kathode und in der Tat sowohl als Anode als auch als Kathode in den elektrochemischen Zellen der speziellen Anwendung verwendet werden. In den folgenden Beispielen werden die Elektroden als Kathode in Membranelektrodenanordnungen (MEAs) eingebaut und in einer Protonenaustauschmembranbrennstoffzelle mit Wasserstoff als Anodenbrennstoff und Luft oder reinem Sauerstoff als Kathodenoxidationsmittel bewertet. An der Kathode findet der Großteil der Zelleistungsfähigkeits (Spannungs)-Verluste in Zellen, die mit Wasserstoff als Brennstoff betrieben werden, statt. Die MEAs wurden durch Heißpressen der Anode und Kathode gegen die jeweilige Fläche der festen protonenleitenden Elektrolytmembran gemäß üblicher Praxis auf dem einschlägigen Fachgebiet hergestellt.
  • Die Anoden waren solche vom eher herkömmlichen Typ, die gegenwärtig in breitem Maße in einer PEMFC eingesetzt werden. Sie umfaßten ein herkömmliches vortefloniertes starres leitendes Kohlefasermaterialpapiersubstrat (Toray TGP-H-090, erhältlich von Toray Industries Inc., Tokio, Japan), auf das eine Schicht aus einem 20 Gew.-% Platin und 10 Gew.-% Ruthenium umfassenden Katalysator (aufgetragen auf Cabot Vulcan XC72R (von Johnson Matthey Inc., New Jersey, USA)) mit einer Elektrodenplatinbeladung von 0,25 mg/cm2 geometrische Fläche der Elektrode appliziert wurde. Die MEAs wurden in einer PEMFC-Einzelzelle mit einer elektrochemisch aktiven geometrischen Fläche von 50 cm2 bewertet. Die Einzelzelle bestand aus Graphitplatten, in die Strömungsplatten gedruckt waren, um Ausgangsmaterialgase und Benetzungswasser zu verteilen und um Produkte zu entfernen. Die MEA befand sich zwischen den Strömungsplatten. Der Betrieb der Einzelzelle wurde von einem für diesen Zweck gebauten Teststationsgerät (von Globe Tech, Bryans, Texas, USA) gesteuert. Die "Leistungsfähigkeit" der Brennstoffzelle wurde durch Messen der Spannung und Stromdichtebeziehung nach einem Standardbetriebsverfahren bestimmt. Sofern nicht anders angegeben, waren diese Bedingungen typische, d.h. die Reaktionsgaseinlaßtemperatur betrug 80°C, der Druck sowohl des Anoden- als auch des Kathodenausgangsmaterialgases betrug 3 Atmosphären und die Ausgangsmaterialstöchiometrie betrug 1,5 für Wasserstoff und 2,0 für Luft.
  • BEISPIEL 1
  • Eine erste teilchenförmige Katalysatorkomponente wurde durch Dispergieren von 50 Gew.-Teilen Ruß (Shawinigan-Schwarz, von Chevron Chemicals, Houston, Texas, USA) in 1200 Teilen entmineralisiertem Wasser hergestellt. Diese wurde mit 6 Gew.-Teilen Polytetrafluorethylen (PTFE) in Form einer Dispersion in Wasser (ICI Fluon GP1, 64 Gew.-% Feststoffsuspension) versetzt, worauf das Gemisch verrührt wurde, um die PTFE-Teilchen in dem Kohlenstoffkatalysatormaterial mitzubewegen. Die Aufschlämmung wurde unter Verwendung eines Hochscherungsmischers redispergiert, um ein weiches Gemisch herzustellen.
  • Ein zweites teilchenförmiges Katalysatormaterial wurde durch Dispergieren von 100 Gew.-Teilen eines 40 Gew.-% Platin aufweisenden Katalysators, der auf Ruß aufgetragen war (Johnson Matthey FC-40), in 30 Teilen einer 9,5%igen Dispersion von Nafion EW 1100 (E.I. DuPont De Nemours & Co.) in Wasser (hergestellt gemäß den in der EP-A-0 731 520 beschriebenen Verfahren) hergestellt. Der teilchenförmige Katalysator wurde unter Verwendung eines Hochscherungsmischers dispergiert, um ein gleichmäßiges Gemisch herzustellen.
  • Als vorgeformte, nichtgewebte Kohlefaserstruktur wurde eine Kohlefasermatte mit einer Dichte von 17 g/m2 (entspricht 0,07 g/cm3) (bezogen in Form von Optimat 203 von Technical Fibre Products, Kendal, Cumbria, GB verwendet). Diese wurde mit PTFE durch fünfminütiges Einweichen in einer Lösung aus 120 Gew.-Teilen GP1-PTFE-Emulsion in 2100 Gew.-Teilen Wasser und anschließendes Abtropfenlassen und Trocknen vorbeschichtet. Die beschichtete Kohlefasermatte wurde an Luft auf 350°C erwärmt, um den PTFE zu sintern.
  • Die erfindungsgemäße Elektrode wurde durch Verpressen des ersten teilchenförmigen Katalysatormaterials zu einer nichtgewebten Kohlefaserstruktur unter Verwendung eines Vakuumbetts zur Entfernung des Wassers und Ziehen des teilchenförmigen Katalysatormaterials zu der Struktur hergestellt. Man erreichte eine Gesamtfüllung von 11,7 g Shawinigan-Kohlenstoff pro cm2 geometrische Fläche Kohlefaserpapiers. Die erhaltene Folie wurde bei 260°C und 150 lb pro Sq. Inch 2 min verpreßt, um die Struktur zu verdichten. Eine Schicht des zweiten teilchenförmigen Katalysatormaterials wurde anschließend auf eine Fläche der gefüllten nichtgewebten Struktur appliziert, um eine Platinbeladung von 0,76 mg/cm2 geometrischer Fläche in der verbleibenden Kohlefaserstruktur zu erhalten, worauf das Ganze bei 200 lb pro Sq. Inch verpreßt wurde, um die Schicht zu verdichten.
  • Die Elektrode bildete die Kathode einer MEA, wobei die Fläche der die Platinkatalysatorkomponente umfassenden Elektrode an die Membranelektrolytfläche gebunden war. Die verwendete Membran war eine DuPont Nafion 112. Die Ergebnisse der Einzelzelle sind in 1 dargestellt. Sie zeigen, daß mit der MEA, die die billigere, leichter herstellbare erfindungsgemäße Elektrode umfaßt, gute Zelleistungsfähigkeiten erhalten wurden. Beim Betrieb mit reinem Sauerstoff wurden sehr hohe Stromdichten über 2,0 A/cm2 erreicht. Für die meisten praktischen Anwendungen der PEMFC ist das Oxidationsmittel Luft, wobei diese Anwendungen fordern, daß mindestens eine Stromdichte von 500 mA/cm2 erreicht wird. Wie in der Figur veranschaulicht, wurden Stromdichten bis zu 1,0 A/cm2 erreicht, wobei die Ergebnisse Leistungsfähigkeiten darstellen, die typisch für eine zufriedenstellend arbeitende MEA sind. Es ist erwähnenswert, daß bei Betrieb mit Luft die Zellspannung dazu neigte, rascher abzunehmen, als sich die Stromdichte auf 1,0 A/cm2 erhöhte, verglichen mit den Daten von reinem Sauerstoff. Dies ist ein Beispiel für eine Zellspannungsabnahme infolge eines Massentransportverlustes in Relation mit der Leichtigkeit, mit der das Ausgangsmaterial Sauerstoff in Luft zu den Elektrodenreaktionsstellen diffundieren kann. Dies ist auch ein typisches Charakteristikum von Auftragungen des Zellstroms gegen die Spannung, wie sie bei herkömmlichen MEAs beobachtet werden, die mit Elektroden hergestellt wurden, die leitende Substrate, wie hochdichtes Kohlefaserpapier, umfassen.
  • BEISPIEL 2
  • Ein erstes teilchenförmiges Katalysatormaterial wurde durch Dispergieren von 80 Gew.-Teilen Shawinigan-Ruß in 1200 Teilen Wasser hergestellt. Dieses wurde mit 20 Gew.-Teilen Polytetrafluorethylenfeststoffen (PTFE) in Form einer Dispersion in Wasser (ICI Fluon GP1, 64 Gew.-% Feststoffsuspension) versetzt, worauf das Gemisch gerührt wurde, um die PTFE-Teilchen in dem Kohlenstoffkatalysatormaterial mitzuführen. Die Aufschlämmung wurde unter Verwendung eines Hochscherungsmischers redispergiert, um ein gleichmäßiges Gemisch herzustellen.
  • Geschnittene Kohlefasern (Typ RK 10 von RK Carbon Fibres Ltd., GB) mit einer Faserlänge von 37 mm wurden mit der GP1-Polytetrafluorethylendispersion in Wasser behandelt, um einen 7 gew.-%igen Überzug auf den Fasern zu erhalten. Weitere RK 10-Fasern einer Länge von 12 mm bzw. 1 mm wurden in ähnlicher Weise behandelt.
  • Das 1,25 g festes Material (Kohlenstoff- und PTFE-Komponenten) umfassende teilchenförmige Katalysatorgemisch wurde unter Vermischen in entmineralisiertem Wasser (500 cm3) zusammen mit 0,0105 g der 37 mm langen teflonierten Fasern, 0,089 g der 12 mm langen teflonierten Fasern und 0,43 g der 1 mm langen teflonierten Fasern, 0,0485 g Glasmikrofasern (Evanite 608 von Evanite Fibre Corporation, Corvallis, Oregon, USA) und 0,036 g Polyvinylalkoholpulver (BDH Chemicals, Poole, Dorset, GB) dispergiert. Eine erfindungsgemäße Elektrode wurde aus dem erhaltenen Gemisch in einem Einstufenverfahren basierend auf den Prinzipien der Papierherstellungstechnologie in Form einer Folie einer Größe von 214 cm2 in einem Standard-SCA-Folienherstellungsgerät (AB Lorentzen & Wettre, Box 4, S-163 93 Stockholm, Schweden) hergestellt. Die Folie wurde bei 100°C an Luft getrocknet und anschließend an Luft bei einer Temperatur von mehr als 350°C gebrannt.
  • Eine zweite Schicht eines zweiten teilchenförmigen Katalysatormaterials wurde durch Applizieren einer 40 Gew.-% Platinkatalysator, der sich auf Ruß (Johnson Matthey FC-40) als Träger befand, umfassenden Druckfarbe in einer 9,5%igen Dispersion von Nafion EW 1100 (E.I. DuPont De Nemours % Co.) in Wasser (hergestellt gemäß dem in der EP-A-0 73l 520 beschriebenen Verfahren) auf eine Optimat-203-Kohlefasermatte einer Dichte von 10 g/m2 ausgeformt und bei 100°C an Luft getrocknet. Die Platinbeladung betrug 0,78 mg/cm2 geometrische Fläche der Kohlefasermatte.
  • Die den zweiten Katalysator enthaltende Elektrodenschicht wurde auf eine Fläche der ersten Elektrodenschicht appliziert, worauf die Schichten bei 200 lb pro Sq. Inch verpreßt wurden, um die Schichten zu verdichten. Die vereinigten zwei Elektrodenschichten bildeten die Kathode einer MEA, wobei die den Platinkatalysator enthaltende Fläche der Kathode an die Membranelektrolytfläche gebunden war. Bei dem Membranelektrolyt handelte es sich um Nafion 115. Die Ergebnisse der Einzelzelle sind in 2 dargestellt.
  • BEISPIEL 3
  • Die Herstellung der Kathode gemäß Beschreibung in Beispiel 2 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß der Glasmikrofasergehalt (Evanite 648) in dem Gemisch des ersten teilchenförmigen Katalysators auf 0,097 g erhöht wurde. Die MEA wurde gemäß Beschreibung in Beispiel 2 hergestellt. Die Ergebnisse der Einzelzelle sind in 2 dargestellt.
  • BEISPIEL 4
  • Ein erstes teilchenförmiges Katalysatormaterial wurde gemäß Beschreibung beim ersten teilchenförmigen Material in Beispiel 2 hergestellt. Ein zweites teilchenförmiges Katalysatormaterial wurde durch Dispergieren von 85 Gew.-Teilen Ruß (Vulcan XC72R von Cabot Corp., Billerica, Mass., USA) in 1200 Teilen Wasser hergestellt. Diese Dispersion wurde mit 15 Gew.-Teilen Polytetrafluorethylenfeststoff(aus der GP1-Lösung) versetzt, worauf das Gemisch verrührt wurde, um die PTFE-Teilchen in dem Kohlenstoffkatalysatormaterial mitzuführen. Die Aufschlämmung wurde unter Verwendung eines Hochscherungsmischers redispergiert, um ein gleichmäßiges Gemisch herzustellen.
  • Ein Gemisch aus 7,8 g des ersten teilchenförmigen Katalysatorgemisches (entspricht 0,603 g Feststoffen) wurde mit einem Gemisch aus 7,8 g des zweiten teilchenförmigen Katalysatorgemisches (entspricht 0,603 g Feststoffen) in Wasser (504 cm3) zusammen mit 0,0105 g der 37 mm langen teflonierten Fasern, 0,089 g der 12 mm langen teflonierten Fasern und 0,43 g der 1 mm langen teflonierten Fasern, 0,097 g Glasmikrofasern (Evanite 608) und 0,036 g Polyvinyialkoholpulver (BDH) unter Verwendung eines Blendermischers dispergiert. Eine erfindungsgemäße Elektrode wurde aus dem erhaltenen Gemisch in einem Einstufenverfahren basierend auf den Prinzipien der Papierherstellungstechnologie in Form einer Folie einer Größe von 214 cm2 in einem Standard-SCA-Folienformgerät (AB Lorentzen § Wettre, Box 4, S-163 93 Stockholm, Schweden) hergestellt. Die Folie wurde bei 100°C luftgetrocknet und anschließend an Luft bei einer Temperatur von mehr als 350°C gebrannt.
  • Eine weitere Kathodenelektrodenschicht, die ein Platinkatalysatormaterial umfaßte, wurde gemäß Beschreibung in Beispiel 2 hergestellt. Die vollständige Kathode und die MEA wurden gemäß Beschreibung in Beispiel 2 hergestellt. Die Ergebnisse der Einzelzelle beim Betrieb an Luft sind in 2 dargestellt. Die Beispiele 2, 3 und 4, in denen die erfindungsgemäßen Elektroden im Rahmen einer noch kostengünstigeren und einfacher durchführbaren einzelnen Verfahrensstufe durch Einarbeiten der Katalysatorkomponenten in den nichtgewebten Fasermaterialien hergestellt wurden, lieferten abermals MEAs mit sehr akzeptablen Strom/Spannungs-Leistungsfähigkeitseigenschaften. Ein Vergleich der Beispiele 2 und 3 zeigt, daß die Hochstromdichteleistungsfähigkeit deutlich durch die Zusammensetzung des zur Herstellung der Elektrode verwendeten Fasergemisches beeinflußt wurde, wobei das Beispiel 3 die bessere Hochstromdichteleistungsfähigkeit infolge der besseren Massentransporteigenschaften zeigt. Dieses Merkmal der Elektrode ist für Anwendungen der PEMFC in motorbetriebenen Fahrzeugen besonders wichtig, in denen ein Zellenbetrieb bei stetig höheren Stromdichten ein Erfordernis zur Verringerung der Größe, des Gewichts und der Kosten des Brennstoffzellenstapels ist.

Claims (21)

  1. Gasdiffusionselektrode, die eine biegsame, freistehende Katalysatorschicht umfasst, welche ein kontinuierliches nicht gewebtes Fasernetzwerk und eine polymere Substanz enthält, wobei der Katalysator im Fasernetzwerk eingebettet ist und die nicht gewebten Fasern mit einer oder mehreren polymeren Substanzen vorbeschichtet sind und wobei optional eine zweite oder mehrere Schichten auf die flexible, freistehende Katalysatorschicht aufgebracht ist.
  2. Gasdiffusionselektrode mit einer flexiblen freistehenden Schicht, die ein Gemisch aus (a) nichtgewebten Fasern; (b) einem oder mehreren Katalysatormaterialien und (c) einer oder mehreren polymeren Substanzen umfasst; wobei der Katalysator im Fasernetzwerk eingebettet ist und die nicht gewebten Fasern mit einer oder mehreren polymeren Substanzen vorbeschichtet sind und wobei optional eine zweite oder mehrere Schichten auf die flexible, freistehende Katalysatorschicht aufgebracht ist.
  3. Gasdiffusionselektrode nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Dichte des nichtgewebten Netzwerks der Fasern kleiner als 0,3 g/cm3 ist.
  4. Gasdiffusionselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dichte des nichtgewebten Netzwerks der Fasern kleiner als 0,1 g/cm3 ist.
  5. Gasdiffusionselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nichtgewebten Fasern einen Durchmesser von 0,2 μm bis 50 μm aufweisen.
  6. Gasdiffusionselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nichtgewebten Fasern 0,05 mm bis 300 mm lang sind.
  7. Gasdiffusionselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nichtgewebten Fasern an eine oder mehrere Polymersubstanzen unter Bildung einer flexiblen Matrix gebunden sind.
  8. Gasdiffusionselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das eine oder die mehreren Katalysatormaterial(ien) mit einer oder mehr Polymersubstanzen kombiniert ist bzw. sind.
  9. Gasdiffusionselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nichtgewebten Fasern mit einer oder mehr Polymersubstanzen vorbeschichtet sind.
  10. Gasdiffusionselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nichtgewebten Fasern Kohlefasern sind.
  11. Gasdiffusionselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das (die) Katalysatormaterial(ien) aus einem oder mehreren Metallen oder einem Metalloxid hiervon in Form eines feinteiligen, nicht auf einem Träger befindlichen Pulvers oder in Form eines Metalls in dispergierter Form auf einem Kohleträger besteht (bestehen).
  12. Gasdiffusionselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das (die) Katalysatormaterial(ien) aus einem oder mehreren Edelmetallen oder einem Übergangsmetall oder einer Kombination oder Legierung hiervon besteht (bestehen).
  13. Gasdiffusionselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das (die) Katalysatormaterial(ien) aus Ruß besteht (bestehen) oder Ruß umfaßt (umfassen).
  14. Gasdiffusionselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine zweite Katalysatorschicht umfaßt, die auf die flexible freistehende Katalysatorschicht appliziert ist.
  15. Gasdiffusionselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine zweite Katalysatorschicht umfaßt, die auf die flexible, freistehende Katalysatorschicht appliziert ist, wobei die zweite Schicht ein oder mehrere Metalle oder ein Oxid hiervon in Form eines nicht auf einen Träger aufgetragenen feinteiligen Pulvers oder eines oder mehrere Metalle in dispergierter Form auf einem Kohlenstoffträger umfaßt.
  16. Gasdiffusionselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine zweite Katalysatorschicht umfaßt, die auf die flexible freistehende Katalysatorschicht appliziert ist, wobei die zweite Schicht ein oder mehrere Edelmetalle oder ein Übergangsmetall oder eine Kombination oder Legierung hiervon umfaßt.
  17. Gasdiffusionselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine zweite oder mehr Schichten umfaßt, die auf die flexible freistehende Schicht appliziert sind, wobei mindestens die zweite Schicht ein auf Ruß als Träger aufgetragenes teilchenförmiges Metall in einer Polymerdispersion umfaßt.
  18. Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche durch Vermischen der Fasern mit mindestens einer Katalysatorkomponente oder einer Polymersubstanz und anschließendes Ausbilden der Gasdiffusionselektrode durch angepaßtes Durchführen eines kontinuierlichen Herstellungsverfahrens.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das kontinuierliche Herstellungsverfahren auf einer Papierherstellungstechnologie basiert.
  20. Membranelektrodenanordnung, wobei eine oder beide der Gasdiffusionselektroden aus einer Elektrode gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 besteht (bestehen).
  21. Brennstoffzelle mit einer Gasdiffusionselektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 17.
DE69701103T 1996-02-28 1997-02-13 Katalytisch aktive Gasdiffusionselektroden mit Faservliessubstrat Expired - Lifetime DE69701103T3 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB9604191.8A GB9604191D0 (en) 1996-02-28 1996-02-28 Water transport in electrodes
GB9604191 1996-02-28
GBGB9626802.4A GB9626802D0 (en) 1996-12-23 1996-12-23 Gas diffusion electrodes
GB9626802 1996-12-23

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE69701103D1 DE69701103D1 (de) 2000-02-17
DE69701103T2 DE69701103T2 (de) 2000-06-15
DE69701103T3 true DE69701103T3 (de) 2006-02-02

Family

ID=26308820

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69701103T Expired - Lifetime DE69701103T3 (de) 1996-02-28 1997-02-13 Katalytisch aktive Gasdiffusionselektroden mit Faservliessubstrat
DE69709784T Expired - Fee Related DE69709784T2 (de) 1996-02-28 1997-02-13 Verwendung von katalytisch aktiven Gasdiffusionselektroden mit Faservliessubstrat in einer Direkt-Methanol-Brennstoffzelle

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69709784T Expired - Fee Related DE69709784T2 (de) 1996-02-28 1997-02-13 Verwendung von katalytisch aktiven Gasdiffusionselektroden mit Faservliessubstrat in einer Direkt-Methanol-Brennstoffzelle

Country Status (8)

Country Link
US (2) US5865968A (de)
EP (2) EP0942482B1 (de)
JP (1) JP3576739B2 (de)
AU (1) AU717536B2 (de)
BR (1) BR9701086A (de)
CA (1) CA2198553C (de)
DE (2) DE69701103T3 (de)
ES (1) ES2141578T3 (de)

Families Citing this family (90)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3583897B2 (ja) * 1997-04-11 2004-11-04 三洋電機株式会社 燃料電池
GB9708365D0 (en) * 1997-04-25 1997-06-18 Johnson Matthey Plc Proton conducting membranes
US6103077A (en) * 1998-01-02 2000-08-15 De Nora S.P.A. Structures and methods of manufacture for gas diffusion electrodes and electrode components
JPH11204114A (ja) * 1998-01-20 1999-07-30 Daikin Ind Ltd 電極材料
GB2337150B (en) * 1998-05-07 2000-09-27 Nat Power Plc Carbon based electrodes
EP1009048A4 (de) * 1998-05-27 2002-09-04 Toray Industries Kohlenstoff-faser-papier für feste polymer-brennstoffzellen
DE19837669A1 (de) * 1998-08-20 2000-03-09 Degussa Katalysatorschicht für Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzellen
GB9822576D0 (en) * 1998-10-16 1998-12-09 Johnson Matthey Plc Membrane
DE60036610T2 (de) * 1999-01-22 2008-07-24 University Of Southern California, Los Angeles Verbesserter membranelektrodenaufbau für brennstoffzelle
GB9903320D0 (en) * 1999-02-15 1999-04-07 Johnson Matthey Plc Substrates
GB9905950D0 (en) 1999-03-16 1999-05-05 Johnson Matthey Plc Substrates
GB9914023D0 (en) 1999-06-17 1999-08-18 Johnson Matthey Plc Gas diffusion substrate and electrode
GB9914492D0 (en) * 1999-06-22 1999-08-25 Johnson Matthey Plc Non-woven fibre webs
GB9914499D0 (en) * 1999-06-22 1999-08-25 Johnson Matthey Plc Non-woven fibre webs
EP1114479B1 (de) 1999-07-07 2013-03-27 SGL Carbon SE Elektrodensubstrat für preiswert hergestellte elektrochemische zellen
JP4433518B2 (ja) * 1999-07-30 2010-03-17 アイシン精機株式会社 固体高分子電解質型燃料電池
US6479188B1 (en) 1999-10-13 2002-11-12 The Gillette Company Cathode tube and method of making the same
AU3263001A (en) 1999-11-17 2001-05-30 Neah Power Systems, Inc. Fuel cells having silicon substrates and/or sol-gel derived support structures
US6666961B1 (en) 1999-11-18 2003-12-23 Proton Energy Systems, Inc. High differential pressure electrochemical cell
CN1307376A (zh) 2000-01-27 2001-08-08 钟馨稼 一种可反复充放电的铬氟锂固体动力电池
US6713034B2 (en) * 2000-01-27 2004-03-30 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Porous carbon electrode material, method for manufacturing the same, and carbon fiber paper
GB0006429D0 (en) 2000-03-17 2000-05-03 Johnson Matthey Plc Electrochemical cell
JP4470271B2 (ja) * 2000-03-31 2010-06-02 株式会社エクォス・リサーチ 燃料電池および燃料電池装置
US6949308B2 (en) 2000-04-17 2005-09-27 Johnson Matthey Public Limited Company Gas diffusion substrate
DE10027339A1 (de) * 2000-06-02 2001-12-06 Bayer Ag Dimensionsstabile Gasdiffusionselektrode
GB0016752D0 (en) 2000-07-08 2000-08-30 Johnson Matthey Plc Electrochemical structure
GB0016750D0 (en) * 2000-07-08 2000-08-30 Johnson Matthey Plc Improved material for electrode manufacture
AU2001279308A1 (en) * 2000-07-25 2002-02-05 Apollo Energy Systems, Incorporated Electrodes for alkaline fuel cells with circulating electrolyte
US6740220B1 (en) * 2000-07-28 2004-05-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Electrocatalytic cathode device of palladium and iridium on a high density or porous carbon support and a method for making such a cathode
DE10050512A1 (de) 2000-10-11 2002-05-23 Freudenberg Carl Kg Leitfähiger Vliesstoff
DE10052190B4 (de) * 2000-10-21 2009-10-22 BDF IP Holdings Ltd., Vancouver Gasdiffusionselektrode, Membranelektrodenanordnung, Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionselektrode und Verwendung einer Membranelektrodenanordnung
GB0027119D0 (en) * 2000-11-07 2000-12-20 Johnson Matthey Plc Gas diffusion substrate
US6733639B2 (en) * 2000-11-13 2004-05-11 Akzo Nobel N.V. Electrode
US7047273B2 (en) 2000-11-28 2006-05-16 Navic Systems, Inc. Load balancing in set top cable box environment
CA2434086A1 (en) * 2001-01-16 2002-07-18 Showa Denko K.K. Catalyst composition for cell, gas diffusion layer, and fuel cell comprising the same
US20030091891A1 (en) * 2001-01-16 2003-05-15 Tomoaki Yoshida Catalyst composition for cell, gas diffusion layer, and fuel cell comprising the same
US6797422B2 (en) 2001-01-25 2004-09-28 Gas Technology Institute Air-breathing direct methanol fuel cell with metal foam current collectors
TW541744B (en) * 2001-02-23 2003-07-11 Evionyx Inc Fibrous electrode for a metal air electrochemical cell
ITMI20010402A1 (it) * 2001-02-28 2002-08-28 De Nora Elettrodi Spa Nuova composizione elettrocatalitica per catodo depolarizzato ad ossigeno
US6500319B2 (en) * 2001-04-05 2002-12-31 Giner Electrochemical Systems, Llc Proton exchange membrane (PEM) electrochemical cell having an integral, electrically-conductive, compression pad
GB0112021D0 (en) 2001-05-17 2001-07-11 Johnson Matthey Plc Substrate
EP1263073A1 (de) * 2001-05-31 2002-12-04 Asahi Glass Co., Ltd. Membran-Elektroden-Einheit für Festelektrolyt-Brennstoffzelle und Verfahren zu ihrer Herstellung
US7601262B1 (en) 2001-06-22 2009-10-13 Argonide Corporation Sub-micron filter
US7147761B2 (en) * 2001-08-13 2006-12-12 Mine Safety Appliances Company Electrochemical sensor
US7094492B2 (en) * 2001-10-11 2006-08-22 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Electrode for polymer electrolyte fuel cell
US6716549B2 (en) * 2001-12-27 2004-04-06 Avista Laboratories, Inc. Fuel cell having metalized gas diffusion layer
US7144476B2 (en) 2002-04-12 2006-12-05 Sgl Carbon Ag Carbon fiber electrode substrate for electrochemical cells
US20040001991A1 (en) * 2002-07-01 2004-01-01 Kinkelaar Mark R. Capillarity structures for water and/or fuel management in fuel cells
DE10244228B4 (de) * 2002-09-23 2008-01-17 Proton Motor Fuel Cell Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionselektrode und deren Verwendung
JP4130792B2 (ja) * 2002-11-25 2008-08-06 本田技研工業株式会社 膜−電極構造体及びそれを用いる固体高分子型燃料電池
NO320029B1 (no) * 2003-07-07 2005-10-10 Revolt Technology As Fremgangsmate for fremstilling av gassdiffusjonselektroder
US7455928B2 (en) * 2003-08-18 2008-11-25 General Motors Corporation Diffusion media for use in a PEM fuel cell
US20050042454A1 (en) * 2003-09-03 2005-02-24 Hollingsworth & Vose Company Fuel cell gas diffusion layer
WO2005027244A2 (en) * 2003-09-10 2005-03-24 Hollingsworth & Vose Company Fuel cell gas diffusion layer
DE10342199B4 (de) * 2003-09-13 2007-02-08 Daimlerchrysler Ag Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionsschicht für eine Brennstoffzelle
KR100696462B1 (ko) * 2003-09-26 2007-03-19 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 전극 확산층
US7396611B2 (en) 2003-12-15 2008-07-08 Plug Power Inc. Fuel cell catalyst layer
GB0413324D0 (en) 2004-06-15 2004-07-21 Johnson Matthey Plc Gas diffusion substrate
GB0419062D0 (en) 2004-08-27 2004-09-29 Johnson Matthey Plc Platinum alloy catalyst
US7629071B2 (en) * 2004-09-29 2009-12-08 Giner Electrochemical Systems, Llc Gas diffusion electrode and method of making the same
GB0423812D0 (en) * 2004-10-27 2004-12-01 Johnson Matthey Plc Fuel cell stack
US7632589B2 (en) * 2005-01-14 2009-12-15 Panasonic Corporation Fuel-cell stack and fuel cell
GB2422716B (en) * 2005-01-26 2007-08-22 Intelligent Energy Ltd Multi-layer fuel cell diffuser
JP2006219694A (ja) * 2005-02-08 2006-08-24 Permelec Electrode Ltd ガス拡散電極
US7390343B2 (en) * 2005-09-12 2008-06-24 Argonide Corporation Drinking water filtration device
EP1931441A1 (de) * 2005-09-12 2008-06-18 Argonide Corporation Elektrostatischer luftfilter
US20080280190A1 (en) * 2005-10-20 2008-11-13 Robert Brian Dopp Electrochemical catalysts
EP1780822B1 (de) * 2005-11-01 2012-01-18 Tomoegawa Co., Ltd. Gasdiffusionselektrode, Membranelektrodeanordnung, Polymerelektrolytbrennstoffzelle und Herstellungsverfahren
GB0601943D0 (en) 2006-02-01 2006-03-15 Johnson Matthey Plc Microporous layer
US7955755B2 (en) * 2006-03-31 2011-06-07 Quantumsphere, Inc. Compositions of nanometal particles containing a metal or alloy and platinum particles
JP4898568B2 (ja) * 2007-06-15 2012-03-14 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 触媒層および膜−電極接合体
KR100957302B1 (ko) * 2007-09-07 2010-05-12 현대자동차주식회사 연료전지용 막-전극 접합체의 제조방법
JP5696722B2 (ja) * 2010-03-19 2015-04-08 旭硝子株式会社 固体高分子形燃料電池用膜電極接合体、および固体高分子形燃料電池用カソードの製造方法
CA2812405A1 (en) * 2010-09-24 2012-03-29 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Se Cretary Of The Navy Dual-function air cathode nanoarchitectures for metal-air batteries with pulse-power capability
DE102010042729A1 (de) * 2010-10-21 2012-04-26 Bayer Materialscience Aktiengesellschaft Sauerstoffverzehrkathode und Verfahren zu ihrer Herstellung
US9123963B2 (en) * 2011-03-25 2015-09-01 GM Global Technology Operations LLC Direct coated membrane electrode assembly on external reinforcement for fuel cells
US8962213B2 (en) * 2011-03-25 2015-02-24 GM Global Technology Operations LLC Direct catalyst coating on free standing microporous layer
WO2013021145A1 (en) 2011-08-11 2013-02-14 Cmr Fuel Cells (Uk) Limited Improvements in or relating to catalysts
GB201118020D0 (en) * 2011-10-19 2011-11-30 Johnson Matthey Plc Gas diffusion substrate
GB201121898D0 (en) 2011-12-20 2012-02-01 Ucl Business Plc Fuel cell
US9108968B2 (en) 2012-04-25 2015-08-18 Ppg Industries Ohio, Inc. Methods for producing 1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]dec-5-ene by reaction of a disubstituted carbodiimide and dipropylene triamine
WO2014004066A1 (en) 2012-06-27 2014-01-03 Argonide Corporation Aluminized silicious sorbent and water purification device incorporating the same
JP5621949B1 (ja) * 2013-02-13 2014-11-12 東レ株式会社 燃料電池用ガス拡散層、およびその製造方法
WO2014205259A1 (en) 2013-06-20 2014-12-24 Gencell Ltd. Gas diffusion electrode and process for making same
GB201401952D0 (en) 2014-02-05 2014-03-19 Johnson Matthey Fuel Cells Ltd Gas diffusion substrate
DE102014226714A1 (de) 2014-12-19 2015-11-19 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Katalysatorvlies
JP6182741B2 (ja) * 2015-12-15 2017-08-23 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電解装置用電極、電解装置、及び電解生成物を生成する方法
US11289708B2 (en) 2017-04-13 2022-03-29 Nv Bekaert Sa Gas diffusion layer
WO2020065455A1 (en) * 2018-09-24 2020-04-02 3M Innovative Properties Company Porous electrode, membrane-electrode assembly, liquid flow battery and method of making a porous electrode
US20230127900A1 (en) * 2021-10-22 2023-04-27 Bell Textron Inc. Fuel Cell Metallic Gas Diffusion Layer

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3203834A (en) * 1961-07-26 1965-08-31 Leesona Corp Fuel cell
FR1499879A (fr) * 1965-12-16 1967-11-03 Inst Francais Du Petrole Nouvelles électrodes de piles à combustible et leur procédé de fabrication
US3544381A (en) * 1967-10-05 1970-12-01 Hooker Chemical Corp Fuel cell with wicking-type electrode
US3706602A (en) * 1969-12-18 1972-12-19 Hooker Chemical Corp Fuel cell electrode structure utilizing capillary action
JPS50334A (de) * 1973-05-08 1975-01-06
JPS5318603B2 (de) † 1973-07-10 1978-06-16
US3972735A (en) * 1974-02-15 1976-08-03 United Technologies Corporation Method for making electrodes for electrochemical cells
US4115627A (en) * 1977-08-15 1978-09-19 United Technologies Corporation Electrochemical cell comprising a ribbed electrode substrate
US4185131A (en) † 1978-06-28 1980-01-22 United Technologies Corporation Screen printing method for making an electrochemical cell electrode
US4680100A (en) * 1982-03-16 1987-07-14 American Cyanamid Company Electrochemical cells and electrodes therefor
KR930000425B1 (ko) * 1984-10-17 1993-01-21 가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼 가요성전극을 사용한 연료전지
US4647359A (en) * 1985-10-16 1987-03-03 Prototech Company Electrocatalytic gas diffusion electrode employing thin carbon cloth layer
DE3672589D1 (de) * 1985-12-09 1990-08-16 Dow Chemical Co Methode zur herstellung einer festkoerperpolymerelektrolyt-elektrode mit einer fluessigkeit oder mit einem loesungsmittel.
ES2017622B3 (es) * 1985-12-09 1991-03-01 Dow Chemical Co Un electrodo mejorado de electrolito de polimeros solidos.
JPH0633490B2 (ja) * 1985-12-27 1994-05-02 田中貴金属工業株式会社 ガス拡散電極とその製造方法
JPH065619B2 (ja) * 1986-02-06 1994-01-19 田中貴金属工業株式会社 ガス拡散電極の製造方法
JPS62232860A (ja) * 1986-04-01 1987-10-13 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk ガス拡散電極とその製造方法
JPS62232861A (ja) * 1986-04-01 1987-10-13 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk ガス拡散電極とその製造方法
US4729932A (en) * 1986-10-08 1988-03-08 United Technologies Corporation Fuel cell with integrated cooling water/static water removal means
US4780437A (en) * 1987-02-11 1988-10-25 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Fabrication of catalytic electrodes for molten carbonate fuel cells
US5234776A (en) * 1990-08-03 1993-08-10 Fuji Electric Co., Ltd. Solid polymer electrolyte fuel cell system with ribbed configuration
JP3107229B2 (ja) * 1991-02-14 2000-11-06 田中貴金属工業株式会社 固体高分子電解質燃料電池及び電解セルの隔膜加湿構造
DE4140972A1 (de) * 1991-12-12 1993-06-17 Metallgesellschaft Ag Membran fuer eine gasdiffusionselektrode, verfahren zur herstellung der membran und gasdiffusionselektrode mit membran
US5242765A (en) * 1992-06-23 1993-09-07 Luz Electric Fuel Israel Limited Gas diffusion electrodes
US5300206A (en) * 1992-08-03 1994-04-05 Metallgesellschaft Ag Antipercolation gas-diffusion electrode and method of making same
US5292600A (en) * 1992-08-13 1994-03-08 H-Power Corp. Hydrogen power cell
JP3242736B2 (ja) * 1993-03-10 2001-12-25 三菱電機株式会社 電気化学デバイス
GB9324101D0 (en) * 1993-11-23 1994-01-12 Johnson Matthey Plc Improved manufacture of electrodes
DE19544323A1 (de) † 1995-11-28 1997-06-05 Magnet Motor Gmbh Gasdiffusionselektrode für Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen

Also Published As

Publication number Publication date
ES2141578T3 (es) 2000-03-16
BR9701086A (pt) 1998-11-24
US6010606A (en) 2000-01-04
EP0791974B2 (de) 2005-08-17
EP0942482B1 (de) 2001-11-21
AU1473797A (en) 1997-09-04
CA2198553C (en) 2008-10-28
EP0942482A2 (de) 1999-09-15
US5865968A (en) 1999-02-02
EP0942482A3 (de) 2000-08-16
AU717536B2 (en) 2000-03-30
JPH09326256A (ja) 1997-12-16
DE69701103D1 (de) 2000-02-17
DE69701103T2 (de) 2000-06-15
CA2198553A1 (en) 1997-08-28
EP0791974B1 (de) 2000-01-12
EP0791974A1 (de) 1997-08-27
JP3576739B2 (ja) 2004-10-13
DE69709784T2 (de) 2002-08-08
DE69709784D1 (de) 2002-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69701103T3 (de) Katalytisch aktive Gasdiffusionselektroden mit Faservliessubstrat
DE60022993T2 (de) Gasdiffusionsubstrat
DE60004594T2 (de) Geschichtete Kohlenstoffelektrode für elektrochemische Zellen
DE60319031T2 (de) Kohlenstofffaser-Elektrodensubstrat für elektrochemische Zellen
DE10297187B4 (de) Elektrodenkatalysatorschicht, ein Verfahren zur Herstellung derselben sowie eine Gasdiffusionselektrode, umfassend eine Elektrodenkatalysatorschicht, eine Membran/Elektroden-Anordnung, umfassend eine Elektrodenkatalysatorschicht, und eine Brennstoffzelle vom festen Polymertyp, umfassend eine Elektrodenkatalysatorschicht
DE60224813T2 (de) Anodenelektrokatalysatoren für beschichtete substrate zur verwendung in brennstoffzellen
EP1150369B1 (de) Gasverteilerstrukturen und Gasdiffusionselektroden für Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen
DE60016924T2 (de) Elektrochemische anwendungen von amorphen fluoropolymeren
CH539089A (de) Verfahren zur Herstellung eines in hohem Masse porösen Flächengebildes, das ungesintertes, praktisch vollständig faseriges Polytetrafluoräthylen enthält
DE19611510A1 (de) Gasdiffusionselektrode für Membranbrennstoffzellen und Verfahren zu ihrer Herstellung
WO1997020359A1 (de) Gasdiffusionselektrode für polymerelektrolytmembran-brennstoffzellen
DE112013004009T5 (de) Verfahren zur Herstellung eines katalytischen Materials
DE10037072A1 (de) Membran-Elektrodeneinheit für Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE112015004105T5 (de) Katalysator
DE112005002777T5 (de) Gasdiffusionsmedium mit mikroporöser Doppelschicht
DE102013209336B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung mit einem porösen Pad und Vorrichtung mit einem porösen Pad
DE102010017397A1 (de) Membranelektrodenanordnung und Brennstoffzelle
DE10247452B4 (de) Elektrode für Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle
EP1118129A2 (de) Verbesserte gasdiffusionselektrode, herstellungsverfahren dazu und verfahren zur hydrophobierung einer gasdiffusionselektrode
DE102019105413A1 (de) Verbundelektrodenschicht für eine polymerelektrolyt- brennstoffzelle
DE112020001053T5 (de) Kathodenkatalysatorschicht für eine Brennstoffzelle, und Brennstoffzelle
DE112015000657T5 (de) Gasdiffusionssubstrat
EP3748039A1 (de) Elektrisch leitfähige nanofasern für eine polymermembran-basierte elektrolyse
EP1261057B1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Membran-Elektrodeneinheit und dadurch hergestellte Membran-Elektrodeneinheit
DE60006818T2 (de) Gasdiffusionssubstrat und elektrode

Legal Events

Date Code Title Description
8363 Opposition against the patent
8366 Restricted maintained after opposition proceedings
8328 Change in the person/name/address of the agent

Representative=s name: KROHER, STROBEL RECHTS- UND PATENTANWAELTE, 80336

8328 Change in the person/name/address of the agent

Representative=s name: DR. SCHOEN & PARTNER, 80336 MUENCHEN

R082 Change of representative

Ref document number: 791974

Country of ref document: EP

Representative=s name: DR. SCHOEN & PARTNER, DE

R081 Change of applicant/patentee

Ref document number: 791974

Country of ref document: EP

Owner name: JOHNSON MATTHEY FUEL CELLS LTD., GB

Free format text: FORMER OWNER: JOHNSON MATTHEY PLC, LONDON, GB

Effective date: 20120924

R082 Change of representative

Ref document number: 791974

Country of ref document: EP

Representative=s name: DR. SCHOEN & PARTNER, DE

Effective date: 20120924