HUP0401685A2 - Eljárás gázdiffúziós elektródok előállítására - Google Patents

Eljárás gázdiffúziós elektródok előállítására Download PDF

Info

Publication number
HUP0401685A2
HUP0401685A2 HU0401685A HUP0401685A HUP0401685A2 HU P0401685 A2 HUP0401685 A2 HU P0401685A2 HU 0401685 A HU0401685 A HU 0401685A HU P0401685 A HUP0401685 A HU P0401685A HU P0401685 A2 HUP0401685 A2 HU P0401685A2
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
rolling
rollers
flat structure
catalyst
pair
Prior art date
Application number
HU0401685A
Other languages
English (en)
Inventor
Andreas Bulan
Fritz Gestermann
Hans-Dieter Pinter
Peter Weuta
Walter Klesper
Original Assignee
Bayer Materialscience Ag
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
Application filed by Bayer Materialscience Ag filed Critical Bayer Materialscience Ag
Publication of HUP0401685A2 publication Critical patent/HUP0401685A2/hu

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
    • 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
    • H01M4/8875—Methods for shaping the electrode into free-standing bodies, like sheets, films or grids, e.g. moulding, hot-pressing, casting without support, extrusion without support
    • 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
    • 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
    • C25B11/032—Gas diffusion 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
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/5313—Means to assemble electrical device
    • Y10T29/532—Conductor
    • Y10T29/53204—Electrode

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

A találmány tárgya eljárás gázdiffúziós elektródok előállítására,különösen elektrolízis cellákban történő alkalmazásra, amelynek soránelőször a legalább egy katalizátort vagy katalizátor keveréket és egykötőanyagot tartalmazó porkeverék hengerlése által egy laposszerkezetet állítanak elő hengerpár segítségével, majd a laposszerkezetet egy elektromosan vezető hordozóhoz kapcsolják hengerpárraltörténő hengerléssel, ahol a hengerek préselőerejét a 0,2-15 kN/cmtartományban állandó értéken tartják és/vagy a hengerek átmérőjeegymástól függetlenül 8-15 cm és/vagy a hengerlési folyamatot 0,1-2kN/cm szorítóerővel végzik. Ó

Description

100207-11 74T-MO1
KÖZZÉTÉTELÉ P Ö 0 1 6 8 5
PÉLDÁNY
ELJÁRÁS GÁZDIFFÚZIÓS ELEKTRÓDOK ELŐÁLLÍTÁSÁRA
A találmány tárgya eljárás gázdiffúziós elektródok előállítására, amelyek legalább egy elektromosan vezető katalizátor hordozóból és porkeverék hengerlésével kapott lapos szerkezetből állnak. A porkeverék legalább egy katalizátort vagy katalizátor-keveréket és egy kötőanyagot tartalmaz.
A DE 3710168 számú német közrebocsátási iratban és az EP 297377 közrebocsátási iratban gázdiffúziós elektródok száraz porkeverékek hengerlésével történő előállítását ismertetik, ahol a porkeverék katalizátort, például ezüst(I)oxidot, és kötőanyagként politetrafluor-etilént (PTFE) tartalmaz. A porkeverék hengerlése után lapos szerkezetet kapnak, és az utóbbit viszik fel vagy hengerük mechanikus hordozóra, amelyen keresztül tápáramot lehet szolgáltatni az elektród számára vagy az áram vezethető el rajta keresztül az elektródból. A mechanikus hordozó lehet például egy fémháló, nem szövött fémáru, vagy szövött fémáru, vagy szénháló, nem szövött szénáru vagy szövött szénárú. A lapos szerkezet mechanikus hordozóra történő felvitele például préselléssel vagy hengerléssel végezhető.
A porkeverékek hengerelésével kapott lapos szerkezetek tulajdonságai több paramétertől függnek. Magának a pornak a tulajdonságain felül a paraméterek többek között a következők: a hengerek geometriai és felületi tulajdonságai, a hengerek sebessége, az alkalmazott csapágyazás pontossága, egyrészt a csapágyak futásának, másrészt a hengerek futásának pontossága, a hengerrés és a hengerek préselöereje. Ha például a hengerrés nagy mértékben változik a hengerlés! folyamat során, akkor olyan lapos szerkezeteket kapunk, amelyeknek a vastagsága és sűrűsége nem elegendően homogén. Másrészt, ha a hengerrés lé
-2L:”··..· χ··:· nyegében állandó a túlzottan erős préselöerö miatt, akkor az elektródok többek között aránytalan feszültség növekedést mutatnak, miközben a működésük során nö az áramsűrűség és gyenge az elektrokémiai aktivitás. Továbbá, a túl vastag és mechanikailag instabil lapos szerkezetek nem alkalmazhatók a további feldolgozás során. A műszaki kezelhetőség szempontjából, például a klór alkálifémklorid vizes oldataiból történő elektrokémiai előállítására szolgáló gázdiffúziós elektródként történő alkalmazás esetében az ilyen lapos szerkezeteknek 2-3 méter hosszúnak és 30-40 cm szélesnek kell lenniük.
Stabilitási okokból a kereskedelemben kapható 40 cm széles hengerek átmérője 15 cm vagy nagyobb az alkalmazandó maximális préselőerötől függően. Felismertük, hogy az ilyen hengerekkel előállított és gázdiffúziós elektródként alkalmazott lapos szerkezetek nem rendelkeznek megfelelő elektrokémiai aktivitással. Ez jelentősen növeli az elektrolízis cellák működési költségeit. Az elektrokémiai aktivitás elégtelen, például ha az elektród cellafeszültsége 2,5 Vvál nagyobb 4 kA/m2 áramsűrűség mellett.
A találmány tárgya eljárás gázdiffúziós elektródok előállítására, amelyek segítségével nagyon homogén sűrűségű és vastagságban kis eltérést mutató, elektrokémiailag aktív, lapos szerkezetek állíthatók elő. A gázdiffúziós elektródnak továbbá jó elektrokémiai aktivitással és mechanikai aktivitással kell rendelkeznie. A hengerlési folyamat paramétereit úgy kell megválasztani, hogy a porkeverék lapos szerkezetet eredményező hengerlése során optimális elektrokémiai aktivitást kapjunk, és az említett aktivitás ne változzon károsan a lapos szerkezetnek katalizátor hordozóra hengerléssel történő felvitele során.
A találmánynak megfelelően a célt az 1. vagy 2. vagy 3. igénypontokban megadott jellemzőkkel érjük el.
A találmány szerinti eljárás első előnyös megvalósításában a lapos szerkezetet úgy állítjuk elő, hogy a legalább egy katalizátort vagy katalizátor keveréket és egy kötőanyagot tartalmazó porkeveréket hengereljük. A találmánynak megfelelően a hengerek közötti préselőerőt állandó értéken tartjuk, amelynek értéke a porkeverék hengerlést eljárása során 0,2 kN/cm-15 kN/cm között van.
-3- d. ·. · ♦·
Különösen előnyös a 0,2-10 kN/cm, előnyösen 0,2-5 kN/cm és előnyösebb a 0,22 kN/cm préselőerő alkalmazása. Különösen jó eredményeket kapunk, amikor a préselőerőt 0,3-0,6 kN/cm érték között tartjuk.
A préselőerő hidraulikusan és/vagy mechanikusan és/vagy pneumatikusan hozható létre. Ennek megvan az az előnye, hogy a préselőerő nagyon pontosan beállítható.
A találmány szerinti eljárás második előnyös megvalósításában olyan hengereket alkalmazunk, amelyek átmérője 8-15cm közé esik, előnyösen 13 cmnél kisebb és előnyösebben 11 cm-nél kisebb.
A találmány szerinti eljárás harmadik előnyös megvalósításában a hengerléssel előállított lapos szerkezetet hengerlés segítségével egy elektromosan vezető hordozóval is érintkezésbe hozzuk. A hengerlést 0,1-2 kN/cm szorítóerövel végezzük.
A találmány szerinti eljárás három előnyös megvalósításának kombinációja különösen előnyös.
A találmány lényeges alapeleme, hogy alacsonyabb préselőeröt kell alkalmazni a hengerlés során a kisebb átmérőjű hengerek esetében. így csak egy konkrét működési tartomány létezik minden egyes hengerátmérő esetében a préselőerőt és a lapos szerkezet kapott vastagságát és sűrűségét illetően. Nem lehetséges például 13 cm-es átmérőjű henger és 1,5 kN/cm préselöerő alkalmazásával olyan lapos szerkezet előállítása, amelynek vastagsága 0,35 mm és sűrűsége 4,4 g/ml. Ez csak a kisebb hengerátmérő esetében lehetséges.
Meglepő módon felismertük, hogy a porkeverék hengerlése találmány szerinti körülmények között olyan lapos szerkezeteket eredményez, amelyekből elegendő mechanikai stabilitású és elektrokémiai aktivitású elektródok állíthatók elő.
A gázdiffúziós elektródokhoz használható, a találmány szerinti eljárás segítségével előállított lapos szerkezet nagy homogenitással rendelkezik. Különféle sűrűségek elérésére van lehetőség, amely sűrűség értékek a ±0,2-±0,5 g/m3 tartományba esnek. Ezen felül a találmány szerinti eljárás segítségével lehetőség .: .··. .J - .
··» · · · J *.
-4- J. ·..· ·*. ’·:
van olyan lapos szerkezetek előállítására, amelyeknek a vastagsága ±0,05 mm±0,2 mm tartományban változik.
Az elektród elektrokémiai aktivitása alatt a konkrét áramsűrüségnél mért feszültségen felül a magasabb áramsürüségeken mért feszültségváltozást és a működés során a gáz és folyadék permeabilitásának változását is értjük. Jó elektród segítségével az elektrolízis magas áramsürüségeken és alacsony feszültségen működhet, miközben a feszültség növekedése és az áramsürűség növekedése csekély mértékű. Következésképpen például a nátrium-klorid-oldat elektrolízise, ahol a klórgáz az anódon fejlődik és oxigén fogy, illetve nátrium-hidroxidoldat képződik a katódon, 4 kA/m2 áramsürűség és 2,5 V-nál kisebb feszültség mellett működhet. Ideális esetben az elektród nem teszi lehetővé gáz átjutását a gáz oldalról a folyadéktérbe, illetve fordítva sem teszi lehetővé folyadék átjutását a gáztérbe.
A lapos szerkezet anyagához használható előnyös száraz porkeverék egy kötőanyagból, például egy polimerből, így a politetrafluor-etilénből (PTFE), egy katalizátorból vagy katalizátor keverékből állhat. A porkeverék egyik komponense szén vagy széntartalmú vegyület is lehet. A porkeverék adalékanyagokat, például ammónium-bikarbonátot is tartalmazhat, amely többek között pórusképző anyag. A katalizátor vagy katalizátor-keverék például a katalizátort képező fém nem fémes vegyületeit vagy a fém keverékeit és a katalizátort képező fém nem fémes vegyületeit tartalmazhatja. Különböző fémek vagy fémvegyületek, előnyösen nemesfémek alkalmazására is lehetőség van. Katalizátorként előnyösen ezüst(I)-oxid vagy az ezüst(I)-oxid és fém ezüst keverékei alkalmazhatók. Előnyösen a DYNEON cégtől kapható 2053 típusú teflon por alkalmazható kötőanyagként. A kötőanyag és a katalizátor vagy katalizátor keverék keverékét például a DE 2941774 számú német közrebocsátási iratban ismertetettek szerint őröljük dobléces gyorshengersor segítségével. A porkeverék nedvességtartalma 0,5 tömeg% vagy kisebb, előnyösen 0,3 tömeg% vagy kisebb.
A porkeverék hengerlése kereskedelemben kapható hengerköpeny segítségével végezhető, amint azt az ilyen jellegű lapos szerkezetek előállításánál
-5- ιη· vagy a porok sajtolásánál használják. Az egyes hengerek különböző átmérővel rendelkezhetnek. Lehetőség van a hengerek különböző sebességen történő működésére is. A hengerfelületek érdességének olyannak kell lennie, hogy a porkeverék húzható legyen állandó sebesség mellett. A cél homogén lapos szerkezet előállítása. A henger felületi érdessége a porkeverék tulajdonságának megfelelően állítható be. Előnyösen a sima felületek, azaz olyan felületek alkalmazhatók, amelyek nem rendelkeznek durva szerkezettel. A henger felületi érdessége Kaszámban mérve előnyösen 0,05-1,5 pm.
A porkeverék húzási viselkedését befolyásoló további paraméterek magának a porkeveréknek a tulajdonságain felül például a henger sebessége, vagy a hengerrés beállítása, vagy több paraméter kombinációja.
A száraz porkeverékek hengerlését oly módon végezzük, hogy a két henger egymás közötti távolságát egy konkrét értékre, például 0,2 mm-re állítjuk be a hengerlés! folyamat előtt. A hengerrés beállítását a por jellemzőinek, a hengerek felületi érdességének, a henger sebességének és a henger átmérőjének megfelelően kell megválasztani oly módon, hogy az előállított lapos szerkezet 0,050,7 mm vastagságú legyen. A lapos szerkezet vastagsága előnyösen 0,15-0,6 mm. A portól és a por jellemzőitől függően az előző vastagságú lapos szerkezet elérése érdekében a hengerrés előnyösen 0-0,30 mm, előnyösebben 0,005-0,2 mm. Ezt követően a száraz porkeveréket bemérjük a hengerrésbe és a henger behúzza a port, majd lapos szerkezetté tömöríti azt. Mivel a találmánynak megfelelően a préselőeröt állandó értéken tartjuk a hengerlés! folyamat során, az előre beállított hengerrés enyhén megnő a porkeverék behúzásakor és enyhén változik a hengerlés! folyamat során, a behúzott poranyag jellemzőitől és mennyiségétől függően. A hengerrés ±0,05-±0,2 mm tartományban változik.
A találmány szerinti eljárás végrehajtásakor előnyös, ha a hengereket tartó csapágyak csapágyjátéka kicsi, azaz ha az alkalmazott csapágyak előnyösen 0,06 mm-nél kisebb csapágyjátékkal rendelkeznek, és a futás jósága 50 pm-nél kisebb, és ha a hengerek előnyösen egy olyan gyártósorból származnak, ahol az előállításuknál különösen nagy pontosságot biztosítottak. Ez nem csak az alkal • · · · · Σ
-6 1η· mázott csapágyak és csapágyházak csapágyjátékára alkalmazható, hanem azokra a részekre is, amelyekhez a csapágy a hengerállványban kapcsolódik, amennyiben azok befolyásolják a hengerrést.
Ha a találmány szerinti eljárás segítségével a lapos szerkezet egy elektromosan vezető hordozóhoz kapcsolódik, egyrészt a lapos szerkezet olyan szilárdan kapcsolódik a hordozóhoz, hogy a köztük lévő kapcsolat kis ellenállású és a lapos szerkezet többé nem választható el a hordozótól, másrészt a lapos szerkezet pórusrendszere nem sérül meg annyira, hogy elegendő elektrokémiai aktivitást tudjon biztosítani. Az elektromosan vezető hordozó például egy fémháló, egy nem szövött fémáru, egy szövött fémáru vagy egy fémhab. Terpesztett fémhálók is alkalmazhatók. A hordozó előnyösen nikkelt vagy nikkelezett fémvegyületeket vagy nemfém-vegyületeket, például szenet tartalmazhatnak. A hordozó az áramelosztó feladatát is ellátja.
Az elektrokémiailag aktív lapos szerkezet elektromosan vezető hordozóra történő felvitele például préseléssel is végezhető. Azonban a hengerlésnek megvan az az előnye, hogy a gázdiffúziós elektród folyamatos eljárásban állítható elő és a lemezekre ható erők egyenletesen oszlanak szét. A hengerlés során alkalmazott erő a hordozótól függ. Minél nagyobb a fémháló szemcsemérete és minél kisebb a fémhuzal vastagsága, annál kisebb erőre van szükség. Ugyanez elmondható a terpesztett fémhálóra is, ahol a szükséges erő a szemcseméret és a szemcseszélesség növekedésével, de a háló vastagságának csökkenésével csökken.
Egy előnyös megvalósításban az elektromosan vezető hordozó mechanikusan és elektromos vezetést biztosítva kapcsolódik egy gáz számára átjárható, fém alaplemezhez, hogy biztosítsuk a gázdiffúziós elektróda mechanikai stabilitását. Az alaplemez nikkelből vagy nikkelötvözetből, például nikkel-ezüst ötvözetből áll. Az alaplemez a reakciógáz átjutása érdekében több nyílással, például réssel vagy lyukakkal rendelkezik. Minél stabilabb a hordozó vagy az alaplemezzel megerősített hordozó, annál nagyobb mértékben deformálódik a henger • ·· ·· ;
-7 ϊ:·»’ lési folyamat során. A deformáció megszüntethető vagy csökkenthető, ha előnyösen különböző kerületi sebességeket választunk a két henger esetében.
A lapos szerkezet és/vagy az elektromosan vezető katalizátor hordozó hőmérséklete a hengerlési folyamat során előnyösen 5-70°C. A megadott hőmérséklet-tartomány fenntartása érdekében előnyösen termosztálható hengerköpenyeket alkalmazunk. A hengerköpenyek üregesek a hűtő- vagy melegítőközeg áthaladása érdekében. Különösen előnyös, ha a hengereket hűtjük a hengerlési folyamat során, mivel a por tömörítése a súrlódási erők miatt felmelegíti a port. A hengerek adott esetben a hengerlési folyamat elején melegíthetök is, hogy elérjük a működési hőmérsékletet vagy magasabb hőmérsékleten termosztálhatók. Ha a hengerköpenyeket szilárd anyagból készítik és nem termosztálhatók, akkor a hengerléssel feldolgozni kívánt porkeveréket a kívánt hőmérsékletre kell melegíteni a hengerlési eljárás előtt.
A henger sebessége bizonyos tartományban szabadon megválasztható, azzal a feltétellel, hogy a port a hengereknek homogénen kell behúzniuk. Azonban különösen előnyösek a hengerek azon kerületi sebességei, amelyek a 0,0519 m/perc, előnyösebben a 0,1-15 m/perc tartományban vannak.
A találmány szerinti eljárással előállított gázdiffúziós elektródok elektrolízis során, különösen nátrium-klorid vizes oldatának elektrolízise során alkalmazhatók.
A következő példáknak megfelelően előállított gázdiffúziós elektródhoz használható lapos szerkezeteket alkalmazzuk a klór-alkálifém elektrolízis során. E célból olyan cellát használunk, amely anódtérből és egy ioncserélő membránnal elválasztott katódtérből áll. Az anódtérben olyan nátrium-klorid oldatot alkalmazunk, amelynek a koncentrációja 200 g/1 és a reakció során klórt eredményez a ruténium-oxiddal bevont titán-elektródon. A katódteret a DuPont cégtől kapható Nafion® 982 típusú kationcserélö membránnal választjuk el az anódtértől. A gázdiffúziós elektród és a kationcserélő membrán között elektrolit rés van, ahol körülbelül 32% erősségű nátrium-hidroxid oldatot keringtetünk pumpa segítségével. A gázdiffúziós elektród mögött 99,9%-os tisztaságú oxigént veze
-8 Intünk a cella azon felébe, ahol a katód helyezkedik el. Az anód felülete, a memb2 rán felülete és a gázdiffúziós elektród felülete egyenként 100 cm .
1. példa (Összehasonlító példa)
Ezüst(I)-oxid és PTFE 9:1 tömegarányú keverékét IKA cégtől kapható M20 típusú ütközéses gyorshengersoron őröljük minden esetben 15 másodperces időközönként hűtés mellett. A keveréket a Wetzel cégtől kapható hengermalomban hengereljük, amely két, 40 cm szélességű és 13 cm átmérőjű hengerköpenyt tartalmaz, és ahol a hengerrés 0,18 mm, a kapott szélesség 20 cm-nél nagyobb és az alkalmazott préselőerő 0,075 kN/cm. A kerületi sebesség 1,35 m/perc és a henger felületek érdessége Ra-számban kifejezve 25-30 pm. A hengerlési folyamat során a hőmérséklet értéke 22°C. A kapott lapos szerkezet vastagsága 1,1 mm és mechanikailag nagyon instabil. A lapos szerkezet nem vihető fel mechanikai hordozóra, például 0,14 mm vastagságú és 0,5 mm pórusméretü nikkel szálból álló nikkel hálóra anélkül, hogy ne sérülne meg. Következésképpen a gázdiffúziós elektród előállítása nem lehetséges.
2. példa (Összehasonlító példa)
Ezüst(I)-oxid és PTFE 9:1 tömegarányú keverékét IKA cégtől kapható M20 típusú ütközéses gyorshengersoron őröljük minden esetben 15 másodperces időközönként hűtés mellett. A keveréket a Wetzel cégtől kapható hengermalomban hengereljük, amely két, 40 cm szélességű és 13 cm átmérőjű hengerköpenyt tartalmaz, és ahol a hengerrés 0,18 mm, a kapott szélesség 20 cm-nél nagyobb és az alkalmazott préselőerő 18 kN/cm. A kerületi sebesség 1,35 m/perc és a henger felületek érdessége Ra-számban kifejezve 25-30 pm. A hengerlési folyamat során a hőmérséklet értéke 22°C. A kapott lapos szerkezet vastagsága 0,19 mm és mechanikailag stabil. A lapos szerkezet problémák nélkül vihető fel a mechanikai hordozóra, például 0,14 mm vastagságú és 0,5 mm pórusméretű nikkel szálból álló nikkel hálóra. Az elektrolízis cella feszültsége 2,45 V 4 kA/m2 áramsűrűség mellett. A feszültség lényegében túl magas a műszaki alkalmazásokhoz.
-9t • 4. ·Τ
3. példa
Ezüst(I)-oxid és PTFE 9:1 tömegarányú keverékét IKA cégtől kapható M20 típusú ütközéses gyorshengersoron őröljük minden esetben 15 másodperces időközönként hűtés mellett. A keveréket a Wetzel cégtől kapható hengermalomban hengereljük, amely két, 20 cm szélességű és 10,8 cm átmérőjű hengerköpenyt tartalmaz, és ahol a hengerrés 0,13 mm, a kapott szélesség 20 cm-nél nagyobb és az alkalmazott préselőerö 1,0 kN/cm. A kerületi sebesség 1,35 m/perc és a hengerfelületek érdessége Ra-számban kifejezve 25-30 pm. A hengerlési folyamat során a hőmérséklet értéke 22°C. A kapott lapos szerkezet vastagsága 0,35 mm és mechanikailag stabil. A lapos szerkezet problémák nélkül vihető fel a mechanikai hordozóra, például 0,14 mm vastagságú és 0,5 mm pórusméretü nikkel szálból álló nikkel hálóra. Az elektrolízis cella feszültsége 2,35 V 4 kA/m2 áramsürűség mellett.
4. példa
Ezüst(I)-oxid és PTFE 9:1 tömegarányú keverékét IKA cégtől kapható M20 típusú ütközéses gyorshengersoron őröljük minden esetben 15 másodperces időközönként hűtés mellett. A keveréket a Wetzel cégtől kapható hengermalomban hengereljük, amely két, 40 cm szélességű és 10,8 cm átmérőjű hengerköpenyt tartalmaz, és ahol a hengerrés 0 mm, a kapott szélesség 15 cm-nél nagyobb és az alkalmazott préselőerö 0,5 kN/cm. A kerületi sebesség 1,35 m/perc és a henger felületek érdessége Ra-számban kifejezve 25-30 pm. A hengerlési folyamat során a hőmérséklet értéke 22°C. A kapott lapos szerkezet vastagsága 0,35 mm és mechanikailag stabil. A lapos szerkezet problémák nélkül vihető fel a mechanikai hordozóra, például 0,14 mm vastagságú és 0,5 mm pórusméretü nikkel szálból álló nikkel hálóra. Az elektrolízis cella feszültsége 2,15 V 4 kA/m2 áramsűrűség mellett.
-ίο-
5. példa
Ezüst(I)-oxid és PTFE 9:1 tömegarányú keverékét IKA cégtől kapható M20 típusú ütközéses gyorshengersoron őröljük minden esetben 15 másodperces időközönként hűtés mellett. A keveréket a Wetzel cégtől kapható hengermalom5 ban hengereljük, amely két, 40 cm szélességű és 10,8 cm átmérőjű hengerköpenyt tartalmaz, és ahol a hengerrés 0 mm, a kapott szélesség 30 cm-nél nagyobb és az alkalmazott préselőerő 0,5 kN/cm. A kerületi sebesség 1,35 m/perc és a henger felületek érdessége Ra-számban kifejezve 25-30 pm. A hengerlés! folyamat során a hőmérséklet értéke 22°C. A kapott lapos szerkezet vastagsága 10 0,42 mm és mechanikailag stabil. A lapos szerkezet problémák nélkül vihető fel a mechanikai hordozóra, például 0,5 mm pórusméretü és 0,14 mm szálvastagságú nikkel hálóra oly módon, hogy a kapott szorítóerő 1 kN/cm. Az elektrolízis cella feszültsége 2,28 V 4 kA/m2 áramsűrűség mellett.

Claims (11)

  1. -11- λ EJ
    Szabadalmi igénypontok
    1. Eljárás gázdiffúziós elektródok előállítására, különösen elektrolízis cellákban történő alkalmazásra, amelynek során először a legalább egy katalizá5 tort vagy katalizátor keveréket és egy kötőanyagot tartalmazó porkeverék hengerlése által egy lapos szerkezetet állítunk elő hengerpár segítségével, majd a lapos szerkezetet egy elektromosan vezető hordozóhoz kapcsoljuk hengerpárral történő hengerléssel, azzal jellemezve, hogy a hengerek préselőerejét a 0,2-15 kN/cm tartományban állandó értéken tartjuk.
  2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás gázdiffúziós elektródok előállítására, különösen elektrolízis cellákban történő alkalmazásra, amelynek során először a legalább egy katalizátort vagy katalizátor keveréket és egy kötőanyagot tartalmazó porkeverék hengerlése által egy lapos szerkezetet állítunk elő hengerpár 15 segítségével, majd a lapos szerkezetet egy elektromosan vezető hordozóhoz kapcsoljuk hengerpárral történő hengerléssel, azzal jellemezve, hogy a hengerlést egymástól függetlenül 8-15 cm átmérőjű hengerekkel végezük.
  3. 3. Az 1. vagy 2. igénypontok bármelyike szerinti eljárás gázdiffúziós 20 elektródok előállítására, különösen elektrolízis cellákban történő alkalmazásra, amelynek során először a legalább egy katalizátort vagy katalizátor keveréket és egy kötőanyagot tartalmazó porkeverék hengerlése által egy lapos szerkezetet állítunk elő hengerpár segítségével, majd a lapos szerkezetet egy elektromosan vezető hordozóhoz kapcsoljuk hengerpárral történő hengerléssel, ahol a lapos 25 szerkezetet hengerléssel visszük fel a katalizátor hordozóra, azzal jellemezve, hogy a hengerlés! folyamatot 0,1-2 kN/cm szorítóerővel végezzük.
  4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hengereknél a porkeverék hengerlése során 0,2-10 kN/cm, előnyösen 0,230 5 kN/cm, előnyösebben 0,2-2 kN/cm préselőerőt alkalmazunk.
    -12:
  5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egymástól függetlenül 8-13 cm, előnyösen legfeljebb 11 cm átmérőjű hengereket alkalmazunk.
  6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hengerek kerületi sebességét a porkeverék hengerlése során, egymástól függetlenül 0,05-19 m/perc, előnyösen 0,1-15 m/perc értéken tartjuk.
  7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hengerek kerületi sebességét a lapos szerkezetnek hordozóhoz történő kapcsolása során, egymástól függetlenül 0,1-12 m/perc, előnyösen 0,8-2 m/perc értéken tartjuk.
  8. 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a lapos szerkezet vastagságát 0,05-0,7 mm, előnyösen 0,15-0,6 mm értékre állítjuk.
  9. 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a lapos szerkezet és/vagy a katalizátor hordozó hőmérsékletét a hengerlés! folyamatok során 5-70 °C trtományban tartjuk.
  10. 10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy olyan hengereket alkalmazunk, amelyek felületi érdessége egymástól függetlenül 0,05-1,5 pm.
  11. 11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az elektromosan vezető katalizátor hordozót egy gáz számára átjárható fém alaplemezhez kapcsoljuk.
    A meghatalmazott:
    7 rá Szabadalmi & Véd^|gy Iroda zj / dr. Molnár jutván szabadalmi ügyvivő
HU0401685A 2001-10-02 2002-09-19 Eljárás gázdiffúziós elektródok előállítására HUP0401685A2 (hu)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10148599A DE10148599A1 (de) 2001-10-02 2001-10-02 Verfahren zur Herstellung von Gasdiffusionselektroden aus trockenen Pulvermischungen mittels Walzen
PCT/EP2002/010493 WO2003032417A2 (de) 2001-10-02 2002-09-19 Verfahren zur herstellung von gasdiffusionselektroden

Publications (1)

Publication Number Publication Date
HUP0401685A2 true HUP0401685A2 (hu) 2005-02-28

Family

ID=7701122

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU0401685A HUP0401685A2 (hu) 2001-10-02 2002-09-19 Eljárás gázdiffúziós elektródok előállítására

Country Status (11)

Country Link
US (1) US6838408B2 (hu)
EP (1) EP1446849B1 (hu)
JP (1) JP4498738B2 (hu)
KR (1) KR20040040483A (hu)
CN (1) CN1269246C (hu)
AU (1) AU2002329279A1 (hu)
BR (1) BR0213008A (hu)
DE (1) DE10148599A1 (hu)
HU (1) HUP0401685A2 (hu)
PL (1) PL369434A1 (hu)
WO (1) WO2003032417A2 (hu)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10157521A1 (de) * 2001-11-23 2003-06-05 Bayer Ag Behandlung der Walzen bei der Herstellung von Gasdiffusionselektroden
NO320029B1 (no) 2003-07-07 2005-10-10 Revolt Technology As Fremgangsmate for fremstilling av gassdiffusjonselektroder
JP4154315B2 (ja) * 2003-11-21 2008-09-24 本田技研工業株式会社 燃料電池
DE102005023615A1 (de) 2005-05-21 2006-11-23 Bayer Materialscience Ag Verfahren zur Herstellung von Gasdiffusionselektroden
DE102010024053A1 (de) * 2010-06-16 2011-12-22 Bayer Materialscience Ag Sauerstoffverzehrelektrode und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102010030203A1 (de) 2010-06-17 2011-12-22 Bayer Materialscience Ag Gasdiffusionselektrode und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102010042004A1 (de) * 2010-10-05 2012-04-05 Bayer Materialscience Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von transport- und lagerstabilen Sauerstoffverzehrelektroden
DE102010042729A1 (de) 2010-10-21 2012-04-26 Bayer Materialscience Aktiengesellschaft Sauerstoffverzehrkathode und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102010042730A1 (de) 2010-10-21 2012-04-26 Bayer Materialscience Aktiengesellschaft Sauerstoffverzehrelektrode
DE102011005454A1 (de) 2011-03-11 2012-09-13 Bayer Materialscience Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Sauerstoffverzehrelektroden
EP2573210B1 (de) 2011-09-23 2016-10-26 Covestro Deutschland AG Sauerstoffverzehrelektrode und Verfahren zu ihrer Herstellung
EP2573213B1 (de) * 2011-09-23 2017-10-25 Covestro Deutschland AG Sauerstoffverzehrelektrode und verfahren zu ihrer herstellung
US8808512B2 (en) 2013-01-22 2014-08-19 GTA, Inc. Electrolyzer apparatus and method of making it
US9222178B2 (en) 2013-01-22 2015-12-29 GTA, Inc. Electrolyzer
JP2015025174A (ja) * 2013-07-26 2015-02-05 シャープ株式会社 水電解用の多孔質導電部材、及び、それを用いた機能水生成器
JP2015050023A (ja) * 2013-08-30 2015-03-16 東芝燃料電池システム株式会社 燃料電池触媒層の製造方法および燃料電池触媒層の製造装置
JP6277490B2 (ja) 2014-02-10 2018-02-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 塗膜物の製造装置
KR101725631B1 (ko) 2015-05-12 2017-04-11 황태호 골프용 자세보정기구
DE102015215309A1 (de) 2015-08-11 2017-02-16 Siemens Aktiengesellschaft Präparationstechnik von kohlenwasserstoffselektiven Gasdiffusionselektroden basierend auf Cu-haltigen-Katalysatoren
DE102017204096A1 (de) 2017-03-13 2018-09-13 Siemens Aktiengesellschaft Herstellung von Gasdiffusionselektroden mit Ionentransport-Harzen zur elektrochemischen Reduktion von CO2 zu chemischen Wertstoffen
DE102017208220A1 (de) * 2017-05-16 2018-11-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Herstellen eines Trockenfilms sowie Trockenfilm und mit dem Trockenfilm beschichtetes Substrat
EP3418429A1 (de) 2017-06-21 2018-12-26 Covestro Deutschland AG Gasdiffusionselektrode zur reduktion von kohlendioxid
EP3649278A1 (de) 2017-07-03 2020-05-13 Covestro Deutschland AG Elektrochemisches verfahren zur herstellung von diarylcarbonaten
CN110869537A (zh) 2017-07-03 2020-03-06 科思创德国股份有限公司 用于制备碳酸芳基烷基酯或碳酸二芳基酯的电化学方法
DE102018210458A1 (de) 2018-06-27 2020-01-02 Siemens Aktiengesellschaft Gasdiffusionselektrode zur Kohlendioxid-Verwertung, Verfahren zu deren Herstellung sowie Elektrolysezelle mit Gasdiffusionselektrode
WO2022154399A1 (ko) * 2021-01-12 2022-07-21 주식회사 엘지에너지솔루션 프리스탠딩 필름, 이차 전지용 전극, 이를 포함하는 이차 전지 및 전극 제조 방법
DE102023200011A1 (de) * 2023-01-03 2024-07-04 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Elektrode
EP4575041A1 (de) 2023-12-21 2025-06-25 Covestro Deutschland AG Gasdiffusionselektrode und verfahren zur verminderung der wasserstoffentwicklung beim betrieb einer elektrolyse mit gasdiffusionselektrode

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1008623A (en) * 1972-02-11 1977-04-19 Gould Inc. Process and apparatus for manufacture of an electrode
DE2812040C2 (de) * 1978-03-20 1985-02-28 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Verfahren zur Herstellung einer Luftsauerstoffelektrode
US4350608A (en) * 1978-04-24 1982-09-21 Diamond Shamrock Corporation Oxygen cathode for alkali-halide electrolysis and method of making same
DE2941774C2 (de) 1979-10-16 1985-03-21 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer kunststoffgebundenen Aktivkohleschicht für dünne Gasdiffusionselektroden
FR2468218A1 (fr) * 1979-10-18 1981-04-30 Alsthom Cgee Procede de fabrication par calandrage de bandes minces poreuses et produits obtenus, notamment electrodes pour piles a combustible
JPS56142881A (en) * 1980-04-04 1981-11-07 Asahi Glass Co Ltd Preparation of cathode for preparing alkali hydroxide
US4339325A (en) * 1980-10-31 1982-07-13 Diamond Shamrock Corporation One pass process for forming electrode backing sheet
US4529672A (en) * 1983-03-29 1985-07-16 Union Carbide Corporation Process of making electrochemical electrodes and electrodes made thereby
DE3342969A1 (de) * 1983-11-28 1985-06-05 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Poroese gaselektrode
JPS6122570A (ja) * 1984-07-09 1986-01-31 Toshiba Corp 空気電極の製造方法
JPS6293388A (ja) * 1985-10-17 1987-04-28 Asahi Glass Co Ltd 電解槽
DE3710168A1 (de) * 1987-03-27 1988-10-13 Varta Batterie Verfahren zur herstellung einer kunststoffgebundenen gasdiffusionselektrode mit metallischen elektrokatalysatoren
DE3722019A1 (de) 1987-07-03 1989-01-12 Varta Batterie Verfahren zur herstellung einer kunststoffgebundenen gasdiffusionselektrode, die einen manganoxidkatalysator der ueberwiegenden zusammensetzung mno(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)o(pfeil abwaerts)3(pfeil abwaerts)* x mn(pfeil abwaerts)5(pfeil abwaerts)o(pfeil abwaerts)8(pfeil abwaerts) enthaelt
JPH07249415A (ja) * 1994-03-10 1995-09-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 空気亜鉛電池用触媒層の製造法
KR100201572B1 (ko) * 1997-04-18 1999-06-15 최수현 코팅 및 롤링의 혼합법에 의한 연료전지의 전극 제조방법
JP3002974B2 (ja) * 1998-05-20 2000-01-24 長一 古屋 ガス拡散電極の製造方法
US6368365B1 (en) * 2000-03-23 2002-04-09 The Gillette Company Method of making a battery
US6780388B2 (en) * 2000-05-31 2004-08-24 Showa Denko K.K. Electrically conducting fine carbon composite powder, catalyst for polymer electrolyte fuel battery and fuel battery
US6627035B2 (en) * 2001-01-24 2003-09-30 Gas Technology Institute Gas diffusion electrode manufacture and MEA fabrication
DE10157521A1 (de) * 2001-11-23 2003-06-05 Bayer Ag Behandlung der Walzen bei der Herstellung von Gasdiffusionselektroden

Also Published As

Publication number Publication date
US20040182695A1 (en) 2004-09-23
JP2005505692A (ja) 2005-02-24
BR0213008A (pt) 2004-10-05
EP1446849B1 (de) 2016-11-02
US6838408B2 (en) 2005-01-04
DE10148599A1 (de) 2003-04-10
CN1565065A (zh) 2005-01-12
CN1269246C (zh) 2006-08-09
KR20040040483A (ko) 2004-05-12
JP4498738B2 (ja) 2010-07-07
EP1446849A2 (de) 2004-08-18
AU2002329279A1 (en) 2003-04-22
WO2003032417A2 (de) 2003-04-17
PL369434A1 (en) 2005-04-18
WO2003032417A3 (de) 2004-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
HUP0401685A2 (hu) Eljárás gázdiffúziós elektródok előállítására
US4551220A (en) Gas diffusion electrode material
EP2540872B1 (en) Oxygen gas diffusion cathode, electrolytic bath equipped with same, process for production of chlorine gas, and process for production of sodium hydroxide
KR101776963B1 (ko) 기체 확산 전극 및 그의 제조 방법
EP3333947A1 (en) Metal porous body, fuel cell, and method for manufacturing metal porous body
EP3410520A1 (en) Metal porous body, fuel cell, and method for producing metal porous body
US11228043B2 (en) Fuel battery
EP3260579B1 (en) Method for producing nickel alloy porous body
RU2290454C2 (ru) Способ изготовления газодиффузионных электродов
KR20110137251A (ko) 산소 소모 전극 및 이것의 제조 방법
CN109983606B (zh) 燃料电池及制造金属多孔体的方法
US9714472B2 (en) Gas diffusion electrodes and process for production thereof
EP3642391A1 (de) Gasdiffusionselektrode zur reduktion von kohlendioxid
US4554063A (en) Cathodic, gas- and liquid-permeable current collector
US5538585A (en) Process for producing gas electrode
KR20120104102A (ko) 산소 소모 전극의 제조 방법
KR20200029439A (ko) 금속 다공체, 고체 산화물형 연료 전지 및 금속 다공체의 제조 방법
US10202700B2 (en) Oxygen-consuming electrode and method for producing same
US20170016129A1 (en) Method for producing catalytically active powders from metallic silver or from mixtures of metallic silver with silver oxide for producing gas diffusion electrodes
US20050079599A1 (en) Method for producing sheet-like structures for gas diffusion electrodes
Wendt Preparation, morphology and effective electrocatalytic activity of gas evolving and gas consuming electrodes
EP4575041A1 (de) Gasdiffusionselektrode und verfahren zur verminderung der wasserstoffentwicklung beim betrieb einer elektrolyse mit gasdiffusionselektrode
HK1165510A (en) Gas diffusion electrode and process for production thereof

Legal Events

Date Code Title Description
FD9A Lapse of provisional protection due to non-payment of fees