KR20010043360A - 탄소계 전극 - Google Patents
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Abstract
황 또는 산소의 전기화학적 환원을 위한 탄소계 전극으로서, 전극 코어 및 이와 전기적 접촉으로 중합체 바인더 재료와 함께 결합되는 다공의 활성 탄소 미립자를 포함하는 구조물(structure)을 포함하고, 상기 구조물은 1 mm 이상 두께이며, 상기 활성 탄소 미립자는 리그노셀루로오스의 재료로부터 제조되고, i) 200내지 850μm범위의 입자 크기와, ii) 0.45내지 1.0cm3/g의 기공 부피와, iii) 800내지 1500m2/g의 표면적을 갖는 특성을 가지며, 상기 바인더는 활성 탄소 미립자 및 바이더 재료의 혼합물에 기초한 중량의 25%를 넘지 않는 양으로 이용되는 탄소계 전극.
Description
탄소는 황의 환원에 사용되는 전기화학적 촉매가 아니라는 것(Allen, P.L. and Hickling, A., Trans. Faraday Soc., 53 (1957) 1626)은 전기화학분야에서 잘 공지되어 있다. 여러 당업자들은 전극이 50mV이하의 초과 전위에서 20mAcm-2보다 더 큰 전류 밀도로 작동할 수 있는 양호한 황의 환원용 전기화학적 촉매를 발견하는데 노력해 왔다. 지금까지 충분할 활성을 갖는 것으로 알려진 유일한 금속은 금속 황화물(sulfide)이다. 그러나, 가장 높은 활성을 갖는 물질은 양호한 내구성을 갖지 못하며 생산 비용이 비싸다.
예컨대, US-A-4485154호에 기술된 황화물/다황화물(polysulfide) 레독스(redox) 환원 반응을 수행할 때에는 분리 문제가 발생한다. 황화물/다황화물 레독스 반응을 수행하는 전극에서의 전류 밀도는 용액 내에서의 상기 반응의 조합 효과 및 느린 전기화학적 반응역학에 의해 제한된다. 많은 저자들(Lessner, P.M., McLaron, F.R., Winnick, J. and Cairns, E.J., J. Appl. Electrochem., 22(1996) 927-934, Idem., ibid. 133 (1986) 2517)은 단위 체적당 높은 계면 영역 및 전기화학적 촉매 표면을 제공하여 이러한 효과를 극복하도록 높은 표면적을 갖는 전극(예컨대 팽창된 금속 메쉬)에 증착되는 금속 또는 금속 황화물을 제안해 왔다. Ni, Co 또는 Mo 금속, 또는 이러한 금속의 황화물로 증착된 촉매 전극 표면 층은 50mV 과전압에서 유일하게 10내지 20mAcm-2의 원만한 전류 밀도를 달성한다.
탄소 표면을 갖는 전극은 Ni, Co 또는 Mo 금속, 또는 이러한 금속의 황화물의 촉매 전극 표면 층보다 2 내지 3 등급 더 낮은 것으로 인식되어 있다. 따라서, 50 mV 과전압은 오직 0.1내지 1mAcm-2의 전류 밀도에서 달성된다. 예컨대, 300내지 500mV의 과전압은 전극 표면이 높은 표면적 탄소(US-A-4069371 및 US-A-4177204를 참조)로 코팅된 때조차도 40 mAcm-2로 된다.
여러 황화물 상(phase)들 사이의 상호변환으로 인해 탄소계 전극이 열화되지 않기 때문에 황화물/다황화물 레독스 에너지 저장 시스템에서 황의 전기화학적 환원을 위해 탄소계 전극을 이용할 수 있다는 것이 장점이다. 우리는 현재 황 환원 공정에 대해 전기화학적 촉매로 활성을 갖는 탄소계 전극을 만드는 기술을 발전시키고 있다. 이러한 전극은 또한 산소의 전기화학적 환원에 적합하다.
본 발명은 탄소계 전극, 더 세부적으로는 황 또는 산소의 전기화학적 환원을 위한 탄소계 전극에 관한 것이다.
도 1은 탄소계 전극 생산을 위한 공정의 개략적인 대표도이다.
따라서, 본발명은 전극 코어, 및 상기 전극 코어와 전기적으로 접촉하고 중합체 바인더 재료와 결합된 다공성 활성 탄소 미립자를 갖는 구조물(structure)을 포함하는 황 또는 산소를 전기화학적으로 환원시키기 위한 탄소계 전극에 있어서, 상기 구조물은 1mm 이상의 두께를 가지며, 상기 활성 탄소 미립자는 리그노셀루로오스 재료로 제조되고,
i) 200내지 850μm 범위의 입자 크기와,
ii) 0.45내지 1.0cm3/g의 기공 부피와,
iii) 800내지 1500m2/g의 표면적을 가지며,
상기 바인더의 양은 활성 탄소 미립자와 바이더 재료의 혼합물에 기초하여 25중량% 이하인 양으로 이용된다.
본 발명에서 이용되는 활성 탄소는 너트 껍질 또는 과일 씨와 같은 리그노셀룰로오스 재료로부터 제조된다. EP-A-0395353호에 따라 활성 탄소를 제공하도록 탄소화되는 중간 생산물을 생산하기 위해 상승된 온도에서 산화제와 접촉하여 너트 껍질 또는 과일 씨를 산화시켜 제조된다. 본 발명에서 이용되는 활성 탄소를 제조하는 또다른 방법은 리그노셀룰로오스 재료로부터 제조된 탄소화된 생산물의 증기 활성화에 의해서이다. 활성화 방법은 당해 기술분야에서 잘 공지되어 있고 일반적으로 600내지 1000℃에서 수행된다. 당해 기술분야에서 잘 공지된 탄소를 활성화시키는 다른 방법은 본발명에서 이용될 수 있는 활성 탄소를 또한 발생시키는 공기 활성 방법이다.
얻어진 리그노셀룰로오스 재료의 처리로부터 활성 탄소 발생물은 그리고나서 본 발명에서 이용되기 위한 200내지 850μm 범위의 입자 크기를 갖는 입자 분급물을 분리하기 위해 일련의 체(sieve)에 통과된다. 본 발명에서 200내지 600μm 범위의 입자 크기를 갖는 활성 탄소를 이용하는 것이 특히 선호된다. 상기 특정된 한계 미만 또는 초과의 상당한 수의 입자들이 제공된다면, 전기화학적 촉매의 표면의 활성은 황의 환원이 발생할 만큼 충분히 높지 않을 것이다.
이론에 의해 제한되는 것을 바라지 않는 반면, 본 발명에서 이용되는 활성 탄소는 표면에 황 또는 산소 종류의 우선의 화학 흡착 때문에 활성화 공정 동안 발생되는 활성 사이트에 의해 가능하게, 예상치 못한 높은 촉매 작용을 보인다. 화학 흡착된 황 또는 산소 종들은 그리고 나서 낮은 활성화 에너지 환원 공정을 위한 중간물로서 작용하는 것으로 알려져 있다.
활성 탄소를 발생하기 위해 이용될 수 있는 너트 껍질 또는 과일 씨는 복숭아씨, 아몬드씨, 올리브씨, 팜넛 껍질, 코코넛 껍질 또는 바바사우(babassau)같은 재료이다.
본 발명에서 이용되는 활성 탄소는 또한 탄소 0.45내지 1.0cm3/g, 양호하게는 0.5내지 0.8cm3/g, 더 양호하게는 0.6내지 0.7cm3/g의 기공 부피를 갖는다. 기공률은 탄소 사염화물 흡착(미세다공성을 위한) 및 수은 관입 기공측정법(중간 및 거대다공성을 위한)에 의해 측정된다.
본 발명에서 이용된 활성 탄소는 또한 800내지 1500 m2/g, 양호하게 1000내지 1100 m2/g 범위의 표면적을 갖는다. 표면적은 1995년 존 더블류. 패트릭, 에드워드 아놀드(John W. Patrick, Edward Arnold)에 의한 탄소에서의 다공성(Porosity in Carbons)에 기술된 질소 흡착에 의해 측정된다.
활성 탄소 및 중합체 바인더 재료를 포함하는 구조물은 1mm 이상의 두께를 갖는다. 구조물은 2내지 5mm가 양호한 두께이다.
중합체 바인더 물질은 예컨대 폴리에틸렌, 특히 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리비닐리덴 불화물(fluoride)일 수 있다. 양호한 양은 이용되는 입자 바인더에 의존한다 하여도, 양호하게 중합체 바인더는 20중량%이하의 양으로 이용될 것이다.
폴리에틸렌 - 5내지 15중량%
폴리프로필렌 - 5내지 15중량%
폴리비닐리덴 - 10내지 20중량%
전극은 활성화된 탄소/중합체 바인더를 포함하는 구조물과 전기적으로 접촉하는 전극 코어를 포함한다. 전극 코어는 합성 흑연 분말 및 카본 블랙으로 합성된 고밀도 폴리에틸렌과 같은 도전성 탄소 중합체 복합물일 수 있다.
전극 코어와 전기적으로 접촉하는 구조물은 예컨대 활성 탄소 중합체 바인더 혼합물을 전극 표면에 압축성형에 의해 또는 결합에 의해 또는 열 및 압력을 이용하여 코어와 밀접하게 접촉할 수 있다. 선택적으로, 구조물은 탄소 클로스(cloth) 또는 종이의 중간 층과 같은 중간 부재를 통해 전극 코어의 표면과 전기적으로 접촉할 수 있다.
본 발명의 전극은 단극성 전극 또는 하나 또는 양 표면이 전술된 활성 탄소/바인더 혼합물을 포함하는 층을 갖는 표면으로된 양극성 전극일 수 있다.
본 발명의 전극은 미리 형성된 도전성 탄소 중합체 복합물 전극을 중합체 바인더 재료 및 상기 활성 탄소의 25중량%이하의 혼합물, 양호하게는 20중량%이하의 혼합물로 표면화되어 형성될 수 있다. 혼합물 층은 미리 형성된 복합물 중합체 전극 코어의 표면에 적용되고 원하는 두께로 적층물을 형성하도록 전극 코어 안으로 압축성형된다.
압축 성형은 150내지 250℃의 온도 범위 및 0.5내지 5MPa의 압력 범위에서 양호하게 수행된다.
선택적으로 활성 탄소/중합체 바인더는 적합한 열처리에 의해 타일 또는 시트(sheet)로 생산될 수 있다. 타일 또는 시트는 그리고나서 선택적으로 열 압축하거나 결합하여, 표면 또는 탄소 중합체 복합물 전극 코어의 표면과 밀접한 접촉으로 위치한다.
따라서, 본 발명은 탄소계 전극의 제조 방법으로서, 활성 탄소 미립자와 분말화된 중합체 바인더 재료의 혼합물을 상기 혼합물 중량에 기초한 25중량%이하의 양으로 형성하는 단계, 상기 혼합물을 몰드 또는 중합체 배면(backing) 시트에 공급하는 단계, 시트를 형성하도록 상기 혼합물을 열 및 압력을 가하는 단계 및 상기 미리 형성된 시트를 미리 형성된 도전성 탄소 중합체 복합물 전극 코어 재료의 시트에 직간접적으로 결합시키고 상기 결합된 조립체를 소정 크기로 절단하는 단계, 또는 타일을 형성하도록 상기 미리 형성된 시트를 소정 크기로 절단하고 상기 미리 형성된 타일을 별개의 미리 형성된 도전성 탄소 중합체 복합물 전극 코어에 전기적으로 직간접적으로 접촉하게 위치시키는 단계를 포함한다.
이러한 방법을 수행하는데 있어서, 중간의 도전성 클로스 또는 종이는 미리 형성된 시트 또는 타일과 전기적 코어 사이에 위치된다. 밀접한 전기적 접촉은 예컨대 결합하여, 열 및 압력의 인가에 의해 또는 셀 구조에 의해 발생된 인-시츄 압축에 의해 달성될 수 있다.
본 발명은 또한 전기화학적 장치로서, 발명의 범위안에 단일 셀 또는 한 어레이의 셀을 포함하고, 각각의 셀은 양전극 및 전해질을 포함하는 포지티브 챔버와 음전극 및 전해질을 포함하는 네거티브 챔버를 가지며, 상기 포지티브 및 네거티브 챔버가 양이온 교환 막에 의해 서로 분리되고 상기 음전극이 본 발명의 양이온 기초의 전극인 장치를 포함한다.
상기 전기화학적 장치는 양호하게 에너지 저장 및/또는 전력 전달을 위한 장치이다. 전기화학적 장치의 포지티브 챔버에서 전해질이 브롬, 철, 공기 또는 산소를 포함하는 반면, 전기화학적 장치의 네거티브 챔버에서 전해질은 전력 전달 동안 황화물을 포함한다. 네거티브 챔버의 전해질에 포함된 황화물은 나트륨, 칼륨, 리듐 또는 암모니아 황화물중 하나이상일 수 있고, 양호하게 1내지 2M의 농도로 존재할 수 있다.
이러한 세개의 시스템에 포함된 화학 반응은 다음과 같다.
위의 반응은 분리되지만 독립적인 브롬 및 황 반응에서 실재로 일어나는데, 브롬 반응은 양전극에서 발생하고 황반응은 음전극에서 발생한다.
다시 한번, 이 반응은 분리되지만 독립인 철 및 황 반응에서 실재로 일어나는데, 철 반응은 양전극에서 발생하고 황반응은 음전극에서 일어난다.
이 반응은 또한 분리되지만 독립인 산소 및 황 반응에서 실재로 일어나는데, 산소 반응은 양전극에서 발생하고 황반응은 음전극에서 일어난다.
전술된 대로 셀 어레이에서 이용되는 전극은 양극성 전극, 표면이 본 발명의 탄소계 전극인 음전극이 될 것이다. 그러나, 더 양호하게, 양극성 전극의 양쪽 표면은 본 발명에 따른 탄소계 전극으로 구성될 것이다.
그리하여, 본 발명은 또한 황 또는 산소의 전기화학적 환원을 포함하는 공정에 한정된 탄소계 전극의 이용을 본 발명의 범위 안에 포함한다. 특히, 이용에 있어서 공정은 황화물/다황화물 레독스 환원 방응을 포함하는 전기화학적 에너지 저장을 위한 공정이다
본 발명의 탄소계 전극의 생산은 첨부된 도면을 참조하여 더 자세히 기술될 것이다.
개략도에서, 전기화학적 촉매로 활성된 타일의 생산이 도면의 오른편에 도시되면서 전극 코어의 생산은 도면의 좌측에 개략적인 방법이 도시된다.
전극 코어를 형성하는 공정의 1단계에서 고밀도 폴리에틸렌은 0.3 ohm cm이하의 저항률을 갖는 중합체 재료를 형성하기 위해 합성 흑연 분말 및 카본 블랙과 화합된다. 이 혼합물은 그리고나서, 1내지 5mm 두께의 한 시트의 상기 중합체 물질을 형성하는 공정의 제 2단계에서 압출된다. 상기 시트는 그후 3단계에서 원하는 크기로 절단된다.
전기화학적 촉매로 활성되는 타일을 형성하는 공정에서 70 메쉬 체(mesh sieve)를 통과하나 30 메쉬 체에서 유지되는 수트클리페 스피크만 카본스 리미티드(Sutcliffe Speakman Carbons Ltd.) 207C로부터 활성 탄소의 분급물은 25중량%를 초과하지 않는 수준에서 분말로된 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리비닐리덴 불화물과 혼합된다(4 단계). 5 단계에서 분말 혼합물은 호퍼에 의해 중합체 배면(PET) 박막에 공급되고 스크린 및 롤러로 평편하게 된다. 박막은 적외선 히터 어레이 아래로 통과된다. 적외선 히터로부터의 열은 활성 탄소에 의해 흡수되고 중합체가 녹지만 질을 저하시키지 않도록 하는 구조물을 통해 전도된다. 복합물(분말 혼합/배면 박막)은 그후 전기화학적 촉매 시트를 형성하기 위해 혼합물을 평평하게하고 압축하는 가열 롤러를 통과한다. 시트는 그리고나서 6단계에서 원하는 크기로 절단된다.
전극은 그리고나서 7단계에서 전기화학적 촉매로 활성된 구성요소를 약 50℃이하로 가열된 압축 몰드 도구에 위치시키고 상부에 전극 코어 구성 요소를 위치시키고 전극 코어 구성요소를 적외선 가열 패널을 이용하여 약 250℃이하로 전극 코어 구성요소를 가열하고 전극 코어 구성요소 위에 제 2의 전기화학적 촉매로 활성된 구성요소를 위치시켜서 전극 코어 구성요소에 전기화학적 촉매로 활성된 구성요소(배면 시트가 제거되면서)를 결합시켜 형성된다. 구성요소는 피스톤을 이용하여 복합물에 4내지 25MPa의 압력을 인가하여 함께 결합된다. 양쪽의 전기화학적 촉매로 활성된 시트는 전극 코어에 결합되게 된다. 구성요소는 그리고나서 냉각된다.
본 발명은 다음 실시예들을 참조하여 더 자세히 기술된다.
실시예에서, 다음 측정 기술이 사용된다.
과전압
과전압은 백금 기준 전극으로 갖춰진 표준 단극성 레독스 흐름(flow) 셀에서 측정된다. 결과는 평형 염을 갖는 1.3M Na2S4에 대해 주어진다. 과전압은 충전(환원) 기간을 통해 측정된 평균값이다.
다공성(Porosity)
기공 부피는 1995년 존 더블류. 패트릭, 에드워드 아놀드(John W. Patrick, Edward Arnold)에 의한 탄소에서의 다공성(Porosity in Carbons)에 기술된 탄소 사염화물 흡착(현미경사용을 위한) 및 수은 관입 기공측정법(중간 및 거대다공성)에 의해 측정된다.
표면적
표면적은 1995년 존 더블류. 패트릭, 에드워드 아놀드(John W. Patrick, Edward Arnold)에 의한 탄소에서의 다공성(Porosity in Carbons)에 기술된 질소 흡착 방법에 의해 측정된다.
실시예 1
도전성 탄소 중합체 복합물 전극(CPE)은 210℃의 온도 및 4.5MPa의 압력에서 성형된 합성 흑연의 50중량% 및 Kynar 6000LD 폴리비닐리덴 불화물 분말(Elf Atochem)의 50중량%로 제조된다. CPE는 분말로된 폴리비닐리덴 불화물 바인더(Kynar 6000LD-Elf Atochem)의 14.3중량% 및 207C로서 수트클리페 스피크만 카본스 리미티드(Sutcliffe Speakman Carbons Limited)에 의해 판매되는 활성 탄소를 체쳐서 제조된 212내지 600μm(30내지 70 메쉬 - US Standard Sieve Series)의 범위의 입자 크기를 갖는 탄소 입자의 85.7중량%의 혼합물로 표면화된다. 활성 탄소는 1100m2/g의 표면적 및 0.65 cm3/g의 기공 부피를 갖는다. 207C/바인더 혼합물은 적층물을 형성하기 위해 210℃의 온도에서 1.25MPa의 압력으로 CPE위에 압축성형된다. 다른 표면 적층물 두께를 갖는 여러 전극은 이러한 기술에 의해 제조된다. 전극은 음전극으로서 단일극 셀 위에 각각 결합된다. 양극은 같은 구조이다. 전극은 양이온 교환 막에 의해 분리된다. 셀의 음 칸막이 내의 전해질은 1M Ma2S4이고 셀의 양 칸막이 내의 전해질은 5M NaBr의 1M 브롬이다.
황 환원을 위한 과전압에 대한 결과는 표 1에 주어진다.
| 구조물(활성 탄소층의 두께) | 40 MA cm-2에서 황 환원에 대한 과전압Mv |
| ＜ 1mm 두께 | 800 |
| 2.0mm 두께 | 57 |
| 3.0mm 두께 | 40 |
| 4.0mm 두께 | 43 |
| 2.0mm 두께-분상의 분말 | 740 |
| 니켈 표면 전극 | 550 |
실시예 2
활성 탄소/폴리비닐리덴 불화물 혼합물은 실시예 1에 따라 제조된다. 분말 혼합은 210℃의 온도에서 1.25MPa의 압력으로 여러 두께의 전기화학적 촉매의 탄소 타일 안으로 압축 성형된다. 타일은 그리고나서 전극에 결합된 단일극 셀의 조립체에 기계적 압축에 의해 타일과 코어 사이의 한 시트시트전성의 탄소 클로스, 종이 또는 펠트(felt)를 위치시켜 도전성 코어에 접촉된다.
단일극 셀은 실시예 1에서 기술되었고 황 환원을 위한 과전압은 표2에 주어진다.
| 구조물(활성 탄소층의 두께) | 40 mA cm-2에서 황 환원에 대한 과전압 |
| 2.0mm 두께 | 45mV |
| 3.5mm 두께 | 52mV |
| 탄소 클로스 중간막이 없는 2.0mm 두께 | 660mV |
실시예 3
활성 탄소/폴리비닐리덴 불화물 타일은 실시예 2에 따라 형성된다. 타일은 그리고나서 적층 구조물을 형성하기 위해 타일의 저항성 용접에 의해 도전성 코어에 결합된다. 40 mA cm-2에서 황환원에 대해 과전압은 75mV이다.
실시예 4
적층물은 양극성 전극을 형성하기 위해 활성 탄소 분말이 기판 시트의 양 측부에 결합되면서 실시예 1에 따라 제조된다. 전극은 그리고나서 양극성 셀 배열안에 결합되고 실시예 1에서 상세하게 기술된 전해질과 함께 작동한다. 40 mA cm-2에서 황환원에 대해 과전압은 70mV이다.
Claims (23)
- 전극 코어, 및 상기 전극 코어와 전기적으로 접촉하고 중합체 바인더 재료와 결합된 다공성 활성 탄소 미립자를 갖는 구조물을 포함하는 황 또는 산소를 전기화학적으로 환원시키기 위한 탄소계 전극에 있어서,상기 구조물은 1mm 이상의 두께를 가지며, 상기 활성 탄소 미립자는 리그노셀루로오스 재료로 제조되고,i) 200내지 850μm 범위의 입자 크기와,ii) 0.45내지 1.0cm3/g의 기공 부피와,iii) 800내지 1500m2/g의 표면적을 가지며,상기 바인더의 양은 활성 탄소 미립자와 바이더 재료의 혼합물에 기초하여 25중량% 이하인 것을 특징으로 하는 탄소계 전극.
- 제 1항에 있어서, 상기 활성 탄소 미립자는 200내지 600μm 범위의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 탄소계 전극.
- 제 1항에 있어서, 상기 활성 탄소 미립자는 0.6에서 0.7cm3/g의 기공 부피를 갖는 것을 특징으로 하는 탄소계 전극.
- 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 활성 탄소 미립자는 1000내지 1100m2/g의 범위의 표면적을 갖는 것을 특징으로 하는 탄소계 전극.
- 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면 층의 두께가 2내지 5mm인 것을 특징으로 하는 탄소계 전극.
- 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체 바인더 재료는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 또는 폴리비닐리덴 불화물인 것을 특징으로 하는 탄소계 전극.
- 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바인더는 최대 20중량%까지 사용되는 것을 특징으로 하는 탄소계 전극.
- 제 7항에 있어서, 상기 바인더는 5내지 15중량%가 사용되는 고밀도 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 탄소계 전극.
- 제 7항에 있어서, 상기 바인더는 10내지 20중량%가 사용되는 폴리비닐렌 불화물인 것을 특징으로 하는 탄소계 전극.
- 제 7항에 있어서, 상기 바인더는 5내지 15중량%가 사용되는 폴리비닐리덴인 것을 특징으로 하는 탄소계 전극.
- 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 중합체 바인더로 결합된 상기 활성 탄소 미립자 층이 직접 결합된 도전성 탄소 중합체 복합물 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소계 전극.
- 제 11항에 있어서, 상기 복합물 코어는 합성 흑연 분말 및 카본 블랙과 화합된 고밀도 폴리에틸렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소계 전극.
- 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 양극성 전극인 것을 특징으로 하는 탄소계 전극.
- 제 13항에 있어서, 상기 양극성 전극의 각각의 표면은 제 1항에 따른 중합체 바인더 재료로 결합된 활성 탄소 미립자의 1mm 이상 두께의 표면 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소계 전극.
- 제 1항에 따른 탄소계 전극의 제조 방법에 있어서,제 1항에 따른 활성 탄소 미립자와 분말화된 중합체 바인더 재료의 혼합물을 상기 혼합물 중량에 기초한 중량의 25%이하의 양으로 형성하는 단계, 및상기 혼합물 층을 미리 형성된 도전성 탄소 중합체 복합물 전극 코어의 표면에 적용하는 단계, 및 소정 두께의 적층물을 형성하도록 상기 전극 코어에 상기 혼합물을 압축 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소계 전극의 제조 방법.
- 제 15항에 있어서, 상기 압축 성형 단계는 150내지 250℃의 범위의 온도 및 0.5내지 5.0MPa범위의 압력에서 수행되는 것을 특징으로 하는 탄소계 전극의 제조 방법.
- 제 1항에 따른 탄소계 전극의 제조 방법에 있어서,제 1항에 따른 활성 탄소 미립자와 분말화된 중합체 바인더 재료의 혼합물을 상기 혼합물 중량에 기초한 중량의 25%이하의 양으로 형성하는 단계,상기 혼합물을 몰드 또는 중합체 배면 시트에 공급하는 단계,시트를 형성하도록 상기 혼합물을 열 및 압력을 가하는 단계, 및상기 미리 형성된 시트를 미리 형성된 도전성 탄소 중합체 복합물 전극 코어 재료의 시트에 직간접적으로 결합시키고 상기 결합된 조립체를 소정 크기로 절단하는 단계, 또는 타일을 형성하도록 상기 미리 형성된 시트를 소정 크기로 절단하고 상기 미리 형성된 타일을 별개의 미리 형성된 도전성 탄소 중합체 복합물 전극 코어에 전기적으로 직간접적으로 접촉하게 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소계 전극의 제조 방법.
- 제 17항에 있어서, 상기 미리 형성된 시트 또는 타일과 전극 코어 사이에는 중간물 전기 클로스가 위치되는 것을 특징으로 하는 탄소계 전극의 제조 방법.
- 제 17항 또는 제 18항에 있어서, 상기 결합은 열 및 압력의 인가에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 탄소계 전극의 제조 방법.
- 단일 셀 또는 한 어레이의 셀을 포함하는 전기화학적 장치에 있어서,각각의 상기 셀은 양전극 및 전해질을 포함하는 포지티브 챔버와, 음전극 및 전해질전해질하는 네거티브 챔버를 가지며,상기 포지티브 및 네거티브 챔버가 양이온 교환 막에 의해 서로 분리되고 상기 음전극이 제 1항에 따른 탄소계 전극인 것을 특징으로 하는 전기화학적 장치.
- 제 20항에 있어서, 에너지 저장 및/또는 동력 전달용 장치인 것을 특징으로 하는 전기화학적 장치.
- 황 또는 산소의 상기 전기화학적 환원을 포함하는 공정에 이용되는 제 1항에 따른 탄소계 전극의 용도.
- 제 22항에 있어서, 상기 공정은 상기 황화물/다황화물의 레독스 환원 반응을 포함하는 전기화학적 에너지 저장을 위한 공정인 탄소계 전극의 용도.
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