ES2213110T3

ES2213110T3 - Produccion de electrodos de pilas de combustible a baja temperatura.

Info

Publication number: ES2213110T3
Application number: ES01917981T
Authority: ES
Inventors: Michiel Pieter De Heer; Frank Albert De Bruijn
Original assignee: Energy Research Centre of the Netherlands
Current assignee: Energy Research Centre of the Netherlands
Priority date: 2000-03-20
Filing date: 2001-03-20
Publication date: 2004-08-16
Anticipated expiration: 2021-03-20
Also published as: EP1285475B1; TR200400346T4; DE60101797T2; EP1285475A2; WO2001071840A2; JP2003528438A; CA2403598A1; NL1014696C2; US20040086773A1; DE60101797D1; WO2001071840A3; DK1285475T3; PT1285475E; CA2403598C; AU2001244853A1; US7186665B2; ATE257980T1

Abstract

Proceso para producir un electrodo, en el que una tinta que contiene al menos un polvo de carbono, un polímero conductor de protones y un solvente, es aplicada a un substrato conductor de iones o electrones, caracterizado por el hecho de que la tinta es homogénea y el solvente consta de al menos un 3% en peso de alcanodiol con 3-6 átomos de carbono.

Description

Producción de electrodos de pilas de combustible a baja temperatura.

La invención se refiere a la producción de un electrodo, cuyos componentes más importantes consisten en un catalizador de metal noble y un polímero conductor de protones. Tales electrodos se usan, entre otros, en pilas de combustible que contienen una membrana polimérica conductora de protones como electrolito (SPFC, Pila de combustible de polímero sólido). Una pila de combustible de este tipo es capaz de convertir energía química en energía eléctrica y calor de una manera limpia, eficiente y silenciosa. Las posibles aplicaciones son, entre otras, el transporte eléctrico, la generación de calor/potencia en una escala de 1 - 250 kW, y los equipos portátiles.

Este tipo de pilas de combustible tienen dos electrodos, un ánodo y un cátodo, en los que, respectivamente, se oxida un combustible y se reduce el oxidante. El combustible usado puede ser hidrógeno, un gas que contiene hidrógeno o un compuesto orgánico, por ejemplo metanol. El oxidante usado normalmente es oxígeno atmosférico.

La temperatura operativa óptima de una pila de combustible a baja temperatura basada en un polímero conductor de protones es de alrededor de 60 - 80°C. La mayoría de electrodos activos para la oxidación del hidrógeno y la reducción del oxígeno a estas temperaturas y en un medio ácido contienen platino como material catalíticamente activo. Los gases que contienen hidrógeno, los cuales se producen por la reacción de un hidrocarburo en un denominado reformador, también contienen, entre otros, dióxido de carbono y monóxido de carbono además del hidrógeno. El monóxido de carbono, en particular, tiene un efecto altamente desfavorable en la actividad del platino para la conversión electroquímica del hidrógeno en protones. Un catalizador que contiene una mezcla de platino y de un segundo metal, por ejemplo rutenio o molibdeno, tiene en general una mejor actividad de oxidación electroquímica del hidrógeno en gases que contienen monóxido de carbono que los catalizadores basados en platino. Respecto a la reducción del oxígeno, se sabe que los catalizadores consistentes en una mezcla de platino y un segundo metal, por ejemplo cromo o níquel, pueden tener una actividad más alta que los catalizadores basados sólo en platino.

Para una utilización eficaz de los metales nobles costosos en electrodos de pilas de combustible es extremadamente importante que la proporción de área de superficie/masa del metal noble usada sea lo más alta posible. Esto se consigue aplicando el metal noble de una solución a un material de soporte de forma controlada, de tal manera que el diámetro del cristalito sea aproximadamente 2 - 4 nm. El material de soporte generalmente usado es carbono debido a la conductividad eléctrica requerida. Haciendo uso de un carbono con un área de superficie alta por masa de unidad es posible aplicar una cantidad apreciable de metal noble por volumen de unidad de carbono.

Materiales de soporte ampliamente usados son Vulcan® XC-72, un polvo de carbono con un área de superficie BET de aproximadamente 250 m^{2}/g, Negro de Acetileno (Shawinigan), un polvo de carbono con un área de superficie BET de aproximadamente 80 m^{2}/g, y Black Pearls, un polvo de carbono con un área de superficie BET de aproximadamente 1475 m^{2}/g.

El requisito para lograr un alto nivel de reacción electroquímica por área de unidad de superficie catalítica es que el área de superficie catalítica sea fácilmente accesible por los reactivos gaseosos y por los protones y electrones. Además, en el caso de la reacción de reducción de oxígeno debe ser posible eliminar de forma eficiente el agua producida con el fin de mantener alta, de esta forma, la accesibilidad al oxígeno. Para una buena accesibilidad de los reactivos gaseosos, el electrodo debe tener una cierta porosidad, que en las SPFCs (pilas de combustible de polímero sólido) que funcionan correctamente es del orden del 50%. Para conseguir una conductividad de protones suficientemente alta, normalmente se hace uso de electrodos que también contienen, además de platino y carbono, el mismo polímero conductor de protones que se usa para producir la membrana electrolítica. El porcentaje de polímero conductor de protones no debe ser demasiado alto, puesto que la conductividad electrónica y la accesibilidad del gas disminuyen a medida que aumenta el contenido en polímeros conductores de protones. En general, resulta adecuada una concentración de polímeros conductores de protones del 10-50%, en particular del 20-30%, basada en peso en seco.

Un electrodo de una SPFC consiste básicamente en dos estratos diferentes: una capa catalítica fina de aproximadamente 5-20 \mum de grosor, donde se produce la reacción electroquímica real, y una capa porosa gruesa, de aproximadamente 100-300 \mum de grosor, que se denomina contraelectrodo. La función de esta capa gruesa es distribuir el gas a las secciones de electrodos que no están opuestas a un canal de gas, guiar los electrones en dirección lateral y asegurar el transporte efectivo de agua desde y hasta el electrodo.

La capa catalítica puede ser aplicada al contraelectrodo o a la membrana electrolítica. Se conocen varias técnicas de aplicación, que incluyen la atomización, la impresión por estampación y el revestimiento. Con el objetivo de hacer uso de estas técnicas, el metal noble, que contiene partículas de carbono, y el polímero conductor de protones deben haber sido dispersados en un solvente adecuado. Esta dispersión se denomina tinta. La dispersión completa debe tener una reología que haga posible procesar la tinta en el equipo de producción usado. Además, los solventes usados se deben evaporar dentro de una escala temporal práctica. Una evaporación demasiado rápida conduce a una reología variable durante la producción de electrodos, con la consecuencia de que la producción de electrodos no es reproducible. Además, una evaporación demasiado rápida conduce a la aglomeración de componentes de tinta sólidos, como resultado de lo cual el proceso de producción es interrumpido. No obstante, debe ser posible eliminar los solventes usados a una temperatura superior a 150°C y a una velocidad razonable, dentro de como mucho una hora. Por encima de esta temperatura, 150°C, se producen cambios en el polímero conductor de protones en el electrodo, como resultado de lo cual, decrece la conductividad del protón en el electrodo.

Con el objetivo de obtener una tinta de electrodos bien dispersada, se usan a menudo aditivos, tales como aglutinantes y agentes tensioactivos. La función de un agente tensioactivo es reducir cualquier repulsión entre la superficie de las partículas dispersadas y el medio de dispersión, obteniendo una dispersión estable. Un aglutinante es en general un componente que tiene el efecto de aumentar la viscosidad.

Ejemplos de componentes que tienen el efecto de aumentar la viscosidad son: carboximetilcelulosa, glicol polieteleno, alcohol polivinílico, polivinilpirrolidona, y otros compuestos poliméricos. Como una consecuencia del carácter polimérico de tales compuestos que aumentan la viscosidad, estos compuestos no sólo forman parte de la tinta del electrodo sino también del electrodo final. Este componente, por lo tanto, no sólo es un constituyente del electrodo que no tiene función alguna en el electrodo final, sino que, por la interacción con la superficie del metal noble de la fase activa, dicho componente puede tener también un efecto adverso en la actividad electroquímica del electrodo. Esto tiene como consecuencia una capacidad reducida por unidad de superficie de electrodo.

La Patente estadounidense 5,330,860 a nombre de W. Gro et al. muestra que el polímero de ácido sulfónico perfluorinado conductor de protones, como el Nafion®, requerido para el electrodo, puede servir como aglutinante de la tinta del electrodo. En consecuencia, la adición de un componente suplementario que aumenta la viscosidad deviene superflua. Según la patente citada, el solvente usado es un éter, preferiblemente 1-metoxi-2-propanol. No obstante, dicho solvente tiene una tensión de vapor demasiado alta a temperatura ambiente, particularmente 12mbar, como resultado de lo cual la viscosidad de la tinta del electrodo está sujeta a cambio durante el proceso de producción del electrodo. Dicho compuesto de éter también tiene consecuencias adversas para la salud.

Una alternativa interesante al uso de un hidrocarburo como 1-metoxi-2-propanol es el agua. El uso de agua como solvente de una tinta de electrodo se describe en la patente estadounidense 5,716,437 a nombre de Denton et al. El agua no tiene ningún efecto sobre la salud y, si es adecuada, sería el solvente ideal para la producción de electrodos. No obstante, el agua tiene una tensión de vapor demasiada alta a temperatura ambiente, particularmente 17mbar. Como una consecuencia, la viscosidad de la tinta del electrodo es variable durante el proceso de producción. Además es muy difícil imprimir las superficies hidrofóbicas, incluyendo las superficies de los contraelectrodos que son más comunes para el uso en una SPFC, con una tinta a base de agua.

Una tinta de electrodo que consiste en dos componentes no miscibles se describe en la Patente Europea-A 0 945 910. Uno de los componentes es una tinta que contiene el catalizador con el polímero conductor (ionómero) en un solvente polar, como un alcohol o un diol, por ejemplo propilenoglicol, dipropileno glicol, glicerol o hexileno glicol. El otro componente es una tinta que contiene el catalizador sin ionómero en un solvente apolar, como ésteres de ácidos grasos, por ejemplo dodecanoato de metilo. Tras la combinación de las dos tintas, se produce un electrodo que tiene una microestructura no homogénea, la heterogeneidad sirve para mejorar el transporte del gas en la capa catalítica y aumentar así la capacidad de la pila de combustible. No obstante, el método según la Patente Europea-A 0 945 910 es laborioso y, además, el rendimiento del electrodo no es aún completamente satisfactorio.

Un método para la producción de electrodos en el que el material de partida usado es una solución coloidal del polímero descrito por M. Uchida et al., "New Preparation Metod for Polimer-Electrolite Fuel Cells", J. Electrochem. Soc. 142 (1995), 463-468. El propandiol es considerado un solvente inadecuado por Uchida et al. porque no es posible formar coloides poliméricos dentro del mismo, debido a que la constante dieléctrica del propandiol es demasiado alta.

La presente invención resuelve los problemas del estado de la técnica descrita anteriormente. Sorprendentemente, se ha descubierto que se puede obtener un electrodo homogéneo usando adecuadamente una tinta de electrodo basada en un alcanodiol, en particular 1,2-propanodiol (propilenoglicol), opcionalmente mezclado con solventes miscibles con el mismo, cuyo electrodo puede además ser producido con más sencillez y/o tener un rendimiento mejor que los electrodos de la pila de combustible conocidos hasta la fecha. En el texto que sigue a continuación siempre se hace referencia a 1,2-propanodiol, aunque se pueden usar otros alcanodioles, en particular alcanodioles C_{3}-C_{4}, como 1,3-propanodiol, 1,2- y 1,3-butanodiol y glicol dietileno. En consecuencia, la invención se refiere a un método para la producción de un electrodo usando una tinta de electrodo que contiene los constituyentes tradicionales mencionados anteriormente, en particular un soporte de carbono u otro soporte adecuado, con uno o más metales catalizadores opcionalmente conectados al mismo, y un polímero conductor de iones, el solvente consistiendo al menos parcialmente en un alcanodiol, preferiblemente 1,2-propanodiol. La invención también se refiere a los electrodos y pilas de combustible, o capacitadores, que se pueden obtener con este método. La invención se describe con más detalle en las reivindicaciones anexas.

El solvente de la tinta del electrodo consiste, por lo tanto, en al menos un 3% de un alcanodiol. En una forma de realización del método según la invención, el fluido de la tinta también contiene agua, por ejemplo un 80-96% de agua y 4-20% 1,2- de propanodiol. Sin embargo, el fluido también puede ser una mezcla de alcanodioles, o de alcanodioles por un lado y solventes polares, como alcoholes, éteres de alcohol, éteres, ésteres, amidas o sulfoxidos, por otro lado, preferiblemente al menos un 50%, en particular al menos un 70% de alcanodiol. El fluido también puede consistir completamente en alcanodiol.

La tensión de vapor muy baja del 1,2-propanodiol a temperatura ambiente, 0.2mbar, asegura que el 1,2-propanodiol no se evapore en cantidades discernibles durante el uso de una tinta de electrodo con 1,2-propanodiol como solvente. En consecuencia, la viscosidad y la procesabilidad de dicha tinta permanecen constantes durante un período prolongado de unas pocas horas. Además, este compuesto puede ser eliminado adecuadamente a una temperatura elevada, 80-90°C, dentro de una escala temporal de unos pocos minutos, como resultado de lo cual el electrodo final puede ser procesado adicionalmente. En previsión a posibles consecuencias nocivas para la salud, el 1,2-propandiol es un compuesto aceptable. La toxicidad del 1,2-propanodiol es baja; también se usa para la preparación de productos alimenticios y productos dermatológicos. A causa de su tensión de vapor tan baja, la exposición a la inhalación se puede prevenir muy fácilmente. Finalmente, la polaridad del compuesto es tal que la tinta basada en 1,2-propanodiol puede ser aplicada fácilmente tanto a superficies hidrofóbicas como a hidrofílicas. Las superficies hidrofóbicas, como los contraelectrodos, pueden en consecuencia ser impresas sin demasiada presión usando una tinta de electrodo basada en 1,2-propanodiol. Además, la membrana electrolítica, que normalmente es hidrofílica, también puede ser impresa usando la tinta de electrodo de esta invención. En general, el hinchamiento de la membrana se desarrolla durante la aplicación de electrodos a una membrana electrolítica. Este hinchamiento hace que el electrodo y la interfaz electrodo/membrana estén bajo tensión. La adhesión del electrodo a la membrana se ve influida desfavorablemente por este comportamiento de hinchamiento. Además, surgen pequeñas grietas en el propio electrodo, lo que tiene un efecto desfavorable en el contacto eléctrico entre las partículas de electrodo. El grado de hinchamiento depende del solvente. Según el estudio de R. S. Yeo, publicado en la revista Polymer, Vol. 21, (1980), página 433, el parámetro más importante que determina este grado de hinchamiento es el parámetro de la solubilidad. De acuerdo con este estudio, el parámetro de la solubilidad debería estar cerca de 0 para un hinchamiento mínimo, y el hinchamiento máximo ocurre en solventes con un parámetro de solubilidad de 10 ((cal.cm^{-3})^{0,5}). Según este estudio, el 1,2-propanodiol debería producir un hinchamiento comparable al de los alcoholes primarios, como 1-propanol y etanol. En la práctica, no obstante, se ha observado que la membrana no se hincha nada en la absorción de 1,2-propanodiol, lo cual es de gran importancia para obtener electrodos de dimensiones estables cuando estos son directamente aplicados a la membrana. En este caso, el aumento en la longitud de una pieza rectangular de membrana fue tomado como medida del hinchamiento. Mientras que el incremento en agua es del 10% y en 1-propanol del 18%, el aumento en 1,2-propanodiol es del 0%.

El método según la invención puede llevarse a cabo de una manera conocida per se. El polvo de carbono es cargado con un 5-60% (m/m), en particular un 10-45% (m/m), de al menos un metal de platino, preferiblemente platino en sí mismo. Un segundo metal, como rutenio o molibdeno, o cromo, níquel, paladio, cobalto o iridio, puede ser añadido en una cantidad del 0.1 al 75% (m/m), basada en el peso total del metal catalizador. Se añade la cantidad requerida de polímero conductor de iones o protones, en concreto un polímero que contiene grupos de ácidos perfluoralquilsulfónicos (-C_{n}F_{2n}SO_{3}H), por ejemplo un 10-40% (m/m) basado en la mezcla de carbono/catalizador. El solvente se añade antes o después de la adición del polímero o, preferiblemente, al mismo tiempo que el polímero, por ejemplo en una cantidad que produce un contenido de catalizador sólido de 0.1-2 g/ml, en particular 0.5-1.0 g/ml. Si es necesario, se realizan una o más fases de dispersión. La tinta, en forma de pasta o en forma líquida, es aplicada entonces de la forma conocida sobre un contraelectrodo, en una capa que tiene un espesor de 2-50, en particular 4-30 \mum, o bien sobre una capa electrolítica, tras lo cual el secado se realiza a una temperatura de entre 75 y 150ºC. La capa electrolítica o el contraelectrodo son luego aplicados, normalmente mediante calor (75-150ºC) y opcionalmente bajo presión (2-100 bar). Un electrodo supercapacitor puede ser producido de forma similar, con el requisito de que, en este caso, el substrato consiste normalmente en una espuma o una película conductora de electrones.

La comparación del rendimiento de un electrodo no homogéneo descrito en la Patente Europea 0 945 910 A2, es decir de 540 mV a una densidad de corriente de 500 mA/cm^{2}, con el rendimiento de un electrodo homogéneo según la presente invención, es decir de 600 mV a una densidad de corriente de 500 mA/cm^{2}, obtenido bajo idénticas condiciones de una pila de combustible, muestra que el electrodo homogéneo según la invención es preferible.

Los ejemplos siguientes ilustran el uso de tintas de electrodo basadas en 1,2-propanodiol, y demuestran que las pilas de combustible producidas usando esta tinta de electrodo tiene rendimientos comparables a los de pilas de combustible que han sido producidas usando tinta de electrodo que contiene agua como solvente. Las pruebas de las pilas de combustible fueron realizadas según las siguientes condiciones de prueba:

Tipo de combustible:	hidrógeno
Tipo de oxidante:	aire
Presión:	1,5 o 1,0 bar
Densidad de corriente:	470 mA/cm^{2}
Tipo de flujo:	contraflujo
Temperatura de la célula:	65°C
Temperatura húmeda:	65°C
Estequiometria de los reactivos hidrógeno/aire:	1,5/2,0

En todos los ejemplos, el área de superficie del electrodo evaluada fue de 7 cm^{2}. No obstante, también se realizó producción en áreas de superficie de hasta 310 cm^{2} sin que la carga del electrodo fuese no homogénea a esta escala. Los contraelectrodos usados fueron todos del tipo ETEK-Elat de doble lado o de un solo lado. Estos contraelectrodos consisten en una tela de carbono con una capa microporosa e hidrofóbica en uno o dos lados. Esta capa puede ser entintada correctamente sin que la tinta de electrodo penetre profundamente en toda la estructura. Una penetración profunda de la tinta de electrodo tiene un efecto desfavorable en el transporte de oxígeno a la parte electroquímicamente activa del cátodo de la pila de combustible. Lo que también conduce a uso ineficaz del catalizador que contiene un metal noble. Este problema puede, no obstante, surgir si se utilizan contraelectrodos basados en papel de grafito macroporoso, como el vendido por Toray. Este papel de grafito puede ser usado como contraelectrodo en una pila de combustible de polímero sólido (SPFC) tras una fase que lo convierta en hidrofóbico. El problema expuesto puede ser resuelto añadiendo agua a la tinta de electrodo. De esta manera, una tinta de electrodo en la que el fluido consista en un 90% de agua y un 10% de 1,2-propanodiol es extremadamente adecuada para la aplicación de electrodos a los contraelectrodos sin que esta tinta penetre profundamente en el contraelectrodo. También se ha observado que un fluido que consiste en un 5% de propandiol y un 95% de agua es extremadamente adecuado. Es necesaria una fase posterior del tratamiento con el objetivo de lograr la adhesión de este electrodo al papel de grafito hidrofóbico, dicha fase posterior del tratamiento consiste esencialmente en un tratamiento térmico a 130°C durante una hora. Para obtener un rendimiento óptimo de la pila de combustible, este electrodo debe estar impregnado con una solución de Nafion que consiste sobre todo en agua.

Ejemplo 1

A continuación, prepara una tinta de electrodo adecuada para la impresión por estampación en una membrana electrolítica o en un contraelectrodo. Se añaden 16 g de heptano a una cantidad de 2.0 g (m/m) de Pt/Vulcan® XC72 al 40%. El conjunto es mezclado correctamente hasta formar una mezcla dispersa. El heptano se evapora bajo una corriente generosa de nitrógeno. Una cantidad de 9.6 g de solución de Nafion® al 5%, que se puede obtener de DuPont o de Solution Technology Inc., se evapora hasta la desecación a temperatura ambiente, se añaden 9.6 g de metanol al Nafion® que ha sido evaporado hasta la desecación y la mezcla es entonces tratada en un baño de ultrasonido durante 20 minutos, si es necesario, a una temperatura elevada de por ejemplo 60°C, entonces se añade 1g de 1,2-propanodiol. El metanol es evaporado a 60°C en un evaporador al vacío rotativo hasta que no se recoja ningún destilado. El residuo es diluido con 1,2-propanodiol en una concentración final de 7.5% de Nafion® en 1,2-propanodiol, que corresponde a 6.4 g de solución. Se añaden 2.0 g de Pt-on-Vulcan al 40% a estos 6.4 g de Nafion® en 1,2-propanodiol al 7.5%. La mezcla resultante se calienta a 100°C durante 2 minutos, seguida de una fase de dispersión durante un minuto. Después del enfriamiento, por ejemplo en un refrigerador, la tinta está preparada para el uso.

Ejemplo 2

La tinta preparada según el Ejemplo 1 fue aplicada mediante impresión por estampación en una máquina DEK 247 de impresión por estampación a un contraelectrodo, adquirido de E-TEK Inc. con el nombre de Carbono de electrodo ELAT de un solo lado. Después de la aplicación del electrodo al contraelectrodo, la tinta fue secada durante 3 minutos a 90°C bajo condiciones inertes (atmósfera de nitrógeno). Un electrodo impreso por estampación fue aplicado luego mediante una fase de moldeo en caliente (130°C, 40 kg/cm^{2}) sobre dos lados de una membrana electrolítica de 50 \mum de grosor del tipo Aciplex-S1002, adquirido de Asahi Chemical. La pila de combustible así obtenida presentó una carga de platino de aproximadamente 0.3 mg/cm^{2} en ambos electrodos. La pila de combustible resultante fue evaluada según las condiciones anteriormente descritas. El gráfico corriente/voltaje de esta pila se muestra en la figura 1 y el voltaje con una densidad de corriente dada en función del tiempo se muestra en la figura 2.

Ejemplo 3

La tinta preparada según el Ejemplo 1 fue aplicada mediante impresión por estampación en una máquina DEK 247 de impresión por estampación a ambos lados, justamente opuestos uno respecto al otro, de una membrana conductora de protones del tipo Nafion® 115, adquirida de DuPont de Nemours Inc. Después de la aplicación del electrodo a la membrana electrolítica, la tinta fue secada durante 3 minutos a 90°C en condiciones inertes (atmósfera de nitrógeno). La combinación membrana/electrodo resultante fue almacenada durante 24 horas en H_{2}SO_{4} 0.1M para eliminar el 1,2-propanodiol de la membrana. Un contraelectrodo, adquirido de E-TEK Inc. con el nombre de Carbono de electrodo ELAT de doble lado, fue luego aplicado a ambos lados de la combinación membrana-electrodo en contacto con el electrodo impreso por estampación mediante una fase de moldeo en caliente (130°C, 40kg/cm^{2}). La pila de combustible así obtenida tuvo una carga de platino de aproximadamente 0.3 mg/cm^{2} en ambos electrodos. Como comparación, se produjo una pila de combustible de forma idéntica al método descrito en el ejemplo 2, pero en un contraelectrodo adquirido de E-TEK Inc. con el nombre de Carbono de electrodo ELAT de doble lado, y haciendo uso de una membrana de Nafion® 115. Ambas pilas de combustible fueron evaluadas con las condiciones anteriormente descritas. La gráfica corriente/voltaje y el voltaje medido en función del tiempo se muestran en la figura 3 y 4. De la comparación se deduce que tanto el rendimiento a corto plazo como el rendimiento de la estabilidad a largo plazo consiguen un resultado idéntico en ambos métodos de aplicación.

Ejemplo 4

Una tinta de electrodo adecuada para la impresión por estampación en una membrana electrolítica o en un contra-
electrodo se prepara de la manera siguiente: se añade una cantidad de 8.8 g de 1,2-propanodiol a una cantidad de 2.0 g de (m/m) Pt/Vulcan® XC72 al 30%. Se añaden 2.0g (m/m) de una solución de Nafion® al 25% en 1,2-propanodiol a esta mezcla, y el total se dispersa hasta que se haya formado una pasta espesa.

Ejemplo 5

La tinta preparada según el Ejemplo 4 se aplicó mediante impresión por estampación en una máquina DEK 247 de impresión por estampación a un contraelectrodo consistente en papel de grafito de la marca Toray, provisto de una capa de carbono de un espesor de aproximadamente 5 \mum convertida en hidrofóbica. Después de la aplicación del electrodo a este contraelectrodo, la tinta fue secada durante 3 minutos a 90°C en condiciones inertes (atmósfera de nitrógeno). Un electrodo impreso por estampación fue aplicado después a ambos lados de una membrana electrolítica con un grosor de 50 \mum, del tipo Nafion® 112 adquirida de DuPont, mediante una fase de moldeo en caliente (130°C, 40 kg/cm^{2}). La pila de combustible así obtenida tuvo una carga de platino de aproximadamente 0.22 mg/cm^{2} en ambos electrodos. La pila de combustible resultante fue evaluada según las condiciones anteriormente descritas, tanto bajo 1.5 bar como bajo 1 bar. La gráfica corriente/voltaje de esta pila en ambas condiciones se muestra en la figura 5.

Claims

1. Proceso para producir un electrodo, en el que una tinta que contiene al menos un polvo de carbono, un polímero conductor de protones y un solvente, es aplicada a un substrato conductor de iones o electrones, caracterizado por el hecho de que la tinta es homogénea y el solvente consta de al menos un 3% en peso de alcanodiol con 3-6 átomos de carbono.

2. Proceso según la reivindicación 1, en el que el alcanodiol es 1,2-propanodiol.

3. Proceso según la reivindicación 1 o 2, en el que el polímero conductor de protones es un ácido sulfónico perfluorinado, preferiblemente un copolímero de tetrafluoretileno y éter perfluorosulfoetil vinílico.

4. Proceso según cualquiera de las Reivindicaciones 1-3, en el que uno o más metales catalíticamente activos han sido aplicados al polvo de carbono.

5. Proceso según la reivindicación 4, en el que el catalizador contiene un metal noble o una aleación de un metal noble con un segundo metal y opcionalmente un tercer metal.

6. Electrodo que se puede obtener mediante el proceso según las reivindicaciones 4 o 5.

7. Electrodo según la reivindicación 6, en el que el substrato consiste en un contraelectrodo.

8. Electrodo según la reivindicación 6, en el que el substrato consiste en una membrana conductora de iones.

9. Electrodo según la reivindicación 8, en el que la membrana conductora de iones es conductora de protones.

10. Pila de combustible con electrodos según cualquiera de las reivindicaciones 6-9.

11. Electrodo que se puede obtener mediante el proceso según cualquiera de las Reivindicaciones 1-3, en el que el substrato es conductor de electrones.

12. Supercapacitor, que contiene electrodos según la reivindicación 11.