JPH0217912B2 - - Google Patents
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- JPH0217912B2 JPH0217912B2 JP55143758A JP14375880A JPH0217912B2 JP H0217912 B2 JPH0217912 B2 JP H0217912B2 JP 55143758 A JP55143758 A JP 55143758A JP 14375880 A JP14375880 A JP 14375880A JP H0217912 B2 JPH0217912 B2 JP H0217912B2
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- activated carbon
- gas diffusion
- rotating
- diffusion electrodes
- cutter
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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
- H01M4/96—Carbon-based 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
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ガス拡散電極、特に空気電極用のプ
ラスチツク結合活性炭層を製造する方法及び装置
に関する。
ラスチツク結合活性炭層を製造する方法及び装置
に関する。
燃料電池におけるガス拡散電極、特にまた空気
電極を構成するための活性材料としては、今日ま
で有機結合剤と混合して金属製の導体ネツトに押
付けられるか又は圧延される活性炭粉末が有利で
あることが立証されていた。
電極を構成するための活性材料としては、今日ま
で有機結合剤と混合して金属製の導体ネツトに押
付けられるか又は圧延される活性炭粉末が有利で
あることが立証されていた。
活性炭/結合剤混合物の調製は、以前は煩雑な
方法で湿式法に基いて、活性炭を有機溶剤中の結
合剤の溶液中に装入しかつ該溶液中で、溶剤の蒸
発後に均一な材料が得られるようになるまで撹拌
することにより行なわれた。しかしながら、上記
材料はプレス加工後に液体残分を完全に除去する
ために不活性雰囲気内で後乾燥する必要があつ
た。
方法で湿式法に基いて、活性炭を有機溶剤中の結
合剤の溶液中に装入しかつ該溶液中で、溶剤の蒸
発後に均一な材料が得られるようになるまで撹拌
することにより行なわれた。しかしながら、上記
材料はプレス加工後に液体残分を完全に除去する
ために不活性雰囲気内で後乾燥する必要があつ
た。
米国特許第3457113号及び同第3706601号明細書
から、水性分散液を介するか又は有機溶剤を介し
て結合剤、例えばポリテトラフルオルエチレン
(PTFE)を導入することも公知である。この方
法では、特に後での脱水のために長い乾燥時間及
び60〜100℃の乾燥温度が必要となり、このこと
は電極を連続的に製造するための著しい支障とな
る。水性分散液の場合には、更に付加的に存在す
る、大抵は高沸点のポリエチレンから成る湿潤剤
が、240℃までの温度で除去されねばならない。
から、水性分散液を介するか又は有機溶剤を介し
て結合剤、例えばポリテトラフルオルエチレン
(PTFE)を導入することも公知である。この方
法では、特に後での脱水のために長い乾燥時間及
び60〜100℃の乾燥温度が必要となり、このこと
は電極を連続的に製造するための著しい支障とな
る。水性分散液の場合には、更に付加的に存在す
る、大抵は高沸点のポリエチレンから成る湿潤剤
が、240℃までの温度で除去されねばならない。
それに対して、西独国特許出願公開第2161373
号明細書により1つの改良方法が提案され、該方
法は活性材料をポリテトラフルオルエチレン−粉
末と乾式で混合し、該混合物をその直後に金属製
の支持骨格にプレスするこより成る。この場合に
は、電極の固化を促進すべきである、プラスチツ
クの可塑化の目的を有する全ての熱処理が回避さ
れる。
号明細書により1つの改良方法が提案され、該方
法は活性材料をポリテトラフルオルエチレン−粉
末と乾式で混合し、該混合物をその直後に金属製
の支持骨格にプレスするこより成る。この場合に
は、電極の固化を促進すべきである、プラスチツ
クの可塑化の目的を有する全ての熱処理が回避さ
れる。
その限りにおいて、西独国特許出願公開第
2161373号明細書から公知の作業法は、技術的費
用が少ないという利点を有する。更に、高い作業
温度を放棄するために良好な電気化学的活性を有
する電極が得られる。それというのも、材料粒子
の不必要に大きな表面が可塑化された結合剤によ
つておゝわれるからである。
2161373号明細書から公知の作業法は、技術的費
用が少ないという利点を有する。更に、高い作業
温度を放棄するために良好な電気化学的活性を有
する電極が得られる。それというのも、材料粒子
の不必要に大きな表面が可塑化された結合剤によ
つておゝわれるからである。
しかしながら、従来使用された全ての乾燥混合
物には、それらが強度の粘着及び凝集傾向を示し
かつ粉末ばら物が直接導体ネツトに圧延される場
合、塗布過程で極く些細な不均一性が生じただけ
で屡々材料の異つた緊縮度がもたらされるという
欠点が結び付いている。
物には、それらが強度の粘着及び凝集傾向を示し
かつ粉末ばら物が直接導体ネツトに圧延される場
合、塗布過程で極く些細な不均一性が生じただけ
で屡々材料の異つた緊縮度がもたらされるという
欠点が結び付いている。
従つて、本発明の課題は前記欠点を十分に排除
しかつできるかぎり連続的作業工程のために適当
である、薄層のかつ疎水性ガス拡散電極を製造す
るための方法を提供することであつた。
しかつできるかぎり連続的作業工程のために適当
である、薄層のかつ疎水性ガス拡散電極を製造す
るための方法を提供することであつた。
この課題は本発明により、活性炭とポリテトラ
フルオルエチレン粉末の乾燥混合物を圧延又はプ
レス加工前に翼型混合機内で付加的にカツターヘ
ツドの高速回転する鋭利なカツターの激しい粉砕
作用に曝し、その際ポリテトラフルオルエチレン
を少なくとも一部分を一時的に気化しかつ炭素粒
子に沈着させることによつて解決された。
フルオルエチレン粉末の乾燥混合物を圧延又はプ
レス加工前に翼型混合機内で付加的にカツターヘ
ツドの高速回転する鋭利なカツターの激しい粉砕
作用に曝し、その際ポリテトラフルオルエチレン
を少なくとも一部分を一時的に気化しかつ炭素粒
子に沈着させることによつて解決された。
圧延装置内で乾燥混合物を更に加工するためか
つ最終製品の品質にとつて、初期の混合工程が極
めて重要である。
つ最終製品の品質にとつて、初期の混合工程が極
めて重要である。
次に、図示の実施例につき本発明を詳細に説明
する。
する。
第1図の翼型混合機1には、装填口2を介して
活性炭とPTFE粉末が本発明の重量比5:1、有
利には3:1〜2:1で装填される。この場合、
成分は別個に存在するか又は予め粗混合されてい
てもよい。2つの面内を約80rpmの速度で回転し
かつ駆動モータ4で駆動される混合翼3の運転開
始後、付加的にモータ7によつて、駆動されるカ
ツターヘツド5の高速回転する鋭利なカツター6
が混合工程に作用する。カツター6の周速度は、
本発明によれば少なくとも15m/秒、有利には約
25m/秒又はそれ以上であるべきである。これら
の数値は、直径又は長さ150mmを有するカツター
においては、モータ7の毎分回転数が3000rpmで
ある場合に生じる。この高速において、カツテイ
ングエツジは混合物粒子に、特になお存在せる
PTFE−凝集物が微細粒子に破砕されるような強
度で衝突する。この際に、更にPTFEの部分的気
化が行なわれ、これは別の個所で炭素粒子に沈着
する。本発明に基く処理過程で約8〜10時間後、
排出口8から極めて高い細分度を有する完全に均
一な混合物を取出すことができる。この場合、18
倍の拡大率でPTFE−粒子はもは確認できない。
活性炭とPTFE粉末が本発明の重量比5:1、有
利には3:1〜2:1で装填される。この場合、
成分は別個に存在するか又は予め粗混合されてい
てもよい。2つの面内を約80rpmの速度で回転し
かつ駆動モータ4で駆動される混合翼3の運転開
始後、付加的にモータ7によつて、駆動されるカ
ツターヘツド5の高速回転する鋭利なカツター6
が混合工程に作用する。カツター6の周速度は、
本発明によれば少なくとも15m/秒、有利には約
25m/秒又はそれ以上であるべきである。これら
の数値は、直径又は長さ150mmを有するカツター
においては、モータ7の毎分回転数が3000rpmで
ある場合に生じる。この高速において、カツテイ
ングエツジは混合物粒子に、特になお存在せる
PTFE−凝集物が微細粒子に破砕されるような強
度で衝突する。この際に、更にPTFEの部分的気
化が行なわれ、これは別の個所で炭素粒子に沈着
する。本発明に基く処理過程で約8〜10時間後、
排出口8から極めて高い細分度を有する完全に均
一な混合物を取出すことができる。この場合、18
倍の拡大率でPTFE−粒子はもは確認できない。
完成した混合物9のそれ以上の加工は、第2図
による圧延装置内で行なわれる。ここで、混合物
は粉末搬送のための駆動装置11を備えた貯蔵容
器10からまず衝撃ミル12に達する。この衝撃
ミルは高速回転する円板13によつて混合物の粘
着及び凝縮傾向に反作用しかつそのために、流動
性材料が粉末圧延ロール15の流入シヤフト14
を経て供給されるように配慮されている。
による圧延装置内で行なわれる。ここで、混合物
は粉末搬送のための駆動装置11を備えた貯蔵容
器10からまず衝撃ミル12に達する。この衝撃
ミルは高速回転する円板13によつて混合物の粘
着及び凝縮傾向に反作用しかつそのために、流動
性材料が粉末圧延ロール15の流入シヤフト14
を経て供給されるように配慮されている。
粉末圧延ロール15はルーズなばら物の活性材
料を、厚さが0.15〜0.22mm、有利には0.16〜0.18
mmである薄層シートに圧延する。シートの面積当
り重量は15mg/cm2である。
料を、厚さが0.15〜0.22mm、有利には0.16〜0.18
mmである薄層シートに圧延する。シートの面積当
り重量は15mg/cm2である。
引続き、シートは滑走部17上を滑走しかつ金
網ウエブ18の同時供給下に第2の圧延機19に
走入する。ここで、シートは網のメツシユ内に緊
密に圧入される。この場合、金網ウエブは制動装
置21を備えたくり出しスプール20からくり出
されかつ制動ローラ22を介して緊張せしめられ
る。圧延機19から走出する完成した電極ウエブ
23は、エツジストリツパ24並びに変向ローラ
25及びくせ取りローラ26を通過した後スプー
ル27によつて巻取られる。モータ28は、圧延
機15及び19並びにスプール27を駆動するも
のである。
網ウエブ18の同時供給下に第2の圧延機19に
走入する。ここで、シートは網のメツシユ内に緊
密に圧入される。この場合、金網ウエブは制動装
置21を備えたくり出しスプール20からくり出
されかつ制動ローラ22を介して緊張せしめられ
る。圧延機19から走出する完成した電極ウエブ
23は、エツジストリツパ24並びに変向ローラ
25及びくせ取りローラ26を通過した後スプー
ル27によつて巻取られる。モータ28は、圧延
機15及び19並びにスプール27を駆動するも
のである。
本発明方法及び該方法を実施するための装置に
よつて、活性材料が1作業工程で粉末ばら物とし
て施されることにより活性材料での導体金網の不
均一な応力が回避される。それによつて、本新規
方法は、従来は活性材料が不均一な密度で電極ウ
エブ内に結合されており、その結果として導体が
特に極めて薄い電極を製造する際に波打つかある
いは更に裂けるという危険をも排除する。
よつて、活性材料が1作業工程で粉末ばら物とし
て施されることにより活性材料での導体金網の不
均一な応力が回避される。それによつて、本新規
方法は、従来は活性材料が不均一な密度で電極ウ
エブ内に結合されており、その結果として導体が
特に極めて薄い電極を製造する際に波打つかある
いは更に裂けるという危険をも排除する。
第1図は、本発明の翼型混合機の略示斜視図、
第2図は翼型混合機に接続された、ガス拡散電極
を帯状で製作するための圧延装置の略示図であ
る。 1……翼型混合機、3……翼、5……カツター
ヘツド、6……カツター、9……完成混合物、1
2……衝撃ミル、14……流入シヤフト、15…
…粉末圧延ロール、16……シート、18……金
網ウエブ、19……圧延機。
第2図は翼型混合機に接続された、ガス拡散電極
を帯状で製作するための圧延装置の略示図であ
る。 1……翼型混合機、3……翼、5……カツター
ヘツド、6……カツター、9……完成混合物、1
2……衝撃ミル、14……流入シヤフト、15…
…粉末圧延ロール、16……シート、18……金
網ウエブ、19……圧延機。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 ガス拡散電極用のプラスチツク結合活性炭層
を製造する方法において、活性炭とポリテトラフ
ルオルエチレン粉末の乾燥混合物を圧延又はプレ
ス加工前に翼型混合機1内で付加的にカツターヘ
ツド5の高速回転する鋭利なカツター6の激しい
粉砕作用に曝し、その際ポリテトラフルオルエチ
レンを少なくとも一部分一時的に気化しかつ炭素
粒子に沈着させることを特徴とする、ガス拡散電
極用のプラスチツク結合活性炭層を製造する方
法。 2 回転するカツターの周速度が少なくとも15
m/秒である、特許請求の範囲第1項記載の方
法。 3 乾燥混合物中の活性炭とポリテトラフルオル
エチレンとの重量比が5:1〜1:1である、特
許請求の範囲第1項又は第2項記載の方法。 4 高速回転する鋭利なカツター6によつて激し
く粉砕された乾燥混合物を厚さ0.15〜0.20mm及び
面積当り重量約15mg/cm2に相当するシートに圧延
する、特許請求の範囲第1項から第3項のいずれ
か1項に記載の方法。 5 ガス拡散電極用のプラスチツク結合活性炭層
を製造する装置において、該装置が別々の面内を
回転する翼3を有する翼型混合機から成つており
かつ2つの翼回転面の間に高速回転する鋭利なカ
ツター6を有するカツターヘツド5が配置されて
いることを特徴とする、ガス拡散電極用のプラス
チツク結合活性炭層を製造する装置。 6 ガス拡散電極用のプラスチツク結合活性炭層
を製造する装置において、翼型混合機1に圧延装
置が後続されており、該装置が流入シヤフト14
及び前方に接続された衝撃ミル12を備えた粉末
圧延ロール15と、粉末圧延ロール15から製造
されたシート16と金網ウエブ18を一緒に受入
れるための圧延機19とから構成されていること
を特徴とする、ガス拡散電極用のプラスチツク結
合活性炭層を製造する装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2941774A DE2941774C2 (de) | 1979-10-16 | 1979-10-16 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer kunststoffgebundenen Aktivkohleschicht für dünne Gasdiffusionselektroden |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5665466A JPS5665466A (en) | 1981-06-03 |
JPH0217912B2 true JPH0217912B2 (ja) | 1990-04-23 |
Family
ID=6083564
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14375880A Granted JPS5665466A (en) | 1979-10-16 | 1980-10-16 | Method and device for manufacturing plastic coupling active charcoal layer for gas diffused electrode |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4336217A (ja) |
JP (1) | JPS5665466A (ja) |
DE (1) | DE2941774C2 (ja) |
FR (1) | FR2468221A1 (ja) |
GB (1) | GB2060593B (ja) |
Families Citing this family (54)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL8003949A (nl) * | 1980-07-09 | 1982-02-01 | Electrochem Energieconversie | Werkwijze voor de vervaardiging van een laag van een elektrode voor een cel, in het bijzonder voor een brandstofcel. |
DE3122659A1 (de) * | 1981-06-06 | 1982-12-23 | Varta Batterie Ag, 3000 Hannover | Hydrophober katalysator fuer rekombinatoren |
DE3437472A1 (de) * | 1984-10-12 | 1986-04-24 | Varta Batterie Ag, 3000 Hannover | Verfahren zur herstellung von gasdiffusionselektroden-koerpern |
DE3710168A1 (de) * | 1987-03-27 | 1988-10-13 | Varta Batterie | Verfahren zur herstellung einer kunststoffgebundenen gasdiffusionselektrode mit metallischen elektrokatalysatoren |
DE3822539C2 (de) * | 1988-07-04 | 1995-12-21 | Varta Batterie | Verfahren zur Herstellung einer negativen Speicherelektrode für alkalische Akkumulatoren |
AU1586692A (en) * | 1991-03-11 | 1992-10-06 | Alza Corporation | Iontophoretic delivery device and method of making same |
US5372691A (en) * | 1992-06-04 | 1994-12-13 | Globe-Union Inc. | Thermocell |
US5393617A (en) * | 1993-10-08 | 1995-02-28 | Electro Energy, Inc. | Bipolar electrochmeical battery of stacked wafer cells |
DE19544323A1 (de) * | 1995-11-28 | 1997-06-05 | Magnet Motor Gmbh | Gasdiffusionselektrode für Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen |
DE19548421B4 (de) † | 1995-12-22 | 2004-06-03 | Celanese Ventures Gmbh | Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Membranelektrodeneinheiten |
DE19757492A1 (de) * | 1997-12-23 | 1999-07-01 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Verfahren zur Herstellung von Funktionsschichten für Brennstoffzellen |
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 |
DE10112232A1 (de) * | 2001-03-07 | 2002-09-19 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Elektrode oder Elektrodenverbundeinheit und Gasdiffusionselektrode |
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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 |
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