KR20140061412A - 가스 확산 전극 - Google Patents

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인두스트리에 데 노라 에스.피.에이.
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Abstract

본 발명은 탄성 계수가 높은 소결 및 주조 가스 확산 층이 구비된 가스 확산 전극에 관한 것이다. 본 전극은 탈분극된 전해 전지, 예를 들어 전해 채취, 염소알칼리 또는 전기 투석 전지의 수소 소비 애노드 또는 산소 소비 캐소드로서 유용하다.

Description

가스 확산 전극{GAS-DIFFUSION ELECTRODE}
본 발명은 전해 전지 중 가스 소비 애노드 또는 캐소드로서 적당한 가스 확산 전극 구조에 관한 것이다.
가스 확산 전극의 용도는 몇몇 전기화학적 공정에서, 특히 탈분극된 전해 공정(수소 소비 애노드 또는 산소 소비 캐소드를 사용함)의 분야에서, 그리고 연료 전지 적용에서 잘 알려져 있다. 가스 확산 전극은 보통, 자체의 두께를 가로질러서 가스 수송을 위한 소수성 통로가 갖추어져 있고, 선택적으로 촉매가 구비되어 있으며 집전용 부재 내로 함입 또는 집전용 부재 상에 적층되는, 얇은 다공성 가스 확산 층으로 이루어져 있다. 집전용 부재는 또한 최종 적용에 따라서 강화 부재로서 작용할 수 있다. 집전용 부재의 예에는 망상 전신 금속(expanded metal) 또는 망형 직조 금속(woven metal), 발포 금속(metal foam), 평직 탄소(woven carbon) 또는 스트랜드 카본(stranded carbon) 또는 메탈 클로스(metal cloth) 또는 펠트, 카본지가 있다. 가스 확산 층은 보통 전도성 분말이 포획되는 적당한 네트워크를 형성할 수 있는 플라스틱 물질인 결합제와 함께, 선택적으로 촉매화 전도성 분말, 예를 들어 금속, 산화물 또는 탄소 분말의 다공성 고체 조성물로 이루어질 수 있다. 가스 확산 층은 자립형 부재가 아니므로, 이는 보통 다양한 기법에 의해, 예컨대 요소의 수성 현탁액의 분무, 또는 수성 슬러리 또는 페이스트의 그라비어 또는 블레이드 코팅에 의해 집전용 부재 상에 형성된다. 가스 확산 층은 또한, 집전용 부재와 함께 적층된 후 예컨대 필링(peeling) 또는 침출에 의해 제거되는 불활성 지지체 상에 데칼(decal)로서 형성될 수 있으나, 가스 확산 층의 개별적인 형성 및 추후 일어나는 적층은 매우 정교한 작업이며, 가스 확산 층은 보통 매우 얇고 잘 부서지며 다루기 어렵다. 가스 확산 전극은 가스 확산 층 내에 혼입된 촉매를 포함할 수 있거나, 적당한 촉매 층을 가스 확산 층의 상부(보통 집전용 부재의 반대편에 있음)에 적용함으로써 촉매 작용을 받을 수 있다. 이러한 유형의 구성은 치수 정의와 강성이 불량한 얇은 전극 부재를 초래하고, 이는 당업계에 알려져 있는 바와 같이 적당한 스페이서(spacer) 및 컬렉터(collector)에 의해 적절하게 지지되어야 한다.
가스 확산 전극은 전기화학 공정을 탈분극시키는데 사용될 수 있으며, 예를 들어 염소알칼리(chlor-alkali) 전해는 금속 캐소드 상에서 가스상 수소를 방출하는 것에 의하기 보다는 가스 확산 캐소드에 산소를 공급함으로써 수행될 수 있으며, 이는 관련 에너지의 약 30%를 절약한다. 그러나, 염소알칼리 전지 중 산소 소비 캐소드는 일 측에서 가스 챔버와 접하여야 하고, 다른 측에서는 가성 용액이 생성되는 액체 전해질 챔버와 접하여야 한다. 알려져 있는 가스 확산 전극은 산업적 규모(즉, 총 높이가 30cm를 초과함)의 전기 분해기 중 생성물 가성 용액의 수두(hydraulic head)를 견딜 수 없었으며, 이는 가스 챔버를 가압함으로써 어느 정도까지만 보상될 수 있다. 예를 들어, WO 제03035939호의 번거로운 가스 포켓 설계(이는 매우 비싸고 신뢰성이 없음), 또는 WO 제03042430호에 개시된 퍼컬레이터 유형 전지에서, 전지 설계를 복잡하게 하는 구체적인 대책을 취하지 않는다면, 액체 컬럼에 의해 가하여진 압력은 사실 상부보다 하부에서 더 높다. 퍼컬레이터 부재는 액체 챔버 중 수두를 효율적으로 파괴할 수 있는 한편, 비싸며 전지 구성에 원치 않는 저항 강하를 부가한다. 퍼컬레이터는 사실 액체 전해질로 채워진 특정한 최소 두께의 다공성 몸체부로 이루어지며, 이는 가스 확산 전극의 불량한 강성과 치수 한정에 대하여 보상하기 위해 필요에 따라 동시에 가스 확산 전극과 막 분리기 사이에서 스페이서로서 작용하여, 전극을 두께가 적절하게 낮은 한정된 갭 챔버의 범위를 정하는데 적당하지 않게 한다.
또한, 전기야금 적용, 예를 들어 금속 전해 채취는 공정 탈분극과 연관된 에너지 절약의 이점이 있을 수 있으며, 이 경우에 애노드 측에서 금속 전기 도금은 사실 적당한 전기 분해기의 캐소드 측에서 수행되는 한편, 산소는 애노드에서 방출된다. 적당한 가스 확산 애노드 상에서 수소 산화로 산소 방출을 대체함으로써 에너지가 매우 많이 절약(달성하기 어려움)될 것이지만, 이는 알려진 가스 확산 전극의 기계적 특징에 의해 상기 전극을 갭이 좁은 챔버의 범위를 정하는데 적당하지 않게 만들고, 전기 야금 공정에서 통상적인 비분리형 전해 전지 중 용도를 제한한다. 게다가, 또한 이 경우에 알려져 있는 가스 확산 전극은 산업적 규모의 전기 분해기에서 일반적으로 사용되는 전해 용액의 수두를 견딜 수 없을 것이다.
그러므로, 전해 전지의 갭이 좁은 챔버의 범위를 한정하는데 강도(stiffness)가 충분하고 구성 관용성이 낮은 자립형 부재로서 작동하기에 적당한, 개선된 기계적 특징을 가지는 가스 확산 전극을 제공하는 것이 바람직할 것이며, 이는 산업적 전기 분해기의 통상적인 수두, 예를 들어 20kPa 이상을 견디는데 적당한 유체 정역학적 장벽을 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 양태가 첨부된 특허청구범위에 제시되어 있다.
일 양태 하에서, 본 발명은 강화 부재 상에 적층된 가스 확산 층, 특히 소결 및 주조 전도성 분말/불소화 결합제 조성물로 이루어지는 가스 확산 층을 포함하는 탄성 계수가 높은 가스 확산 전극에 관한 것이며, 적층된 가스 확산 층/강화 부재 조립체는 길이 방향(평면 내) 탄성 계수가 적어도 10,000MPa이고; 일 실시형태에서 가스 확산 층/강화 부재 조합체의 길이 방향 탄성 계수는 15,000Mpa 내지 120,000Mpa의 범위이다. 일 실시형태에서, 가스 확산 층의 수직 방향(평면 밖) 탄성 계수는 500Mpa를 초과한다. 본 발명자들은, 고무 같은 가스 확산 층이 얻어지도록 하는 조건 하에서 불소화 결합제를 포함하는 예비소결된 조성물을 주조하는 것은 가스 확산 전극이 생성된 전극에 대하여 높은 탄성 계수를 부여하여 매우 높은 수두(예를 들어, 20kPa 초과, 예를 들어 80kPa인 수두)를 견딜 수 있게 하고 사이에 있는 스페이서 요소 없이 전해 전지에서 한정된 갭 챔버의 범위를 정할 수 있게 한다. 일 실시형태에서, 가스 확산 전극의 강화 부재는 망상 전신 금속 또는 망형 직조 금속, 발포 금속, 탄소 또는 메탈 클로스 또는 펠트 사이에서 선택되며, 이들 모두 제조 공정의 소결 및 주조 단계를 견딜 수 있다. 이는 생성된 가스 확산 전극의 강도와 치수 정의를 추가로 향상시키는 이점을 가질 수 있다. 덜 바람직한 실시형태에서, 제조 조건이 적절하게 선택된다면 카본지가 또한 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 가스 확산 층의 소결 및 주조 조성물은 전도성 분말로서 카본 블랙, 예를 들어 셔위니건 아세틸렌 블랙(Shawinigan acetylene black; SAB)과 같은 표면적이 작은 카본 블랙을 포함한다. 이는 적당하게 조밀하면서 전도성인 층을 제공하는 이점을 가질 수 있다. 일 실시형태에서, 소결 및 주조 조성물 중 불소화 결합제는 과불소화 결합제, 예를 들어 PTFE, FEP 또는 PFA이다. 이는 전해 환경에서 안정성이 향상된 가스 확산 전극을 제공하고 중간 정도의 압력 및 온도 조건에서 고무 같은 가스 확산 층의 달성을 용이하게 하는 이점을 가질 수 있다. 일 실시형태에서, 기계적 및 전기적 특성의 적당한 절충은 소결 및 주조 조성물 중 탄소 분말 대 불소화 결합제의 중량 비율을 1 내지 2로 설정함으로써 획득된다. 일 실시형태에서, 가스 확산 전극은 강화 부재 반대편에 대하여 앞서 기술된 바와 같이 가스 확산 층에 촉매 층을 증착시킴으로써 촉매 작용을 받을 수 있다. 여러 유형의 촉매 층이 소결 및 주조 가스 확산 층과 결합될 수 있으며, 일 실시형태에서, 촉매 층은 액체 이오노머 현탁액 또는 용액 중에 분산되어 있는 촉매 분말로부터 시작되는 재주조 이오노머 층으로서 얻어진다. 이는 여러 가지 적용에서 유용한, 가스 확산 전극에 이온 전도성 및 친수성 특성을 부여하는 이점을 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 촉매 층은 또한 소결 및 주조 조성물, 예를 들어 소결 및 주조 탄소 지지 촉매 분말/불소화 결합제 조성물로 이루어지며, 상기 촉매 층은 가스 확산 층 상에 적층된다. 이는 가스 확산 전극의 치수 정의와 강도를 추가로 향상시키는 이점을 가질 수 있다.
다른 양태 하에서, 본 발명은 앞서 기술된 바와 같이 가스 확산 전극을 제조하는 방법에 관한 것이며, 이는
- 페이스트 중 불소화 결합제 및 전도성 분말을 혼입하는 단계로서, 예를 들어 불소화 결합제 수성 현탁액 또는 에멀젼으로부터 시작하여, 적당한 제제, 예를 들어 경질 알코올을 이용하여 결합제를 침전시키고 전도성 분말, 예를 들어 카본 블랙과 침전된 결합제를 혼합하는 단계;
- 예를 들어 두께가 2mm 미만이고, 일 실시형태에서 0.2mm 미만인 박층으로 페이스트를 캘린더링하는 단계;
- 100℃ 내지 150℃에서 및 12kPa 내지 24kPa의 압력 하에서 가열된 프레스 하에서 적층된 구조를 얻을 때까지 강화 부재 상에 각각의 층을 적층하는 단계(일 실시형태에서는 15분 내지 60분이 필요할 수 있음);
- 수상을 제거할 때까지 300℃ 내지 400℃로 온도를 증가시키고 압력이 25kPa 내지 50kPa에 이르게 하는 단계(일 실시형태에서는 15분 내지 60분이 필요할 수 있음);
- 대기로 압력을 낮추어 이완된 조건 하에서 완전한 소결을 유도하는 단계(이는 강화 부재에 가스 확산 층을 밀접하게 결합시키는 이점을 가지며, 일 실시형태에서는 1분 내지 15분이 필요할 수 있음);
- 고무 같은 가스 확산 층을 주조하여 조립체에 길이 방향의 높은 탄성 계수를 부여할 때까지 300℃ 내지 400℃에서 그리고 30kPa 내지 60kPa의 압력 하에서 가열된 프레스 하에서 소결된 구조를 주조하는 단계(일 실시형태에서는 15분 내지 60분이 필요할 수 있음)
를 포함한다.
다른 양태 하에서, 본 발명은 앞서 기술된 바와 같이 가스 확산 전극에 의해 분리된 가스 챔버와 액체 챔버를 포함하는 유형의 전기화학적 전지에 관한 것이며, 가스 확산 전극은 표면 상에서 수소 포함 흐름이 산화된 가스 확산 애노드로서, 또는 표면 상에서 산소 포함 흐름, 예를 들어 순수한 산소 또는 공기가 환원된 가스 확산 캐소드로서 작용할 수 있다. 일 실시형태에서, 20kPa 이상인 수두는 가스 확산 전극에 의해 가스 챔버로부터 분리되는 액체 챔버에서 확립되며, 이는 넘치지 않으면서 액체 컬럼의 압력을 견디는 가스 확산 층의 향상된 능력을 이용한다. 본 발명에 따른 전해 전지는 수소 탈분극 전해 채취 전지, 산소 탈분극 염소알칼리 전지, 한쪽 또는 양쪽에서 탈분극되는 염 분해를 위한 전기 투석 전지(즉, 앞서 기술된 바와 같은 수소 공급 가스 확산 애노드 및/또는 산소 공급 가스 확산 캐소드가 구비되어 있음)일 수 있으나, 의 기타 다른 유형의 전해 전지 또는 연료 전지, 예를 들어 알칼리 연료 전지는 당업자에게 명백할 것인 바와 바와 같이 상기한 가스 확산 전극을 이용할 수 있다.
이하 실시예는 본 발명의 특정 실시형태를 입증하기 위해 포함되어 있으며, 이들의 실시가능성은 요구된 값의 범위 내에서 대체로 입증되었다. 하기 실시예에 개시된 조성물 및 기술은 본 발명자에 의해 발견된, 본 발명의 실시에 있어서 잘 작용하는 조성물 및 기술을 나타내는 것임을 당업자는 이해하여야 하지만, 본 개시 내용을 고려하여 당업자는 개시되어 있는 구체적인 실시형태에서 다수의 변화가 이루어질 수 있으며 본 발명의 범주에서 벗어나지 않으면서 동일 또는 유사한 결과를 여전히 얻을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
실시예 1
DuPont(USA)에 의해 상품화된 PTFE 수성 현탁액을 2-프로판올과 탈이온수의 50:50(부피비)의 혼합물에 침전시켰다. 탄소와 PTFE를 60:40의 중량비로 침전된 PTFE를 셔위니건 아세틸렌 블랙(SAB) 분말(Cabot Corp.(USA)에 의해 상품화됨)과 기계적으로 혼합하였다. 반죽 경도가 있는 물질을 얻고 즉시 캘린더 롤을 사용하여 압출기를 통해 10cm x 10cm x 0.1mm 층으로 가공하였다. 각각의 층을 가열된 프레스로 직조된 은 메쉬(woven silver mesh)(구멍 폭이 0.50mm이고, 와이어 직경이 0.14mm이며 비중이 0.53kg/m2임)의 상이한 샘플 상에 적층하였고, 공정은 여러 단계로 수행하였으며, 처음에 120℃, 17.9kPa에서 30분 동안 조립체를 가압하고, 그 다음 30분 초과 동안 온도를 335℃로 그리고 압력을 44.8kPa로 만들었으며, 압력을 뺀 다음 주위 공기에 5분 동안 적층된 구조를 노출시키고, 마지막으로 34.5kPa, 335℃에서 추가 30분 동안 조립체를 다시 가압하였다.
동역학적 분석(DMA)에 의해 측정된 바와 같이 모든 샘플의 길이 방향(평면 내) 탄성 계수를 었었으며, 상기 탄성 계수는 35,000Mpa 내지 49,000Mpa의 범위에 있다.
실시예 2
Toray(Japan)에 의해 상품화된 280㎛ 두께의 TGP-H-090 카본지를 강화 부재로서 사용하여 실시예 1의 절차를 반복하였다. SAB/PTFE 층을 실시예 1에서와 같이 캘린더링함으로써 얻고 카본지의 각각의 샘플 상에 적층하였으며, 공정은 여러 단계로 수행하였고, 처음에 120℃, 13.7kPa에서 30분 동안 조립체를 가압하고, 그 다음 30분 초과 동안 온도를 335℃로 그리고 압력을 27.5kPa로 만들었으며, 압력을 뺀 다음 주위 공기에 5분 동안 적층된 구조를 노출시키고, 마지막으로 34.5kPa, 335℃에서 추가 30분 동안 조립체를 다시 가압하였다.
동역학적 분석(DMA)에 의해 측정된 바와 같이 모든 샘플의 길이 방향(평면 내) 탄성 계수를 었었으며, 상기 탄성 계수는 16,000Mpa 내지 23,000Mpa의 범위에 있다.
실시예 3
Textron Systems Corporation(USA)에 의해 상품화된 0.75mm 두께의 AvCarb 1243 탄소천을 강화 부재로서 사용하여 실시예 1 및 실시예 2의 절차를 반복하였다. SAB/PTFE 층을 앞의 실시예에서와 같이 캘린더링함으로써 얻고 카본지의 각각의 샘플 상에 적층하였으며, 공정은 여러 단계로 수행하였고, 처음에 120℃, 20kPa에서 30분 동안 조립체를 가압하고, 그 다음 30분 초과 동안 온도를 335℃로 그리고 압력을 45.5kPa로 만들었으며, 압력을 뺀 다음 주위 공기에 5분 동안 적층된 구조를 노출시키고, 마지막으로 55kPa, 335℃에서 추가 30분 동안 조립체를 다시 가압하였다.
동역학적 분석(DMA)에 의해 측정된 바와 같이 모든 샘플의 길이 방향(평면 내) 탄성 계수를 었었으며, 상기 탄성 계수는 45,000Mpa 내지 73,000Mpa의 범위에 있다.
실시예 4
은 메쉬 강화 부재 상에서 실시예 1에서 얻은 하나의 가스 확산 전극 샘플과 탄소천 강화 부재 상에서 실시예 3에서 얻은 하나의 가스 확산 전극 샘플을 비이커(입구의 직경이 8cm이며 가압 영역으로서 사용됨)로부터 얻은 랩(lap) 장치의 압력 하에서 투과성에 대하여 테스트하였다.
금속 림 및 미세 메쉬를 비이커 내로 고정하여 전극 샘플에 대한 지지체를 제공하였다. 림/메쉬 삽입물을 비이커 림으로 플러싱시켜 전극 샘플의 임의의 상당한 고갈을 방지하였으며, 이는 2mm 고무 개스킷이 사이에 있는 비이커의 림 상에 테스트를 위하여 배치시켰다. 제2 비이커를 조립체의 상부에 고정시키고, 다시 고무 개스킷을 사이에 놓았다. 밀봉 전 상부 비이커에 물을 약 5cm로 넣었다. 진공 펌프를 사용하여 압력을 모니터링하고 증가분을 약 7kPa로 정지시키면서 하부 비이커로부터 공기를 제거하여 압력을 유지하고 누설을 확인하였으며, 최대 압력을 최대 약 80kPa 까지로(이는 랩 장치를 이용하여 얻을 수 있는 최대 값임)로 하였다.
실시예 1의 샘플(은 메쉬 강화 부재 이용)은 20kPa의 압력을 견딜 수 있었던 반면, 실시예 3의 샘플(탄소천 강화 부재 이용)은 적용된 최대 압력이 약 80kPa일 때까지 임의의 누설을 보이지 않았다.
실시예 5
통상적인 납-은(Pb0.75Ag) 애노드 플레이트와 활성 영역이 50㎠인 알루미늄 캐소드 플레이트(갭이 1cm임)가 장착된 랩 전해 채취 전지는 설페이트 전해질(50g/l Zn 및 170g/l H2SO4을 포함함)로부터의 아연 증착물에 대하여 테스트하였으며, 상기 설페이트 전해질은 고순도의 ZnO 및 하기 반응을 따르는 탈이온수 중 시약 등급의 황산의 용해에 의해 얻어졌다:
2 ZnSO4 + 2 H2O → 2 H2SO4 + 2 Zn + O2
3.1V의 전체 전지 전압, 500A/m2에서테스트를 수행하였다.
Aldrich(USA)에 의해 상품화된 액체 내피온(Nafion) 현탁액 중에 분산된 Vulcan XC-72 카본 블랙 상에 지지된 Pt 촉매를 포함하는 잉크로 탄소천 부재의 반대 면상에 실시예 3의 하나의 전극 샘플을 칠함으로써 가스 확산 전극을 얻었다. 칠한 전극 샘플을 125℃에서 건조하여 자체의 표면 상에서 촉매를 포함하는 이오노머 필름을 재주조하였다.
그 다음, 랩 전해 채취 전지의 납-은 애노드를 적당한 프레임(1cm의 갭에서 캐소드에 접하는 촉매 작용을 받는 표면을 가짐)에 장착된, 이렇게 얻은 촉매 작용을 받는 가스 확산 전극으로 대체하였다. 가스 확산 전극에 뒤편으로부터 순수한 수소 가스를 공급하며 아연 전해 채취 공정을 재개하였다. 전류 밀도 500A/m2에서 전지 전압 감소가 850mV인 것이 관찰되었다. 전지는 단락(short-circuiting)의 문제없이 밤새 작동할 수 있었다.
실시예 6
가스 확산 층이 공동 적층되는 것을 제외하고 실시예 1에서와 같이 가스 확산 전극을 은 메쉬 부재의 반대 면에서 얻었으며, 이 때 동일한 PTFE 수성 현탁액을 2-프로판올과 탈이온수의 50:50(부피비) 혼합물로 침전시키고, Ag-Pt 대 PTFE의 80:20(중량비) 중 5중량%의 백금 분말로 기계적으로 합금된 은 분말과 침전된 PTFE를 기계적으로 혼합시킨 다음, 캘런더 롤로 얻어진 페이스트를 압출함으로써 1mm 두께의 촉매 층을 얻었다. 적층, 소결 및 주조 단계는 실시예 1에서와 같이 수행되며, 길이 방향(평면 내) 탄성 계수가 41,000Mpa인 가스 확산 전극을 얻었다.
WO 제03042430호의 실시예 1 및 도 1에 따른 랩 염소알칼리 전지 중에서 다공성 평면 요소(9)는 없고 갭이 1mm인 막(16)에 대한 캐소드(19)를 가지는 가스 확산 캐소드(10)로서 얻은 전극을 조립하였다. 전지를 밤새 작동시켜, 캐소드와 막 사이에 놓인 플라스틱 퍼컬레이팅 요소와 선행 기술에 따라 탄성 계수가 낮은 가스 확산 캐소드를 이용하여 획득가능한 최상의 전지 전압보다 약 200mV 더 낮은 2.4V의 전지 전압에서, 400Amps(4000A/m2)에서 32중량%의 가성 소다를 생성하였다.
앞선 기술은 본 발명을 한정하는 것으로 의도되지 않으며, 이는 본 발명의 범주에서 벗어나지 않으면서 상이한 실시형태에 따라 사용될 수 있고, 이의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명료하게 한정된다.
본 출원의 설명 및 특허청구범위에 걸쳐서, 용어 "포함하다" 및 이의 변형어, 예를 들어 "포함하는" 및 "포함한다"는 기타 다른 요소 또는 첨가물의 존재를 배제하는 것으로 의도되지 않는다.
본 명세서에 포함되어 있는 문헌, 조문, 재료, 장치, 논문 등의 논의는 단지 본 발명을 위한 내용을 제공하는 목적을 위한 것이다. 이들 주제 중 어느 하나 또는 전부가 선행 기술 베이스의 일부를 형성했거나 본 출원의 각각의 청구항의 우선일 이전에 본 발명과 관련된 분야에서 공통적인 일반 지식이었다는 것을 시사하거나 나타내는 것은 아니다.

Claims (14)

  1. 강화 부재 상에 적층된 가스 확산 층을 포함하며, 상기 가스 확산 층은 소결 및 주조 전도성 분말/불소화 결합제 조성물로 이루어져 있고, 가스 확산 층/강화 부재 조립체는 길이 방향 탄성 계수가 적어도 10,000Mpa인 가스 확산 전극.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가스 확산 층/강화 부재 조립체의 길이 방향 탄성 계수는 15,000Mpa 내지 120,000Mpa의 범위인 가스 확산 전극.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 강화 부재는 망상 전신 금속(expanded metal), 망형 직조 금속(woven metal), 발포 금속(metal foam), 탄소 또는 메탈 클로스(metal cloth) 또는 펠트 물질로 이루어진 군으로부터 선택되는 가스 확산 전극.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물 중 상기 전도성 분말은 카본 블랙인 가스 확산 전극.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물 중 상기 불소화 결합제는 PTFE, PFA 또는 FEP인 가스 확산 전극.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 조성물 중 탄소 분말 대 불소화 결합제의 중량비는 1 내지 2의 범위인 가스 확산 전극.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강화 부재의 반대편에서 상기 가스 확산 층 상으로 증착된 촉매 층을 추가로 포함하는 가스 확산 전극.
  8. 제7항에 있어서, 상기 촉매 층은 촉매 분말을 포함하는 재주조 이오노머 층으로 이루어지는 가스 확산 전극.
  9. 제7항에 있어서, 상기 촉매 층은 상기 가스 확산 층 상에 적층된 소결 및 주조 탄소 지지 촉매 분말/불소화 결합제 조성물로 이루어지는 가스 확산 전극.
  10. a. 불소화 결합제 및 전도성 분말을 포함하는 페이스트를 얻는 단계;
    b. 두께가 2mm 미만인 층으로 상기 페이스트를 캘린더링하는 단계;
    c. 100℃ 내지 150℃의 온도 및 12kPa 내지 24kPa의 압력으로 가열된 프레스 하에서 강화 부재 상에 상기 층을 적층하여 적층된 구조를 얻는 단계;
    d. 온도가 300℃ 내지 400℃로, 그리고 압력이 25kPa 내지 50kPa로 이르게 하는 단계;
    e. 대기로 압력을 낮추고 적층된 구조를 공기에 노출시켜 소결을 유도하는 단계;
    f. 300℃ 내지 400℃의 온도 및 30kPa 내지 60kPa의 압력으로 가열된 프레스 하에서 소결된 구조를 주조하는 단계
    를 포함하는, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 가스 확산 전극을 제조하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 단계 c, d 및 f는 지속 기간이 15분 내지 60분이고, 단계 e에서 대기 압력에서 상기 공기에의 노출은 지속 기간이 1분 내지 15분인 방법.
  12. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 가스 확산 전극에 의해 분리된 적어도 하나의 가스 챔버와 하나의 액체 챔버를 포함하는 전기화학적 전지로서, 가스 챔버는 상기 가스 확산 전극의 표면에서 수소 흐름이 산화된 애노드 챔버 또는 상기 가스 확산 전극의 표면에서 산소 흐름이 환원된 캐소드 챔버인 전기화학적 전지.
  13. 제12항에 있어서, 적어도 20kPa의 수두가 상기 액체 챔버 중에서 확립되는 전해 전지.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 수소 탈분극 전해 채취 전지, 산소 탈분극 염소알칼리 전지, 탈분극된 전기 투석 전지 및 연료 전지로 이루어진 군에서 선택되는 전지.
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