MXPA02011798A

MXPA02011798A - Electrodo de difusion de gas dimensionalmente estable.

Info

Publication number: MXPA02011798A
Application number: MXPA02011798A
Authority: MX
Inventors: Fritz Gestermann
Original assignee: Bayer Ag
Priority date: 2000-06-02
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2003-05-14
Also published as: PL361832A1; TW533618B; RU2002135624A; EP1293005A1; CN1240155C; AU2001262303A1; KR20030007825A; HUP0302063A2; US20030162081A1; DE10027339A1; CZ20023946A3; WO2001093353A1; AR028638A1; CN1443378A; BR0111268A; JP2003535449A

Abstract

Se describe un electrodo de difusion gaseosa dimensionalmente estable, y un procedimiento para su obtencion. El electrodo esta constituido al menos por un material para el soporte del catalizador electroconductor para el alojamiento de una masa de revestimiento que contiene material catalizador, y una conexion electrica, siendo el material para el soporte del catalizador (4; 11) un tejido, material no tejido, esponja, cuerpo metalico sinterizado o fieltro de material electroconductor, una placa de metal desplegado, o una placa metalica provista de una pluralidad de orificios (2, 8), sobre la que esta aplicada la masa de revestimiento (5) que contiene material catalizador, y que, en el caso de rigidez propia insuficiente, presenta una union mecanicamente resistente y electroconductora con una placa de base metalica permeable a los gases, resistente a lejia (1; 7), en especial constituida por niquel o sus aleaciones.

Description

ELECTRODO DE DIFUSIÓN DE GAS DIMENSIONALMENTE ESTABLE CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un electrodo de difusión gaseosa dimensionalmente estable, constituido al menos por un material para el soporte del catalizador electroconductor para el alojamiento de la masa de revestimiento, que contiene material catalizador, y una conexión eléctrica, así como a un procedimiento para la obtención del electrodo. El material para el soporte del catalizador es un tejido, un material no tejido, un metal sinterizado, una esponja o un fieltro de material electroconductor, una placa de metal desplegado, o una placa metálica provista de una pluralidad de orificios, sobre la que está aplicada la masa de revestimiento, que contiene material catalizador, y que presenta una unión mecánicamente resistente y electroconductora con una placa de base metálica permeable a los gases, en especial constituida por níquel o por una aleación de níquel/plata, o por una aleación metálica resistente a la lejía. Cuando el material tenga una suficiente resistencia material propia suficiente para el soporte del catalizador, se puede prescindir del empleo de una placa de base, y se puede incorporar el material para el soporte del catalizador, provisto de masa de revestimiento, que contiene material catalizador, directamente en un aparato electroquímico de reacción. REF.143201 DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA ANTERIOR Los electrodos de difusión gaseosa se emplean en diversas disposiciones en procesos electroquímicos. En el caso de células de combustible con membrana de electrólito sólido-polímero, por ejemplo, los electrodos de difusión gaseosa están aplicados directamente sobre la membrana como ánodo de sacrificio de hidrógeno y cátodo de sacrificio de oxígeno (SVK) . En el caso de electrólisis de HCl con cátodo de sacrificio de oxígeno, éste está situado, del mismo modo, directamente sobre la membrana. Por el contrario, en el caso de electrólisis de NaCl con SVK, por ejemplo, se ha mostrado ventajoso hacer trabajar el SVK separado de la membrana con un intersticio de pocos mm de anchura, atravesada por lejía. En el caso de la altura de construcción técnica habitual, de más de un metro, el SKV se puede hacer trabajar ventajosamente solo con la denominada compensación de presión, según el principio de bolsa de gas, como se describe en la US-A-5 693 202. El electrodo está descubierto entre hidróxido sódico y oxígeno con una altura habitual de bolsas de gas de 15 - 35 cm. Ya que es conveniente una diferencia de presión limitada, pero siempre presente, dependiente de la altura, sobre el SKV, de realización relativamente elástica similar a una membrana, éste debe apoyarse con distanciadores contra una abolladura en el sentido de la membrana, o hacia el otro lado en el sentido de la bolsa de gas. Una abolladura incontrolada del SKV en el sentido de la membrana provoca una reducción del intersticio del católito hasta el contacto entre SKV y la membrana. Por este motivo resulta una alteración del flujo de lejía, unida a una distribución irregular de la concentración y un posible deterioro de la membrana. Las burbujas de gas de oxígeno, que pasan eventualmente por el SKV, no se pueden extraer sin problemas, y se reúnen en puntos con intersticio de electrólito fuertemente reducido. Esto conduce a un apantallado de la membrana y del electrodo y, por consiguiente, al aumento de la densidad de corriente local en la superficie de electrodo remanente. Los efectos descritos conducen a un factor k elevado, es decir, un aumento demasiado elevado de la tensión operacional en función del aumento de la densidad de corriente y, por consiguiente, a un excesivo consumo específico de energía. En especial el distanciador entre el electrodo y la membrana ha conducido siempre a problemas. De este modo, los puntos de contacto locales, unidos a movimientos estructurales en la célula electrolítica por separado, condujeron a puntos de desgaste en la membrana, que llegan incluso al escape cuando el tiempo de operación es prolongado. Correspondientemente, también el SVK estaba cargado con puntos de presión, que podrían conducir, desde todo punto de vista, a deterioros en el pretendido funcionamiento de años de duración. Además, mediante los distanciadores se apantallan tanto las superficies de electrodos, como también las superficies de la membrana, lo que conduce igualmente a altas densidades de corriente y, por consiguiente, a altas tensiones, o bien a un alto consumo específico de energía. Por lo tanto, se buscó una solución para poder prescindir de tales distanciadores. En el pasado, muchos intentos de aplicar el SVK blando sobre un soporte rígido fracasaron en el problema de tener que sinterizar y prensar el electrodo en primer lugar, para darle la densidad necesaria con porosidad selectiva, y unir después metálicamente la estructura de electrodo, que contiene polímero fluorado, por ejemplo por medio de soldadura o estañado, con el soporte rígido. Tal unión es prácticamente insostenible, y, además, es muy propensa a la corrosión debido a los fluoruros que se liberan. La tarea de la invención es poner a disposición un electrodo estable de difusión gaseosa y un procedimiento para su obtención, que no presente los citados inconvenientes. SUMARIO DE LA INVENCIÓN La solución es la aplicación de la masa de revestimiento que contiene el material catalizador según el procedimiento de calandrado en húmedo o en seco, conocido en principio, sobre una estructura metálica de apoyo, de uno o varios estratos, con la estructura descrita a continuación.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCION Es objeto de la invención un electrodo de difusión gaseosa dimensionalmente estable, constituido al menos por un material para el soporte del catalizador electroconductor para el alojamiento de la masa de revestimiento que contiene material catalizador, en especial mezclas de polvo de plata finamente dividido o polvo de óxido de plata finamente dividido, o mezclas de polvo de plata y óxido de plata y teflón, o por mezclas de plata u óxido de plata finamente dividido, o mezclas de polvo de plata y óxido de plata, carbono y teflón, y una conexión eléctrica, caracterizado porque el material para el soporte del catalizador es un tejido, material no tejido, metal sinterizado, esponja o fieltro de material electroconductor, una placa de metal desplegado, o una placa metálica, provista con una pluralidad de orificios, sobre la que está aplicada la masa de revestimiento que contiene material catalizador, y que presenta una resistencia suficiente a la flexión, de modo que se puede prescindir de un refuerzo adicional a través del empleo de una placa de base adicional, o que presenta una unión mecánicamente resistente y electroconductora con una placa de base rígida metálica, permeable a los gases, o un tejido rígido o metal desplegado, en especial constituido por níquel o sus aleaciones, o aleaciones de metal resistente a lejía.

La estructura abierta que sirve como material para el soporte del catalizador está constituida en especial por una tela metálica, o un correspondiente metal desplegado fino, tamiz filtrante, fieltro, esponja o material sinterizado, en el que se asegura la masa de revestimiento que contiene material catalizador durante el sobrelaminado. En una forma de realización, esta estructura abierta está unida metálicamente con la estructura inferior completamente abierta, pero más compacta y rígida, por ejemplo mediante sinterizado, ya antes del prensado o sobrelaminado de la masa de revestimiento que contiene material catalizador. La función de esta estructura inferior es la de un contrafuerte en el prensado de la masa de revestimiento que contiene material catalizador, que, en este caso, se puede ensanchar por completo también en espacios intermedios debidos a la estructura entre ambas capas, y, por consiguiente, asegurar aún mejor. El metal para la placa de base es seleccionado preferentemente a partir de la serie níquel o una aleación de níquel resistente a lejía, en especial níquel con plata, o níquel que está revestido con plata, o una aleación metálica resistente a lejía. En casos especiales, se puede emplear alternativamente como placa de base una esponja rígida, o una estructura sinterizada rígida, o una chapa perforada o ranurada, constituida por un material de la serie níquel o una aleación de níquel resistente a lejía, en especial níquel con plata, o níquel que está revestido con plata. En este caso, la masa de revestimiento que contiene material catalizador, laminada en un paso previo de trabajo para dar una hoja, se puede sobrelaminar directamente en la estructura base, que posee simultáneamente la función de un material para el soporte del catalizador. Por lo tanto, no se emplea un material para el soporte del catalizador adicional. El material para el soporte del catalizador está constituido preferentemente por carbono, metal, en especial por níquel o aleaciones de níquel, o una aleación metálica resistente a lejía. La placa de base presenta preferentemente, para el paso mejorado del gas de reacción, una pluralidad de orificios, en especial intersticios o taladros. Los orificios presentan preferentemente una anchura de un máximo de 2 mm, en especial un máximo de 1,5 mm. Las ranuras pueden presentar una longitud de hasta 30 mm. En el caso de empleo de una esponja o de una estructura sinterizada porosa, los poros presentan preferentemente un diámetro medio de un máximo de 2 mm. La estructura se distingue por una alta rigidez y resistencia a la flexión. En una forma especial de realización del electrodo de difusión gaseosa se emplea como material para el soporte del catalizador una esponja o cuerpo metálico sinterizado, comprimiéndose un borde previsto para la unión del electrodo con un aparato electroquímico de reacción, para la consecución de la densidad gas/líquido necesaria. Una variante preferente del electrodo de difusión gaseosa está caracterizada porque la placa de base presenta un borde circular exento de orificio, de al menos 5 mm, que sirve para la fijación del electrodo, en especial mediante soldadura o estañado, o con tornillos, o remaches, o pinzas, o mediante empleo de un pegamento electroconductor, en el borde con la bolsa de gas a unir con el electrodo. Una forma seleccionada del electrodo de difusión gaseosa está caracterizada porque el material para el soporte del catalizador y la masa de revestimiento que contiene material catalizador están unidos entre sí mediante calandrado en seco . Una variante preferente del electrodo de difusión gaseosa está configurada de tal manera que se aplica el material para el soporte del catalizador y la masa de revestimiento que contiene material catalizador, mediante colada o laminado en húmedo de la masa de revestimiento que contiene agua, y eventualmente disolvente orgánico (por ejemplo alcohol), sobre el material para el soporte del catalizador, y se une mediante subsiguiente secado, sinterizado y eventual compactado.

Para el gasificado uniforme mejorado del electrodo de difusión gaseosa, en una forma de construcción especial está previsto, entre la placa de base y el material para el soporte del catalizador, un tejido distribuidor de gas electroconductor adicional, en especial constituido por carbono o metal, en especial níquel, o una aleación de níquel resistente a lejía, en especial con plata, o níquel que está revestido con plata, o una aleación metálica resistente a lej ía. En una forma especial de realización de este electrodo de difusión gaseosa, la placa de base presenta una disposición plana para el alojamiento del tejido distribuidor de gas . Se ha mostrado especialmente apropiado un acondicionamiento del electrodo de difusión gaseosa, en el que la capa constituida por material para el soporte del catalizador y masa de revestimiento que contiene material catalizador, en la zona marginal del electrodo, presenta una unión circular hermética a gases con el borde de la placa de base . La unión hermética a gases se puede efectuar, a modo de ejemplo, mediante empaquetado o laminado, en caso dado apoyado con ultrasonido. En el caso de empleo de una esponja o una estructura sinterizada porosa como material para el soporte del catalizador o placa de base, tras revestimiento de la estructura con masa de revestimiento que contiene material catalizador se prensa fuertemente una zona marginal circular para obtener una zona marginal hermética a gases. El electrodo de difusión gaseosa presenta preferentemente un borde sin orificios, o bien un borde compactado mediante prensado de una estructura base porosa, y presenta, en este borde exento de orificio, unión hermética a los gases y electroconductora con un aparato electroquímico de reacción, a modo de ejemplo por medio de soldadura, estañado, tornillos, remaches, pinzas, o bajo empleo de pegamento resistente a lejía, electroconductor. Si se efectúa la unión del electrodo de difusión gaseosa con el aparato electroquímico de reacción por medio de soldadura o estañado, el borde exento de orificios está preferentemente exento de plata. Por el contrario, si se efectúa la unión del electrodo de difusión gaseosa con el aparato electroquímico de reacción por medio de tornillos, remaches, pinzas, o bajo empleo de pegamento electroconductor, el borde exento de orificios contiene plata preferentemente. En el caso de integración del electrodo de difusión en el aparato electroquímico de reacción por medio de tornillos, remaches, pinzas, es ventajoso compactar la zona marginal de la placa de base contra la superficie de incorporación del aparato electroquímico por medio de un revestimiento elástico. Es otro objeto de la invención un procedimiento para la obtención del electrodo de difusión gaseosa según la invención mediante sinterizado del material para el soporte del catalizador con una placa de base, que está provista de una pluralidad de orificios, aplicación de la masa de revestimiento que contiene material catalizador, pulverulenta o fibrosa, eventualmente laminada en un paso previo de trabajo para dar una hoja, bajo aplicación por laminado a una presión de al menos 3 . 105 Pa (calandrado en seco) . También es objeto de la invención un procedimiento alternativo para la obtención de un electrodo de difusión gaseosa por medio de aplicación de una mezcla muy fluida hasta pastosa, de catalizador con agua, y eventualmente un disolvente orgánico, a modo de ejemplo alcohol, con una fracción de disolvente entre un 0 y un 100 %, y un contenido en producto sólido entre un 5 y un 95 %, bajo aplicación por laminado o aplicación con espátula, o colada de la mezcla, secado y sinterizado a una temperatura elevada, en especial de al menos 100 °C, y de un máximo de 400 °C, bajo gas de protección, en especial nitrógeno, dióxido de carbono, gas noble, o un medio reductor, de modo especialmente preferente argón, neón, kriptón, butano, y eventualmente laminado adicional de la unión sinterizada a una presión de al menos 3 . 105 Pa. Preferentemente, tras el sinterizado del material para el soporte del catalizador con la placa de base se dota la superficie del material para el soporte del catalizador con una capa de plata, en especial mediante precipitación galvánica o sin corriente. En una forma especial del procedimiento, antes de la aplicación del material para el soporte del catalizador sobre la placa de base, se aplica un tejido distribuidor de gas, y se sinteriza con la placa de base. Un procedimiento especialmente preferente está caracterizado porque se efectúa simultáneamente el sinterizado de material para el soporte del catalizador, distribuidor de gas y placa de base. Para evitar una deformación inadmisible de la estructura superior en la estructura inferior durante el proceso de laminado, la división de orificios de ambas capas debía estar coordinada de modo apropiado. Además, se debe garantizar un drenaje suficiente de condensado o hidróxido sódico, para evitar una obturación de los canales de transporte de gas. Durante el funcionamiento del electrodo de difusión gaseosa según la invención como cátodo de sacrificio de oxígeno (SVK) , esta estructura, a través de sus perforaciones, abastece de oxígeno la capa con actividad catalítica, y forma la estructura inferior rígida, que hace estables dimensionalmente y a la deformación estos electrodos de difusión gaseosa. No obstante, no es forzosamente necesario un empleo simultáneo de una estructura superior e inferior; también es concebible un revestimiento directo de la placa de base. La aplicación de una masa de catalizador en forma de una masa muy fluida, o una pasta, según el procedimiento de laminado en húmedo por medio de colada o aplicación con espátula, subsiguiente secado, sinterizado, y eventual compactado mediante laminado, es otra variante del procedimiento . Para la incorporación del electrodo en una estructura de bolsa de gas por medio de unión por tornillos, remaches, pinzas, estañado, soldadura o pegado, se puede utilizar preferentemente el borde de la estructura inferior, algo sobresaliente, que es preferentemente más profundo que la estructura de material para el soporte del catalizador, y se puede proteger de modo apropiado ante los polímeros fluorados durante la aplicación por laminado de la masa de revestimiento que contiene material catalizador. Es especialmente ventajoso si esta pieza permanece entallada, es decir, maciza, durante la aplicación de las perforaciones en forma de orificios, intersticios, etc, y de este modo se puede impedir un escape lateral de oxígeno. Se puede evitar un escape de oxígeno de la zona marginal entre ambas capas a través de una aplicación apropiada por laminado de una banda marginal estrecha, cargada de catalizador, de la capa superior sobre la estructura inferior, que ya no debía estar ranurada, o bien cubierta metálicamente de otro modo, ni ser hermética. Para la aplicación por laminado de la banda marginal ha dado buen resultado, a modo de ejemplo, el empleo de una cabeza de laminado rotativa, excitada por ultrasonido. La transmisión de fuerzas de presión/vibración provoca una carga completa de los orificios con masa de revestimiento que contiene material catalizador. En el caso de empleo de una esponja o de una estructura sinterizada de poros abiertos como cuerpo base, se comprime fuertemente la estructura porosa en una zona marginal circular para impedir el escape de oxígeno en la zona marginal . El compactado fuerte provoca la formación de una estructura hermética a gases. El tipo de aplicación de catalizador, en especial según el procedimiento de calandrado en seco, pero también según el procedimiento de calandrado en húmedo y el procedimiento con espátula, permite eliminar las capas de catalizador consumidas mediante expulsión ' intensa por soplado o inyección, de modo que se puede revestir de nuevo la estructura soporte metálica.

Según tipo de introducción del electrodo de difusión gaseosa, a modo de ejemplo como SVK, en una bolsa de gas, o bien aplicación en la bolsa de gas, es absolutamente concebible que esta estructura doble se pueda reutilizar reiteradamente, y de este modo se pueda ahorrar costes considerables. Por otra parte, se puede recuperar el catalizador a partir de la masa eliminada con medios sencillos, por vía química y/o electroquímica, de modo que también aquí se puede considerar la oferta de reciclaje. Es otro objeto de la invención una célula electroquímica de difusión gaseosa, que presenta un electrodo de difusión gaseosa según la invención como se ha descrito anteriormente.

En este caso, la célula electroquímica de difusión gaseosa puede estar configurada con bolsas de gas instaladas sólidamente, pero también con bolsas de gas desmontables. A continuación se explica más detalladamente la invención por medio de las figuras. Muestran: la figura 1 un esquema de la estructura de un electrodo de difusión gaseosa según la invención, la figura 2 la sección transversal a través del electrodo según la figura 1, correspondiente a la línea A-A, la figura 3 un esquema de una variante del electrodo según la figura 1 con tejido distribuidor de gas adicional 10, la figura 4 la sección transversal a través del electrodo según la figura 3, correspondiente a la línea B-B, la figura 5 un esquema de una célula electrolítica con el electrodo de difusión gaseosa. Ejemplos En tanto no se indique lo contrario, se debe entender por datos porcentuales porcentajes en peso. Ejemplo 1 (figuras 1 + 2) Obtención de un electrodo de difusión gaseosa dimensionalmente estable, formado por dos capas: la placa de base (1) está constituida por chapa de níquel de 1,5 mm de grosor con orificios (intersticios) (2) de 1,5 mm de anchura y 15 mm de longitud (firma Fiedler/D) . La distribución de las ranuras se escoge de tal manera que su distancia respectiva asciende a 5 mm en sentido longitudinal y a 2 mm en sentido transversal . Las series longitudinales de intersticios situadas en yuxtaposición están desplazadas respectivamente en un semiperíodo, de modo que cada intersticio se encuentra junto a una distancia. Esta estructura base presenta un borde no ranurado (3) . Actúa como estructura de apoyo para el activado una tela metálica de níquel (4) con 0,14 mm de diámetro de alambre y 0,5 mm de anchura de malla (firma Haver y Boecker/D) . La tela metálica cierra la zona marginal a nivel. Se sinteriza esta disposición a temperaturas entre 800-1200°C; se obtiene una estructura coherente. Se platea por electrólisis el lado que porta alambre. Para la aplicación del activado se cubre la zona marginal no ranurada (3) por medio de un material apropiado, como por ejemplo cera, esmalte, cinta adhesiva, o similares. A continuación se cubre la estructura de electrodo completa con una masa de revestimiento (5) que contiene material catalizador, laminada previamente para dar una lámina ("hoja"), constituida por un 85 % de hollín (Vulcan XC-72, 10 % de Ag) , y un 15 % de HOSTAFLON TF 2053 (PTFE) , en un grosor de revestimiento de 500 g/m2, que se une con la tela metálica (4) mediante sobrelaminado, compresión, o similares. Tras eliminación de la capa que cubre la zona marginal se lamina la zona marginal (6) para la consecución de una hermeticidad a gases suficiente, bajo empleo de un aparato de soldadura por ultrasonido, con cabeza de costura con roldana (firma Stapla/D) - el electrodo está ahora listo para el montaje. La integración en el aparato electroquímico de reacción se efectúa, a modo de ejemplo, mediante soldadura, estañado, tornillos, pinzas, remaches, o bajo empleo de pegamento electroconductor, o similares, en la zona marginal maciza (3) . En el caso de unión de electrodo de difusión gaseosa y aparato electroquímico de reacción por medio de procedimientos de sujeción, remachado o atornillado, se aplica una empaquetadura elástica entre electrodo de difusión gaseosa y superficie de apoyo del aparato electroquímico de reacción, para impedir un mezclado de fase gaseosa y líquida. Ejemplo 2 Obtención de un electrodo de difusión gaseosa dimensionalmente estable, formado por dos capas: la estructura se asemeja a la del ejemplo 1, excepto el empleo de un procedimiento de aplicación diferente para la masa de revestimiento que contiene material catalizador, y la aplicación de una capa de difusión gaseosa adicional no catalizada : Se platea sin corriente el lado que porta alambre. Para la aplicación del activado, o bien de la capa de difusión gaseosa, se cubre la zona marginal no ranurada por medio de un material apropiado, como por ejemplo cera, esmalte, cinta adhesiva, o similares, por ambos lados. A continuación se cubre la estructura de electrodo, por el lado que no porta alambre, con una capa de difusión gaseosa laminada previamente para dar una hoja, constituida por un 70 % de hollín (Vulcan XC-72, no catalizado), un 30 % de HOSTAFLON TF 2053 (PTFE) , en un grosor de revestimiento de 750 g/m2, que se une con la estructura de chapa ranurada mediante sobrelaminado, compresión, o similares.

Para la aplicación de la capa de catalizador se recubre el lado que porta alambre de la estructura de electrodo con una mezcla agitada previamente para dar una masa pastosa, constituida por un 70 % de hollín (Vulcan XC-72, 10 % de mezcla de Ag/PTFE (85 %/l5 %) ) y un 30 % de isopropanol ("aplicación con espátula"), se seca a 65°C, y se compacta mediante laminación para la consecución de una hermeticidad a gases suficiente. Para la fijación del electrodo sigue un paso de temperado a 250°C/lh. La integración del electrodo en el aparato electroquímico de reacción se efectúa como en el ejemplo 1. Ejemplo 3 Obtención de un electrodo de difusión gaseosa dimensionalmente estable, formado por dos capas: la estructura se asemeja a la del ejemplo 1, excepto el empleo de un material soporte diferente para el alojamiento del catalizador: se aplica un metal desplegado fino de tipo 5-NÍ-5-050 Pulled (grosor de material de partida: 0,127 mm, anchura de nervio: 0,127 mm, L D : 1,27 mm, firma DELKER/USA) . El empleo de metal desplegado conduce a una sujeción especialmente fuerte entre masa de revestimiento que contiene material catalizador y material para el soporte del catalizador.

Ejemplo 4 (figuras 3 + 4) Obtención de un electrodo de difusión gaseosa dimensionalmente estable, formado por tres capas: la placa de base del electrodo está constituida por una chapa ranurada (7) de 2 mm de grosor con orificios (intersticios) (8) de 1,5 mm de anchura y 25 mm de longitud (firma Fiedler/D) . La distribución de las ranuras se escoge de tal manera que su distancia respectiva asciende a 5 mm en sentido longitudinal y a 2 mm en sentido transversal . Las series longitudinales de intersticios situadas en yuxtaposición están desplazadas respectivamente en un semiperíodo, de modo que cada intersticio se encuentra junto a una distancia. Esta estructura base presenta un borde no ranurado (9) , que no se debe situar a la misma altura que la superficie de apoyo ranurada - se ha mostrado ventajoso para el compactado el empleo de un borde situado a mayor altura. Actúa como distribuidor de gas una tela metálica insertada (10) con 0,5 mm de diámetro de alambre y 0,8 mm de anchura de malla (firma Haver y Boecker/D) . Sobre esta estructura se aplica una tela metálica fina de níquel, con 0,14 mm de diámetro de alambre y 0,5 mm de anchura de malla (firma Haver y Boecker/D) (11), que cierra la zona marginal a nivel en el caso bosquejado en la figura 3. El empleo de una capa adicional, en comparación con el ejemplo 1 a 3, sirve para la mejora del transporte de gas y de líquido, o bien para la sujeción adicional de la masa de catalizador. Se sinteriza esta disposición a temperaturas entre 800 -1200 °C; se obtiene una estructura coherente. Se platea sin corriente el lado que porta alambre. Para la aplicación del activado se cubre la zona marginal no ranurada (9) situada a mayor altura por medio de un material apropiado, como por ejemplo cera, esmalte, cinta adhesiva, o similares. A continuación se cubre la estructura de electrodo completa con una masa de revestimiento (5) que contiene material catalizador, laminada previamente para dar una lámina ("hoja"), constituida por un 85 % de hollín (Vulcan XC-72, 10 % de Ag) y un 15 % de HOSTAFLON TF 2053 (PTFE), en un grosor de revestimiento de 500 g/m2, que se une con la tela metálica fina (11) mediante sobrelaminado, compresión, o similares. Tras eliminación de la capa que cubre la zona marginal se lamina la zona marginal (13) para la consecución de una hermeticidad a gases suficiente, bajo empleo de un aparato de soldadura por ultrasonido, con cabeza de costura con roldana (firma Stapla/D) - el electrodo está ahora listo para el montaje. La integración en el aparato electroquímico de reacción se efectúa, a modo de ejemplo, mediante soldadura, estañado, tornillos, pinzas, remaches, o bajo empleo de pegamento electroconductor, o similares, en la zona marginal maciza (9) .

En el caso de unión de electrodo de difusión gaseosa y aparato electroquímico de reacción por medio de procedimientos de sujeción, remachado o atornillado, se aplica una empaquetadura elástica entre el borde (13) del electrodo de difusión gaseosa y la superficie de apoyo del aparato electroquímico de reacción, para impedir un mezclado de fase gaseosa y líquida. Ejemplo 5 Obtención de un electrodo de difusión gaseosa dimensionalmente estable, formado por tres capas: la estructura se asemeja a la del ejemplo 4, excepto el empleo de un material soporte diferente para el catalizador: se aplica un metal desplegado fino de tipo 5-NÍ-5-050 Pulled (grosor de material de partida: 0,127 mm, anchura de nervio: 0,127 mm, LWD: 1,27 mm, firma DELKER/USA). El empleo de metal desplegado conduce a una sujeción especialmente intensiva entre material para el soporte del catalizador y masa de revestimiento que contiene material catalizador. Ejemplo 6 Obtención de un electrodo de difusión gaseosa dimensionalmente estable, formado por tres capas: la estructura se asemeja a la del ejemplo 4, excepto el empleo de un material soporte diferente para el catalizador: se aplica una chapa perforada fina con un diámetro de orificio de 0,3 mm y una pendiente triangular de 0,6 mm (firma Fiedler/D) . Ejemplo 7 Obtención de un electrodo de difusión gaseosa dimensionalmente estable, formado por tres capas: la estructura se asemeja a la del ejemplo 4, excepto el empleo de un material soporte diferente para el catalizador, y un procedimiento de aplicación distinto para la masa de revestimiento que contiene material catalizador: se utiliza un fieltro de níquel opaco, sinterizado, en un grosor de 0,3 mm (firma Nitech/F) como material para el soporte del catalizador. Se recubre esta estructura absorbente con una mezcla colable a partir de un 36 % de hollín (Vulcan XC-72, 10 % de Ag) y un 64 % de suspensión de HOSTAFLON TF 2053 (10 % de PTFE) , en un grosor de revestimiento de 250 g/m2, se seca a 95 °C, y se compacta mediante laminado para la consecución de una hermeticidad a gases suficiente. Para la fijación del electrodo sigue un paso de temperado a 250°C/lh. La integración del electrodo en el aparato electroquímico de reacción tiene lugar como se describe en el ejemplo 4. Ejemplo 8 Obtención de un electrodo de difusión gaseosa dimensionalmente estable, formado por una capa: la placa de base está constituida por esponja de níquel de 5 mm de grosor (firma Dunlop/USA) . El diámetro medio de poro asciende a 1 mm, el volumen de orificios a un 80 %. Antes de concluir el proceso de revestimiento, esta estructura base presenta un borde no poroso; no se aplica una estructura de apoyo. Se platea por electrólisis el lado previsto para un revestimiento posterior. Para la aplicación del activado se cubre la zona marginal por medio de un material apropiado, como por ejemplo cera, esmalte, cinta adhesiva, o similares.

A continuación se cubre la estructura de electrodo completa con una masa de revestimiento que contiene material catalizador, laminada previamente para dar una lámina ("hoja"), constituida por un 85 % de hollín (Vulcan XC-72, 10 % de Ag) y un 15 % de HOSTAFLON TF 2053 (PTFE) , en un grosor de revestimiento de 500 g/m2, que se une con la estructura de esponja mediante sobrelaminado, compresión, o similares. Tras eliminación de la capa que cubre la zona marginal se comprime la zona marginal a un grosor de 1 mm para la consecución de una hermeticidad a gases suficiente- el electrodo está ahora listo para el montaje. La integración en el aparato electroquímico de reacción se efectúa, a modo de ejemplo, mediante soldadura, estañado, tornillos, pinzas, remaches, o bajo empleo de pegamento electroconductor, o similares, en la zona marginal maciza.

En el caso de unión de electrodo de difusión gaseosa y aparato electroquímico de reacción por medio de procedimientos de sujeción, remachado o atornillado, se aplica una empaquetadura elástica entre el borde del electrodo de difusión gaseosa y la superficie de apoyo del aparato electroquímico de reacción, para impedir un mezclado de fase gaseosa y líquida. Ejemplo 9 Obtención de un electrodo de difusión gaseosa dimensionalmente estable, formado por una capa: la placa de base está constituida por una chapa de níquel de 1,5 mm de grosor, con intersticios de 1,5 mm de anchura y 15 mm de longitud (firma Fiedler/D) . La distribución de las ranuras se escoge de tal manera que su distancia respectiva asciende a 5 mm en sentido longitudinal y a 2 mm en sentido transversal. Las series longitudinales de intersticios situadas en yuxtaposición están desplazadas respectivamente en un semiperíodo, de modo que cada intersticio se encuentra junto a una distancia. Esta estructura base presenta un borde no ranurado; no se emplea una estructura de apoyo. Se platea por electrólisis el lado previsto para un revestimiento posterior. Para la aplicación del activado se cubre la zona marginal no ranurada por medio de un material apropiado, como por ejemplo cera, esmalte, cinta adhesiva, o similares. A continuación se cubre la estructura de electrodo completa con una masa de revestimiento que contiene material catalizador, laminada previamente para dar una hoja, constituida por un 85 % de hollín (Vulcan XC-72, 10 % de Ag) y un 15 % de HOSTAFLON TF 2053 (PTFE) , en un grosor de revestimiento de 500 g/m2, que se une con la chapa ranurada mediante sobrelaminado, compresión, o similares. Tras eliminación de la capa que cubre la zona marginal, el electrodo está listo para el montaje. La integración en el aparato electroquímico de reacción se efectúa, a modo de ejemplo, mediante soldadura, estañado, tornillos, pinzas, remaches, o bajo empleo de pegamento electroconductor, o similares, en la zona marginal maciza . En el caso de unión de electrodo de difusión gaseosa y aparato electroquímico de reacción por medio de procedimientos de sujeción, remachado o atornillado, se aplica una empaquetadura elástica entre el borde del electrodo de difusión gaseosa y la superficie de apoyo del aparato electroquímico de reacción, para impedir un mezclado de fase gaseosa y líquida. Ejemplo 10 Obtención de un electrodo de difusión gaseosa formado por una capa : la estructura se asemeja a la del ejemplo 9, excepto la aplicación de una capa de difusión gaseosa adicional no catalizada : se platea sin corriente el lado previsto para un revestimiento posterior. Para la aplicación del activado, o bien de la capa de difusión gaseosa, se cubre la zona marginal no ranurada por medio de un material apropiado, como por ejemplo cera, esmalte, cinta adhesiva, o similares. A continuación se cubre la estructura de electrodo por el lado no plateado con una capa de difusión gaseosa laminada previamente para dar una hoja, constituida por un 70 % de hollín (Vulcan XC-72, no catalizado) y un 30 % de HOSTAFLON TF 2053 (PTFE) , en un grosor de revestimiento de 750 g/m2, que se une con la estructura de chapa perforada mediante sobrelaminado, compresión, o similares. Se efectúa la aplicación de la masa de revestimiento que contiene material catalizador, y la integración en el aparato electroquímico de reacción, como en el ejemplo 9. Ejemplo 11 (ensayo de electrodo) Se incorporó el electrodo de difusión gaseosa descrito en el ejemplo 1 en una célula electrolítica (véase figura 5), que presenta una semicélula anódica convencional (18) con membrana (14) . No obstante, el acondicionamiento de la semicélula catódica se diferencia decisivamente de la estructura utilizada en células convencionales - está constituida por intersticio de católito (15) , cátodo de sacrificio de oxígeno (SVK) (16) y espacio de gas (17) . El intersticio de católito (15) presenta una función convencional; la reducción de oxígeno, vinculada a un gran ahorro de energía frente al desprendimiento de hidrógeno, tiene lugar en el SKV (16) . Detrás del SKV (16) se encuentra un espacio de gas (17) , que sirve para la alimentación de oxígeno y la descarga de agua de reacción que pasa a través, o hidróxido sódico diluido. El SKV (16) presenta un tamaño de 18 cm x 18 cm, y se accionó durante un intervalo de tiempo de 100 días con una tensión estable de célula de 1,98 voltios; la flexión máxima medida bajo condiciones de funcionamiento ascendía a 0,5 mm. Se ajustaron los siguientes parámetros de proceso: • densidad de corriente: 3 kA/m2, temperatura de la célula: 85 °C, concentración de hidróxido sódico: 32 % en peso, concentración de agua salina: 210 g de cloruro sódico/1, diferencia máxima de presión: 24 cm de columna de agua. Se hace constar que, con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES
Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclaman, como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1.- Electrodo de difusión gaseosa dimensionalmente estable, constituido al menos por un material para el soporte del catalizador electroconductor para el alojamiento de la masa de revestimiento que contiene material catalizador, en especial mezclas de polvo de plata finamente dividido o polvo de óxido de plata finamente dividido, o mezclas de polvo de plata y óxido de plata y teflón, o por mezclas de plata u óxido de plata finamente dividido, o mezclas de polvo de plata y óxido de plata, carbono y teflón, y una conexión eléctrica, caracterizado porque el material para el soporte del catalizador es un tejido, material no tejido, metal sinterizado, esponja o fieltro de material electroconductor, una placa de metal desplegado, o una placa metálica provista de una pluralidad de orificios, sobre la que está aplicada la masa de revestimiento que contiene material catalizador, y que presenta una resistencia suficiente a la flexión, de modo que se puede prescindir de un refuerzo adicional a través del empleo de una placa de base adicional, o que presenta una unión mecánicamente resistente y electroconductora con una placa de base rígida metálica, permeable a los gases, o un tej ido rígido o metal desplegado, en especial constituido por níquel o sus aleaciones, o aleaciones de metal resistente a lej ía. 2. - Electrodo de difusión gaseosa de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el metal para la placa de base es seleccionado a partir de la serie: níquel o una aleación de níquel resistente a lejía, en especial níquel con plata, o níquel que está revestido con plata, o una aleación metálica resistente a lejía.
3. - Electrodo de difusión gaseosa de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el material para el soporte del catalizador está constituido por carbono, metal, en especial por níquel o una aleación de níquel resistente a lejía, en especial níquel con plata, o níquel que está revestido con plata, o una aleación metálica resistente a lejía.
4.- Electrodo de difusión gaseosa de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la placa de base presenta una pluralidad de orificios, en especial intersticios o taladros.
5.- Electrodo de difusión gaseosa de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la placa de base presenta un borde circular exento de orificio, de al menos 5 mm.
6. - Electrodo de difusión gaseosa de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se emplea como material para el soporte del catalizador una esponja o cuerpo metálico sinterizado, y se comprime el borde previsto para la unión del electrodo con un aparato electroquímico de reacción.
7.- Electrodo de difusión gaseosa de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el material para el soporte del catalizador y la masa de revestimiento que contiene material catalizador están unidos entre sí mediante calandrado en seco.
8.- Electrodo de difusión gaseosa de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se aplica sobre el material para el soporte del catalizador, mediante colada o laminado en húmedo, una masa de revestimiento que contiene agua, y eventualmente disolvente orgánico, preferentemente un alcohol, que contiene material catalizador, y se une al material para el soporte del catalizador mediante subsiguiente secado, sinterizado y, en caso dado, compactado.
9.- Electrodo de difusión gaseosa de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque está previsto, entre la placa de base y el material para el soporte del catalizador, un tejido distribuidor de gas electroconductor adicional, en especial constituido por carbono, metal, níquel, una aleación de níquel resistente a lejía, en especial con plata, o níquel que está revestido con plata, o una aleación metálica resistente a lejía.
10.- Electrodo de difusión gaseosa de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la placa de base tiene una zona marginal elevada para el alojamiento del tejido distribuidor de gas.
11.- Electrodo de difusión gaseosa de acuerdo con una de las reivindicaciones l a 10, caracterizado porque la capa constituida por material para el soporte del catalizador y masa de revestimiento que contiene material catalizador, en la zona marginal del electrodo, presenta una unión circular hermética a gases con el borde de la placa de base.
12. - Electrodo de difusión gaseosa de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque se consigue la hermeticidad a gases en la zona marginal mediante empaquetado, laminado puro, o apoyado con ultrasonido.
13. - Electrodo de difusión gaseosa de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12 , caracterizado porque se emplea como material para el soporte del catalizador o placa de base una estructura de poros abiertos, en especial una esponja, tejido, material no tejido, o una estructura sinterizada, y se comprime su zona marginal para la consecución de una hermeticidad a gases.
14. - Electrodo de difusión gaseosa de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el electrodo de difusión gaseosa presenta un borde sin orificios, y tiene, en este borde exento de orificios, unión hermética a gases y electroconductora con un aparato electroquímico de reacción por medio de soldadura, estañado, tornillos, remaches, pinzas, o bajo empleo de pegamento resistente a lejía, electroconductor.
15. - Electrodo de difusión gaseosa de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque se efectúa la unión del electrodo de difusión gaseosa con el aparato electroquímico de reacción por medio de soldadura o estañado, estando exento de plata el borde exento de orificios.
16.- Electrodo de difusión gaseosa de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque se efectúa la unión del electrodo de difusión gaseosa con el aparato electroquímico de reacción por medio de tornillos, remaches, pinzas, o bajo empleo de pegamento electroconductor, conteniendo plata el borde exento de orificios.
17.- Electrodo de difusión gaseosa de acuerdo con una de las reivindicaciones 14 a 16, caracterizado porque, en el caso de integración del electrodo de difusión en el aparato electroquímico de reacción, se compacta la zona marginal de la placa de base contra la superficie de incorporación del aparato electroquímico por medio de un revestimiento elástico .
18.- Procedimiento para la obtención de un electrodo de difusión gaseosa de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque mediante sinterizado del material para el soporte del catalizador con una placa de base, que está provista de una pluralidad de orificios, aplicación del material catalizador, pulverulento o fibroso, en caso dado laminado en un paso de trabajo separado para dar una hoja, bajo aplicación por laminado a una presión de al menos 3 x 105 Pa (calandrado en seco) .
19.- Procedimiento para la obtención de un electrodo de difusión gaseosa de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque la aplicación de una mezcla, muy fluida hasta pastosa, de masa de revestimiento que contiene material catalizador con agua, y eventualmente un disolvente orgánico, a modo de ejemplo alcohol, con una fracción de disolvente entre un 0 y un 100 %, y un contenido en producto sólido entre un 5 y un 95 %, sobre un material para el soporte del catalizador, bajo aplicación por laminado, aplicación con espátula, o colada de la mezcla, secado y sinterizado a una temperatura elevada, en especial de al menos 100°C, y de un máximo de 400°C, bajo gas de protección, en especial nitrógeno, dióxido de carbono, gas noble, o un medio reductor, de modo especialmente preferente argón, neón, kriptón, butano, y eventualmente laminado adicional de la unión sinterizada a una presión de al menos 3 x 105 Pa .
20.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 18 ó 19, caracterizado porque, tras el sinterizado del material para el soporte del catalizador con una placa de base, se dota la superficie del material para el soporte del catalizador con una capa de plata, en especial mediante precipitación galvánica o sin corriente.
21.- Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 18 a 20, caracterizado porque, antes de la aplicación del material para el soporte del catalizador sobre una placa de base, se aplica un tejido distribuidor de gas, y se sinteriza con la placa de base.
22.- Procedimiento de acuerdo la reivindicación 21, caracterizado porque se efectúa simultáneamente el sinterizado de material para el soporte del catalizador, distribuidor de gas y placa de base.
23.- Célula electroquímica de difusión gaseosa, caracterizado porque presenta un electrodo de difusión gaseosa según una de las reivindicaciones 1 a 17.