NO171418B - Poroes gasselektrode - Google Patents

Description

Oppfinnelsens gjenstand er en porøs gasselektrode med elektrokatalytisk virksom del, bestående av et nikkeltrådnett som minst på en side er dekket av en blanding av Raney-nikkel og polytetrafluoretylen.

Den i DE-OS 3 342 969 omtalte porøse gasselektrode for hydrogenutvikling i alkalisk medium, utmerker seg ved spesielt fordelaktige egenskaper: Den er meget prisgunstig å fremstille, og den har under betingelsen av den tekniske elektrolyse - strømtetthet: 3 kA/m<2>; elektrolyttkonsentra-sjon: 35 vekt-# natriumhydroksyd, temperatur 85 "C - en høy levetid som hydrogenutviklende katode, dvs. elektropotensia-let endrer seg ikke ved driftstid over 3 år i rammen av målenøyaktigheten. På grunn av elektrodens spesielle folieaktige struktur, må det elektrokjemiske cellesystem (brennstoffcelle eller elektrolysecelle), hvori denne elektrode skal anvendes, nøyaktig være tilpasset denne spesielle struktur, for å kunne drive elektroden prinsipielt og under optimale betingelser. Tidligere er det imidlertid ikke mulig å fremstille slike elektrodestrukturer i området på 1 m og bredere, mens det er problemløst å fremstille bånd inntil ca. 200 mm brede i ønskelig lengde. Da elektrodene ikke er formstabile, lykkes det ikke å fastgjøre elektrode-båndene på rammen av cellen, fordi det ikke kan sikres en jevn optimal avstand til membranen som begrenser elektrode-rommet.

Dessuten er egenledningsevnen av disse elektroder så liten at ved de krevede tekniske strømtettheter og ved den vide avstand til rammene som er strømførende, blir spenningsfallet innen elektroden fra midten til kanten utålelig høyt. Oppfinnelsens oppgave er å tilveiebringe for disse folieaktige elektrodebånd en elektrodekonstruksjon som muliggjør å anvende disse elektroder som katoder i membranceller, slik det idag er vanlig i den industrielle teknikk, i tydelige fordeler overfor de idag anvendte katoder.

Oppgaven løses ved en porøs gasselektrode med elektrokatalytisk virksom del, bestående av et nikkel-trådnett som minst på en side er dekket av en blanding av Raney-nikkel og polytetrafluoretylen, kjennetegnet ved at den elektrokatalytiske virksomme delen består av bånd som er anordnet parallelt og i avstand fra hverandre på en elektrisk strømledende støttestruktur, støttestrukturen består av en ramme, som begrenser et gitter, og gitteret består av parallelt anordnede strevere hvis avstand fra hverandre høyst utgjør 200 mm, fortrinnsvis 100 til 150 mm.

Den porøse gasselektroden er videre kjennetegnet ved at gitteret består av strekkmetall med minst 60$ åpen flate.

Den porøse gasselektroden er videre kjennetegnet ved at båndet med en bredde på inntil 200 mm i avstander på 5-10 mm fra hverandre er elektrisk ledende forbundet med støttestruk-turen.

Fordelene ved denne porøse gasselektrode består i at den elektrokatalytisk virksomme del kan fikseres og samtidig forbindes med strukturkonstruksjonen med elektrisk ledende, således at innen gasselektroden opptrer ingen målbare spenningsfall. Den porøse gasselektrode har videre den fordel at det frie avtrekk av gassbobler fra rommet mellom membranen og elektrode befordres.

Oppfinnelsen forklares i det følgende ved hjelp av tegninger som viser bare en utførelsesmåte, og eksempler. Fig. 1 viser et utsnitt av en porøs gasselektrode, hvor gitteret består av staver. Fig. 2 viser et utsnitt av en porøs gasselektrode, hvor gitteret består av flatevalset strekkmetall. Fig. 3 viser spenningen som funksjon av strømtettheten ved forskjellig bredde av båndet.

Den elektrokatalytiske virksomme del av båndene 1 av den porøse gasselektrode er ved hjelp av sveiseforbindelser elektrisk ledende forbundet med en elektrisk strømførende støttestruktur. Støttestrukturen består av en ramme 2, og en av denne begrenset gitter. Gitteret kan bestå av tre staver, hvis bredde d kan utgjøre 5-20 mm og som er anordnet parallelt til hverandre i avstand c på 50-200 mm, fortrinnsvis 100-150 mm. Alternativt kan gitteret bestå av valset strekkmetall 4, hvis åpne flate minst skal utgjøre 6056. Den elektrokatalytisk virksomme del er ved 5 sammensveiset ved gitteret og ved 6 med rammen. Avstanden a mellom de parallelt til hverandre anordnede bånd 1 kan utgjøre 5-10 mm, ved dets bredde b 10-200 mm.

Eksempel

Det ble målt cellespenning og energiforbruk ved konstant strømtetthet og forskjellige båndbredder av den elektrokatalytisk virksomme del i en forsøkscelle. Støttestrukturen bestå av et 1,3 mm tykt nikkelblikk med dimensjonene 560 mm x 210 mm, som har en uttagning på 500 mm x 78 mm. Båndene til den folielignende gasselektrode var anordnet parallelt til smalsidene av støttestrukturen, og elektrisk ledende sammensveiset med dens lengdesider. Denne gasselektrode ble anordnet som katode i en vertikalt drevet membran elektrolysecelle således at deres lengdesider stod vertikalt, og deres bånd var vendt mot membranen. Avstanden mellom båndene og membranen av typen "Nafion" NX 90902 fra firma DuPont utgjorde 3 mm, anoden lå direkte an mot baksiden av membranen. Cellen ble drevet med 3356-ig natronlut i ompumpning i katoderommet, og med mettet, renset NaCl-oppløsning og en analytkonsentrasjon på 200 g NaCl/1 i utløpet ved 90°C og en strømtetthet på 3 kA/m<2>, referert til den i nikkelblikket uttatte flate på 390 cm<2>. I permanent drift og ved respektivt flere dager, ble det for elektrodene med forskjellig brede bånd hvis avstand til hverandre utgjorde respektivt 5 mm, oppnådd følgende cellespenninger og energiforbruk:

Til bestemmelse av karakteristikken av de tre forskjellige elektroder ble det bestemt cellespenning i avhengighet av strømtettheten i området på 0,5-4 kA/m<2>. Resultatene er vist grafisk på fig. 3, og viser at disse gasselektroder også arbeider ved 4 kA/m<2>ennå i det lineære området.

Claims (3)

1. Porøs gasselektrode med elektrokatalytisk virksom del, bestående av et nikkel-trådnett som minst på en side er dekket av en blanding av Raney-nikkel og polytetrafluoretylen,karakterisert vedat den elektrokatalytiske virksomme delen består av bånd som er anordnet parallelt og i avstand fra hverandre på en elektrisk strømledende støttestruktur, støttestrukturen består av en ramme, som begrenser et gitter, og gitteret består av parallelt anordnede strevere hvis avstand fra hverandre høyst utgjør 200 mm, fortrinnsvis 100 til 150 mm.

2. Porøs gasselektrode ifølge krav 1,karakterisert vedat gitteret består av strekkmetall med minst 60$ åpen flate.

3. Porøs gasselektrode ifølge krav 1,karakterisert vedat båndet med en bredde på inntil 200 mm i avstander på 5-10 mm fra hverandre er elektrisk ledende forbundet med støttestrukturen.