JP2021042477A - カーボンナノチューブを含有する酸素消費電極およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
する酸素脱分極電極、および電気分解装置に関する。本発明は、さらに、酸素脱分極電極
の製造方法、およびクロルアルカリ電気分解または燃料電池技術におけるその使用に関す
る。
支持体と、触媒活性成分を有するガス拡散層とを含んでなる酸素脱分極電極に由来する。
わち、固体、液体および気体が互いに接触し、そして固体の電子伝導触媒が、液相と気相
との間の電気化学的反応に触媒作用を及ぼす電極である。固体電気触媒は、通常、約20
0μm〜500μmの範囲の厚さを有する多孔性フィルムに存在する。
来技術から知られている。ここでの基本理念は、(例えば、クロルアルカリ電気分解にお
ける)電気分解の水素発生カソードを、酸素脱分極電極(カソード)によって置き換える
ことである。可能なセルデザインおよび解決策の概要は、刊行物(非特許文献1)に見出
され得る。
て有用となるためには一連の基本的必要条件を満たさなければならない。したがって、使
用される電気触媒および他の全ての材料は、使用される水酸化アルカリ金属溶液、例えば
、約32%の濃度を有する水酸化ナトリウム溶液に対して、および純粋な酸素に対して、
典型的に80〜90℃の温度において化学的に安定でなければならない。通常2m2以上
の面積(工業規模)を有する電解槽に電極を設置可能であり、そして作動可能であるよう
に、高基準の機械的安定度も必要とされる。さらなる特性は、電気触媒の高い導電性、高
い内部表面積および高い電気化学活性である。例えば、電解槽において気体空間および液
体空間が互いに分離したままであるように、不透過性であるように、気体および電解質の
伝導のための適切な疎水性および親水性の細孔ならびに適切な細孔構造も必要とされる。
長期安定性および低い製造費は、工業的に有用な酸素脱分極電極が満たさなければならな
い、さらなる特定の必要条件である。
ODE上に電解セルにおけるアノード空間をカソード空間から分離するイオン交換膜を配
置することである。この配置では、水酸化ナトリウム溶液ギャップは存在しない。この配
置は、従来技術においてゼロギャップ配置としても記載される。この配置は、通常、燃料
電池技術にも利用される。ここでの不利益は、形成された水酸化ナトリウム溶液がODE
を通して気体側に運搬されなければならず、そしてODE上で下方へその後流れるという
ことである。ここで、水酸化ナトリウム溶液によるODE中の細孔の閉鎖または細孔中で
の水酸化ナトリウムの結晶化が生じてはならない。非常に高い水酸化ナトリウム濃度も生
じる可能性があり、その結果として、イオン交換膜が長期間、これらの高濃度に対して安
定でなくなることが見出された(非特許文献2)。
ることは、これらは一般に、反応ルート(I)に従う反応を促進し、したがって、電極寿
命の著しい低下および電流収率の損失に導くため、特にアルカリ媒体中での酸素の還元に
おいて、完全に避けられなければならない(非特許文献3)。
液を意味する、電気触媒、例えばカーボンブラックに担持された銀が存在する触媒および
60℃〜90℃の範囲の温度を使用するアルカリ媒体中での酸素の還元の不利益は、中間
体として形成された過酸化水素がカーボンブラックの炭素を分解し、それによって、電極
中で亀裂が生じ、そして電極が機械的に不安定となり、電極が使用不可となることである
。また、このような「炭素腐食」のため、担持された電極触媒は支持体から分離し、した
がって、電気触媒は使用不可となる。
き、ここで、4個の電極を移動する段階が好ましいことも同様に知られている(非特許文
献3を参照のこと)。
る(非特許文献4)。より高い電圧および/またはより高い電流密度の適用によって、形
成された過酸化水素の一部が、所望の水酸化イオンまでさらに還元されることが可能であ
ることも開示される。したがって、反応ルート(I)および(II)に従う連続反応の可
能性が記載される。しかしながら、反応ルート(I)に従う反応が生じるため、反応ルー
トIVに従う反応を妨げることも不可能であり、そしてそれによって水酸化イオンの収率
の低下が導かれる。したがって、開示された方法の変形(非特許文献2、非特許文献3を
参照のこと)は、同様の経済的および技術的不利益を有する。
5)によって1991年に記載されて以来、当業者に一般に既知であった。その時以来、
カーボンナノチューブという用語は、炭素を含んでなり、かつ3〜80nmの範囲の直径
と、直径の倍数、少なくとも10倍である長さとを有する円筒体を指している。さらに、
これらのカーボンナノチューブは、規則正しい炭素原子の層によって特徴づけられ、カー
ボンナノチューブは、通常、形態学的に異なるコアを有する。カーボンナノチューブの同
義語は、例えば、「カーボンフィブリル」または「中空カーボンファイバー」または「カ
ーボンバンブー」または(ロール状構造の場合)「ナノスクロール」または「ナノロール
」である。
ここでは、酸素還元に関する触媒活性は、触媒活性成分として鉄、コバルトまたはニッケ
ルを含有する二酸化ケイ素、酸化マグネシウムなどの支持体材料上でのアセトニトリルの
蒸気の触媒的析出によって得られる。酸素の還元方法は、それが0.5モル硫酸溶液で実
行されるということを特徴とする。
(NCNT)の使用を記載する。ここで、貴金属含有触媒は使用されていない。しかしな
がら、実験によって、NCNTベースの電極は満足な長期安定性を有さないことが示され
た。
粒子がNCNTの表面上に存在する、窒素変性CNTの製造方法が記載される。ここでの
不利益は、製造法が非常に複雑であることである。
散電極を製造するために知られている。例えば、特許文献3に記載される乾式プロセスに
おいては、触媒をポリマー、しばしばPTFEと一緒にミル加工して混合物を得て、そし
てこの混合物を、その後、機械的支持体要素、例えば、銀またはニッケルメッシュに適用
する。その後、粉末を押圧によって、例えばローラー圧縮機によって支持体と一緒に圧縮
し、電極を形成する。
分の懸濁液が製造される。これは支持体材料に適用され、そしてその後、乾燥させて焼成
する(非特許文献7)。
リ電解質(pH>8)の両方において酸素の還元を実行することができ、反応が高い電流
効率で生じ、かつ電極が満足な長期安定性を有する、炭素ベースのガス拡散電極およびそ
の製造方法を提供することが本発明の目的である。
チューブ(CNT)、およびその後支持体要素と一緒に押圧される、得られた粉末混合物
の使用によって、長期安定性を有する電極が導かれることが見出された。
も1枚のシート様導電性支持体要素と、支持体要素に適用されたガス拡散層と、電気触媒
とを有し、ガス拡散層が、カーボンナノチューブとフルオロポリマー、特にPTFEとの
混合物によって形成されること、およびカーボンナノチューブとフルオロポリマーとの混
合物が粉末形態で支持体要素に適用され、かつ圧縮され、カーボンナノチューブが電気触
媒を形成し、かつ実質的に窒素成分を含まないことを特徴とする方法を提供する。
割合が、0.5重量%未満、好ましくは0.3重量%未満、特に好ましくは0.2重量%
未満であることを意味する。窒素含有量は、純粋酸素中での950℃における試料の燃焼
および熱伝導度検出器による窒素の検出の原理に基づく市販のCHN分析器によって決定
することができる。
は、通常、1〜100nmの範囲の直径と、直径の倍数の長さとを有する主に円筒形のカ
ーボンチューブを示すために使用される。これらのチューブは、1層またはそれ以上の規
則正しい炭素原子の層からなり、かつ形態学的に異なるコアを有する。これらのカーボン
ナノチューブは、例えば、「カーボンフィブリル」または「中空カーボンファイバー」と
も記載される。
物:S.Iijima,Nature 354,56−58,1991)は一般にカーボ
ンナノチューブ(略してナノチューブまたはCNTとしても記載される)の発見者であっ
たことが認められているが、これらの材料は、特に複数のグラフェン層を有する繊維性グ
ラファイト材料として、1970年代および1980年代初期から知られていた。Tat
esおよびBaker(英国特許出願公開第1469930号明細書(1977年)およ
び欧州特許出願公開第0056004号明細書(1982年))は、炭化水素の触媒的分
解からの非常に微細な繊維性炭素の析出を最初に記載していた。しかしながら、短鎖炭化
水素をベースにして製造されたカーボンフィラメントは、さらにそれらの直径に関しては
特徴づけられなかった。
6号明細書および国際公開第86/03455号パンフレットにおいて初めて記載された
。これらのカーボンナノチューブは、軽量(すなわち、短鎖および中間鎖脂肪族または単
環式または二環式芳香族)炭化水素と、それによって炭素担持化合物が800〜900℃
より高い温度で分解する鉄ベースの触媒とを使用して製造される。
および触媒プロセスが含まれる。これらのプロセスの多くにおいては、大きい直径を有す
る、スート、無定形炭素および繊維が副産物として形成される。触媒プロセスの中で、導
入された触媒粒子の析出と、その場で形成され、ナノメートルの範囲の直径を有する金属
中心の析出(フロープロセスとして知られている)との間で区分することができる。反応
条件下で気体である炭化水素からの炭素の触媒的析出(以下、CCVD;触媒的炭素蒸着
)による製造において、アセチレン、メタン、エタン、エチレン、ブタン、ブテン、ブタ
ジエン、ベンゼンおよびさらなる炭素含有出発原料が、可能な炭素担体として記載されて
いる。
んでなる。触媒用に可能な金属として、従来技術では例として、Fe、Mo、Ni、V、
Mn、Sn、Co、Cuなどが記載される。個々の金属は、通常、単独でも、カーボンナ
ノチューブの形成に触媒作用を及ぼす傾向を有する。しかしながら、従来技術に従って、
高収率のカーボンナノチューブおよびわずかな割合の無定形炭素は、上記金属の組合せを
含有する金属触媒を使用して、有利に達成される。
ースとする。カーボンナノチューブの形成および形成されたチューブの特性は、複雑な様
式で、触媒として使用された金属成分または複数の金属成分の組合せ、使用された支持体
材料ならびに触媒と支持体との相互作用、供給気体および供給気体分圧、水素またはさら
なる気体の混合物、反応温度および滞留時間および使用された反応器に依存する。最適化
は、工業プロセスに関して特に困難である。
で消費されることが留意されてもよい。このような消費は、粒子の完全被覆(当業者には
「キャッピング」として知られる)を導く、全粒子上での炭素の析出による金属成分の脱
活性化に寄与する。再活性化は、一般に不可能であるか、または経済的に実行不可能であ
る。しばしば、触媒1グラムあたり数グラム以下のみのカーボンナノチューブが得られる
。ここで触媒は、使用された支持体および(1種または複数の)活性触媒金属の全体を包
含する。触媒の示された消費によって、そして最終カーボンナノチューブ製品から触媒残
渣を分離することに関与する経済的支出によって、使用された触媒に基づくカーボンナノ
チューブの高い収率は、触媒およびプロセスが満たさなければならない重要な必要条件を
表す。
単一壁体カーボンナノチューブ(SWCNT)と多壁体カーボンナノチューブ(MWCN
T)との間で区分される。従来のこれらの製造方法は、例えば、電気アークプロセス(ア
ーク放電)、レーザーアブレーション、化学蒸着(CVD法)および触媒化学蒸着(CC
VD)である。
とができる。Iijima(Nature 354,1991,56−8)は、継ぎ目な
く閉鎖した円筒を形成するようにロールアップして、そして電気アークプロセスにおいて
互いに入れ子状となる2層以上のグラフェン層からなるカーボンチューブの形成を報告す
る。ロールアップベクトル次第で、カーボンファイバーの長軸に沿って炭素原子のキラル
およびアキラル配置が可能である。
の重複したグラフェン層からなる1層またはそれ以上のグラファイト層がロール状構造を
形成するスクロール構造を有するカーボンナノチューブを製造することを可能にする。
ne et al.,Encyclopedia of Nanoscience an
d Nanotechnology,2003,Volume X,Pp.1−22;I
SBN 1−58883−001−2)に記載されている。これら構造は、「ヘリンボン
」構造、カップスタックド構造およびスタックド構造、バンブー構造およびプレートリッ
ト構造である。カーボンナノファイバーも、同様に、ポリアクリロニトリルの電界紡糸お
よびその後のグラファイト化によって製造することができる(Jo et al.,Ma
cromolecular Research,2005,Vol.13,pp.521
−528)。
、好ましくは、上記のスクロール構造を有するカーボンナノチューブを使用する。これら
の特定のCNT種の利点は、粉末より問題が少ない状態で加工することができるミクロン
範囲のそれらの凝集体の形成である。したがって、そのようなCNT凝集体の使用は、乾
式プロセスによるガス拡散電極の製造において好ましい。
際の動作において、数時間のみクロルアルカリ電気分解において酸素脱分極電極として作
動する場合に有用なセル電圧を示し、次いで迅速に巨大な電圧増加を導くガス拡散電極を
導く。そのような窒素含有カーボンナノチューブに基づく電極材料は、実際は使用不可能
である。
持体要素に粉末混合物として適用される。
30μm〜5000μm、好ましくは50μm〜3000μm、特に好ましくは100μ
m〜1000μmの範囲の外径を有する凝集体の形態のカーボンナノチューブが使用され
る。
320:2009による)によって決定される。この目的のために、測定された累積体積
分布曲線が利用される。
り扱いが容易である。凝集体が粉末混合物の製造間に維持されることも有利である。した
がって、好ましい実施形態において、最終電極も上記直径分布のCNT凝集体を有する。
0μm〜0.8mm、特に好ましくは200μm〜400μmの凝集形態での平均粒径(
d50)を有する粉状フルオロポリマーが、フルオロポリマー、特にポリテトラフルオロ
エチレン(PTFE)として使用される。
レーザー光散乱によって決定される。測定された累積体積分布曲線のd50(中間値)が
平均粒度として用いられる。
の乾燥混合によって実行される。
ロエチレン(PTFE)、例えば、DyneonからのPTFE粉末、グレード2053
を使用することが特に好ましい。しかしながら、他のPTFE粉末を使用することも可能
である。
TFEとの混合物を含有し、1〜70%重量%、好ましくは5〜65%重量%、特に好ま
しくは10〜65%重量%のPTFEと、99〜30%重量%、好ましくは95〜35%
重量%、特に好ましくは90〜35%重量%のカーボンナノチューブとを含んでなる。
第2段階は、高温で高せん断で行われる。この好ましい動作モードは、均質プレミックス
が得られるまで第1段階における乾燥混合が実行され、混合物の温度が25℃以下、好ま
しくは20℃以下であることを特徴とする。
器、例えば、5000rpmの回転速度で作動される混合要素としてのスター旋回装置を
備えたEirichからの混合器、モデルR02を使用して行われる。例えば、独国特許
出願公開第102005023615号明細書の従来技術とは対照的に、第1段階で均質
プレミックスを得た後の第2段階の混合プロセスは、好ましいプロセスにおいて30℃よ
り高い温度で実行されるべきである。30℃〜80℃、特に好ましくは35℃〜70℃、
非常に特に好ましくは40℃〜60℃の混合温度が好ましい。混合プロセスの間に加熱が
行われないため、粉末混合物は、混合器に導入される前に加熱されるべきであり、かつ/
または混合容器は、必要とされる温度まで加熱されるべきである。二重壁混合容器を有す
る混合器を使用することが好ましい。
15号明細書に記載される手順を使用して、支持体要素上に分散される。
あることが可能である。支持体は、カーボンファイバー、ニッケル、銀、または貴金属に
よってコーティングされたニッケルからなることが可能であり、貴金属は、好ましくは、
銀、金および白金の1種またはそれ以上の系列から選択される。
。フレーム様テンプレートは、支持体要素上に特に都合よく配置され、テンプレートは、
好ましくは、それがちょうど支持体要素を包囲するように選択される。代わりに、支持体
要素の面積よりも小さくなるように、テンプレートを選択することもできる。この場合、
支持体要素の未コーティングの縁部分は、粉末混合物の分散および支持体要素との押圧後
も、電気化学的に活性なコーティングを含まないままである。テンプレートの厚さは、支
持体要素に適用される粉末混合物の量によって選択されることができる。テンプレートは
、粉末混合物で充填される。過剰量の粉末は、スクレーパーによって除去することができ
る。次いで、テンプレートは取り出される。しかしながら、従来技術とは対照的に、ここ
では典型的に2mmよりも厚い層厚が製造される。したがって、好ましくは1〜10mm
、好ましくは3〜8mmの上記粉末混合物の層厚が、新規方法によって製造される。
よって除去される。
されたCNT−PTFE粉末混合物の厚さ対粉末混合物のかさ密度の比率である。支持体
要素は計算上考慮されない。
有するシーブを通してふるいがけされた粉末混合物を、500mlの測定シリンダーに導
入し、その後、重量を測定する。かさ密度は、体積および質量から算出される。ここで、
圧縮または高密度化が生じる可能性がないように、粉末は機械的に装填されず、測定シリ
ンダーも堅固に配置されないか、機械的に装填されない。
圧縮によって作成することができる。好ましい方法は、ローラー圧縮である。したがって
、特に好ましいガス拡散電極の製造方法は、圧縮が好ましくはローラーによって実行され
、支持体要素および分散された粉末混合物に対して使用された(1または複数の)ローラ
ーによって適用された線形押圧力が0.1〜1kN/cm、好ましくは0.2〜0.8k
N/cmであることを特徴とする。
行される。
とによって製造されたガス拡散層を有することができる。ガス拡散層は、好ましくは、支
持体要素の表面に片側で適用される。
に好ましくは0.1〜1mmである。
対空体積の比率から算される。ここで、ガス拡散電極の固体体積は、添加された成分の体
積の合計から算出される。支持体要素を含まないガス拡散電極の体積は、ガス拡散電極の
組成物の密度から決定される。固体体積がガス拡散電極の体積から引かれると、ガス拡散
電極の空体積が得られる。空体積対ガス拡散電極の体積の比率によって気孔率が得られる
。
ート様導電性支持体要素と、支持体要素に適用されたガス拡散層および電気触媒とを有し
、ガス拡散層が、カーボンナノチューブとPTFEとの混合物からなり、カーボンナノチ
ューブおよびフルオロポリマーが粉末形態で支持体要素に適用され、かつ圧縮されており
、そしてカーボンナノチューブが電気触媒を形成することを特徴とするガス拡散電極を提
供する。
、1重量%未満、特に0.5重量%未満、特に好ましくは0.3重量%以下の、特に遷移
金属、特に好ましくはマンガンおよび/または鉄および/またはコバルトの、カーボンナ
ノチューブを製造するために使用された触媒の触媒残渣の含有量を有する。これは、例え
ば、粉末混合物を製造するための加工の前に酸によって洗浄され、単離された、より高い
金属含有量を有するCNT粉末によって達成される。
トリウム溶液の存在下での酸素還元用、水道水処理用、例えば、漂白溶液としての次亜塩
素酸ナトリウム製造用、またはクロルアルカリ電気分解、特にLiCl、KClもしくは
NaClの電気分解用の新規ガス拡散電極の使用を提供する。
(NaCl)の電気分解で使用される。
特にクロルアルカリ電気分解用の電気分解装置を提供する。
。
[実施例1]
以下に電極の製造について説明する。
CNT粉末(国際公開第2009/036877号パンフレット、実施例2に記載の通り
に製造したもの)からなり、約450μmの平均凝集体直径(レーザー光散乱によるd5
0)、約200g/lのかさ密度、約0.64重量%の残渣触媒(CoおよびMn)含有
量および0.18重量%の窒素含有量を有する粉末混合物15gを、第1段階において約
19℃の温度で予混合して、均質混合物を得、次いで、これを乾燥オーブン中で50℃ま
で加熱し、そして50℃に予熱されたIKA製混合器中に導入した。IKA混合器には、
混合要素としてスター旋回装置が備わっており、これを15000rpmの回転速度で作
動させた。混合プロセスの第2段階における混合時間は60秒であった。この時、15秒
ごとに混合を中断して、壁上の混合材料を剥がした。第2の混合段階後の粉末混合物の温
度は、49.6℃であった。混合プロセス間の粉末の加熱は観察されなかった。粉末混合
物を室温まで冷却した。冷却後、1.0mmのメッシュ開口を有するシーブを通して、粉
末混合物をふるいがけした。粉末混合物は、0.0975g/cm3のかさ密度を有した
。
メッシュ開口を有する金メッキ処理されたニッケルワイヤ製のメッシュに適用した。適用
は、4mm厚テンプレートを用いて実行した。1mmのメッシュ開口を有するシーブを使
用して、粉末を適用した。テンプレートの厚さよりも突出した過剰量の粉末は、スクレー
パーを使用して除去した。テンプレートを取り外した後、粉末混合物が適用された支持体
要素を、0.45kN/cmの押圧力でローラープレスを用いて押圧した。ガス拡散電極
をローラープレスから取り出した。支持体要素を含まない電極密度は、0.5g/cm3
であり、5.28の圧縮比が得られた。最終電極の厚さは、0.6mmであった。
有する実験室用電解セルに設置し、そしてクロルアルカリ電気分解の条件下で作動させた
。ここで、DuPONTからのイオン交換膜、タイプN982WXを使用した。ODCと
膜との間の水酸化ナトリウムギャップは、3mmであった。Denoraからの塩素製造
用の市販のDSA(登録商標)コーティングを有する展延金属からなるチタンアノードを
アノードとして使用した。4kA/m2の電流密度、90℃の電解質温度、210g/l
の塩化ナトリウム濃度および32重量%の水酸化ナトリウム濃度におけるセル電圧は、平
均2.20Vであった。試験は、電圧を増加させることなく、120日間実行することが
できた。
電極の製造は、実施例1に記載の通りに実行したが、CNTの代わりにCabot製の
Vulcanカーボンブラック グレードXC72Rを使用した。
、セル電圧を毎日連続的に16mV増加させた。開始から19日目に、セル電圧は2.4
0Vであった。使用された電極は、電極コーティングの膨潤からの機械的変形を示した。
このことは、この材料には長期安定性がないことを意味する。
窒素変性カーボンナノチューブNCNTは、流動床反応器(直径100mm)に導入さ
れた、国際公開第2007/093337号パンフレット(実施例1、触媒1)に記載の
触媒を用いて製造した。60gの触媒および200gのNCNT(先行試験から)を最初
に反応器中に導入し、そして30分間、27リットル/分の水素および3リットル/分の
窒素流中で750℃において還元し、その後、水素流を停止し、窒素流を21.5リット
ル/分まで増加させ、そして同時に30g/分の供給速度でピリジンの導入を開始し、そ
して同様に750℃で30分間に継続した。冷却後、5.1重量%の窒素含有量を有する
約400gのNCNTが得られた。さらなるNCNT材料を同様に製造し、そして少なく
とも2個のNCNT製造バッチの混合物をその後製造し、次いで電極製造に使用した。
よって、CNTの代わりに処理され、電極が得られた。半電池の電位はRHEと比較して
387mVであった。NCNTに基づく電極の電位は、CNTに基づく対応する電極(実
施例1)の電位よりも明らかに有意に低い。
本実施例に関して、実施例4で使用された材料は、流動床製造からの触媒の残渣含有物
を除去するために特別にクリーニングされたという点で異なるが、実施例1のCNT材料
と同様の方法で製造したCNT材料を用いた。精製されたCNT材料は、0.02重量%
のCNT触媒(CoおよびMn)の残渣含有量を有した。使用されたCNTは、0.15
重量%のN含有量を有した。実験室セル試験において、ODCは16日間以上、2.18
Vの平均セル電圧を示し、したがって、セル電圧は、未精製CNT材料(実施例1)から
製造されたODEのセル電圧より20mV低かった。
Claims (21)
- 酸素還元用のガス拡散電極の製造方法であって、前記ガス拡散電極が、少なくとも1枚
のシート様導電性支持体要素と、前記支持体要素に適用されたガス拡散層と、電気触媒と
を有し、前記ガス拡散層が、カーボンナノチューブとフルオロポリマー、特にPTFEと
の混合物によって形成されること、およびカーボンナノチューブとフルオロポリマーとの
混合物が粉末形態で前記支持体要素に適用され、かつ圧縮され、前記カーボンナノチュー
ブが前記電気触媒を形成し、かつ実質的に窒素成分を含まないことを特徴とする、方法。 - 前記カーボンナノチューブが凝集体の形態で使用され、前記凝集体粒子の少なくとも9
5体積%が、30μm〜5000μm、好ましくは50μm〜3000μm、特に好まし
くは100μm〜1000μmの範囲の外径を有することを特徴とする、請求項1に記載
の方法。 - 前記フルオロポリマー、特にPTFEが、100μm〜1mm、好ましくは150μm
〜0.8mm、特に好ましくは200μm〜400μmの凝集形態での平均粒径d50を
有することを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。 - カーボンナノチューブとフルオロポリマーとの前記混合物が、乾燥混合によって製造さ
れることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。 - 前記乾燥混合が、第1段階において、均質プレミックスが得られるまで、混合される前
記材料の温度が25℃以下、好ましくは20℃以下である状態で実行されることを特徴と
する、請求項4に記載の方法。 - 前記乾燥混合が、前記第1段階から均質プレミックスを得た後の第2段階において、混
合ツールを使用して、前記混合物の温度が30℃より高い温度、好ましくは30℃〜80
℃、特に好ましくは35℃〜70℃、非常に特に好ましくは40℃〜60℃である状態で
実行されることを特徴とする、請求項4または5に記載の方法。 - 圧縮が、ローラー装置のローラーによって実行され、前記支持体要素および前記分散さ
れた粉末混合物において使用された(1または複数の)前記ローラーによって適用された
前記線形押圧力が、0.1〜1kN/cm、好ましくは0.1〜0.8kN/cmである
ことを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。 - ローリングが、製造ルームの一定周囲温度で、特に20℃以下の温度で実行されること
を特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。 - 前記カーボンナノチューブとフルオロポリマー、特にPTFEとの混合物が、1〜70
重量%、好ましくは5〜65重量%、特に好ましくは10〜65重量%のPTFEと、9
9〜30重量%、好ましくは95〜35重量%、特に好ましくは90〜35重量%のカー
ボンナノチューブとを含有することを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の方法
。 - 前記導電性支持体要素が、メッシュ、不織物、フォーム、織布、編組、または展延金属
であることを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。 - 前記支持体要素が、カーボンファイバー、ニッケル、銀、または貴金属によってコーテ
ィングされたニッケルからなり、前記貴金属が、好ましくは、銀、金および白金の組から
1種またはそれ以上選択されることを特徴とする、請求項1〜10のいずれかに記載の方
法。 - 酸素還元用のガス拡散電極であって、前記ガス拡散電極が、少なくとも1枚のシート様
導電性支持体要素と、前記支持体要素に適用されたガス拡散層および電気触媒とを有し、
前記ガス拡散層が、カーボンナノチューブとPTFEとの混合物からなり、前記カーボン
ナノチューブおよびフルオロポリマーが粉末形態で前記支持体要素に適用され、かつ圧縮
されており、かつ前記カーボンナノチューブが前記電気触媒を形成することを特徴とする
、ガス拡散電極。 - 前記電極が、請求項1〜11のいずれかに記載の方法によって製造されていることを特
徴とする、請求項12に記載のガス拡散電極。 - 前記カーボンナノチューブとフルオロポリマー、特にPTFEとの混合物が、1〜70
重量%、好ましくは5〜65重量%、特に好ましくは10〜65重量%のPTFEと、9
9〜30重量%、好ましくは95〜35重量%、特に好ましくは90〜35重量%のカー
ボンナノチューブとを含有することを特徴とする、請求項12または13に記載のガス拡
散電極。 - 前記電極が、0.1〜3mm、好ましくは0.1〜2mm、特に好ましくは0.1〜1
mmの厚さを有することを特徴とする、請求項12〜14のいずれかに記載のガス拡散電
極。 - 前記ガス拡散層が、前記支持体要素の表面に、片側または両側で適用され、好ましくは
片側で適用されることを特徴とする、請求項12〜15のいずれかに記載のガス拡散電極
。 - 前記カーボンナノチューブが、1重量%未満、特に0.5重量%未満、特に好ましくは
0.3重量%以下の、特に遷移金属、特に好ましくはマンガンおよび/または鉄および/
またはコバルトの、前記カーボンナノチューブを製造するために使用された前記触媒の触
媒残渣の含有量を有することを特徴とする、請求項12〜16のいずれかに記載のガス拡
散電極。 - 前記カーボンナノチューブ粉末が凝集体として存在し、前記凝集体粒子の少なくとも9
5重量%が、30μm〜5000μm、特に好ましくは50μm〜3000μmの範囲の
外径を有することを特徴とする、請求項12〜17のいずれかに記載のガス拡散電極。 - 前記カーボンナノチューブに化学結合した窒素の形態の窒素の割合が、0.5重量%未
満、好ましくは0.3重量%未満、特に好ましくは0.2重量%未満であることを特徴と
する、請求項12〜18のいずれかに記載のガス拡散電極。 - アルカリ媒体中での酸素還元用の酸素脱分極電極として、特に電気分解、特にクロルア
ルカリ電気分解における酸素脱分極カソードとして、またはアルカリ燃料電池における電
極として、もしくは金属/空気電池における電極としての請求項12〜19のいずれかに
記載のガス拡散電極の使用。 - 電気分解装置、特にクロルアルカリ電気分解用の電気分解装置であって、酸素脱分極カ
ソードとして、請求項12〜19のいずれかに記載のガス拡散電極を含んでなる前記電気
分解装置。
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