TW201219603A - Oxygen-consuming electrode - Google Patents

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electrode
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Rainer Weber
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Bayer Materialscience Ag
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Description

201219603 六、發明說明： 相闕申請案相互參照 請案第刪刪⑼1^7”0日中請的德國專利申 由引用結合進來用於所有的其在此以其全部藉 【發明所屬之技術領域】 發明背景 身已知的耗氧電極上發展而來的，這些已 μ人^極被配置成片狀氣體擴散電極形式，並且通 吊LS、a撐體和具有催化活性成分的氣體擴散層。 【先前技術】 用於在工業規模上在電解電池中操作耗氧電極的 不同方案基本上是先前技術中公知的。基本的理念是用 耗氧電極(陰極)來置換電解(例如氯鹼電解中）的析氫陰 極。對於可能的電池設計和方案的概述可以在公開文獻 Moussallem 等人，“ Chlor-Alkali Electrolysis with Oxygen Depolarized Cathodes : History，Present Status and Future Prospects，’ » J.Appl.Electrochem.38(2008) 1177-1194 中找到。 耗氧電極(下文也簡稱為OCE)必須滿足一系列的 要求’以便能夠用於工業電解槽中。因此，所用的催化 劑和全部其他材料必須對大約32重量％濃度的氫氧化 的。 是在通常具有女樣疋舄要的’這是因為該電極 度’高的內矣品 的特性是:高電導率，低的層厚 的破水齡親水I!兩的麵化劑·^ 的，目的9 ^丨^ *孔和相應的孔結構同齊是必需 體和液體___電解f ’ 外特別需要. 的。^ 可用的耗氧電極必須滿足 OCE技術來說，另外一個 n喪向是離子交換隔膜，其將電解電淹中的陽極空間 極空間隔開，而沒有與OCE直接接觸的氫氡化鈉 十液間隙。這種排列在先前技被中也稱作零間隙排列。 排常還用於燃料電池技術中。這裏的缺，是所 形成的氫氧化麵必須穿過〇CE傳輸到氣體側，隨後在 .這募，必須不能有氫氧化鈉堵塞OCE 中的孔或者氫氡化鈉在孔中的結晶。已經發現這裏還會 出現非常高的氬氡化鈉濃度，並且離子交換膜對於道些 .... ....... - ... .... ....... . 南艰度來說在長期上是不穩定的（Lipp等人， ... ... .. ...... .... ..... ........ ...... .. ... ... ..... ...... ..... ..... J.Appl.EJectrochem. 35 ( 2005 ) 1015- Los Alamos ....... .. . :. .. . ... ； . . .. . . . .. .
National Laboratory “Peroxide formation dmng - .. .. -…：... ... -- . . . chlor-alkali electrolysis with carbon-based GDC,J ) ° 常規的耗氧電極典型由導電撐體元件組成，該元件 201219603 上已經施塗了具有催化活性成分的氣體擴散層。作為疏 水性部件’通常所用的是由聚四氟乙烯(PTFE)製成的， 其另外充當了催化劑的聚合物黏合劑。在具有銀催化劑 的電極的情況中，該銀充當了親水性成分。在經碳支撐 的催化劑的情況中，使用具有親水性孔的碳作為撐體， 液體能夠通過該親水性孔來進行傳輸。 氧氣的還原是在三相區域中進行的，氣相、液相和 固體催化劑同時存在於該三相區域中。 氣體通過孔傳輸到疏水性基質中。該親水性孔被液 ，填充，並且經由這些孔來將水傳輸到催化中心和將氫 氧化物離子傳輸離開該催化中心。因為氧在水相中僅僅 具有有限的賴度，因此必須具有足_無水孔來傳輸 氧。 已、域述了許多化合物，作為催化劑用於還原氧 的負已經報告了使用1巴、釕、金、'過渡金眉 3 ΓΓ物、金屬外琳和金屬酜菁、和舞細 為催化劑，用於耗氧電極。 氧已==!^銀作為催化姻於在驗溶液_ 虱已、，二獲侍了實際重要性。 古的H於喊乳來說具有料高的催化活性。由於命 ㈣僅以帶有撐體的形式來使用。優選的指 體材枓碳將電流導向 以藉由表面氧化來制催化拉子中的孔月 水。且有心u t成親水_ ’並因此變得適於_ 、二支樓㈣催化劑的QCE表現出良好的性 6 201219603 能。但是，經碳支撐的鉑電極在長期操作中的耐受性是 不令人滿意的，推測是因為鉑還催化了撐體材料的氧 :化V碳另外促進了不期望的h2o2的形成。 已經描述了鉑含量為5g/m2至50g/m2的OCE。儘 ........... ..' ............ ......... . .... ...... 管是低濃意，但是16催你劑的成本仍然是如此的高土 於祖礙ΐ主業上姑應用。銀同樣對於還_氧來說真# . ........ ... . .... 高的催化活性。
包含經碳支撐的銀的OCE邋常的銀濃度是 20-50g/m2、雖然經碱支撐的挺傕化劑比相應的鉑催化 劑更耐用，担是在耗氧電極中的條件下的長期穩定性 ....... . ....... ' . : ........ (特別是當甩於氣鹼電解時)是有限的。: ' 造以銀為基質的催化劑。這樣的方法揭述在例如 ΕΡ0115 845Β1 t ° ： ^US7566388 B2 描述 ..... 1 ... ...... . 沉殿和還原貴金屬以及稀土金屬的氧化物以及驗土全 . . .. ； . 屬氧化物的組合來製造。更高的催化劑的活性是依靠這 . . -. ..... . ... . . ' .... ... - - . \ 種組合來實現的。作為撐體材_，使用碳，其限制了這 些催化劑的耐受性。 在具有未經支撐的銀催化#1的〇<浓的製造中：，銀 可以至少部分的以銀氧化物的滅式來引X，其然後還原 ' . 成金屬銀。該還原是在電解啟動過程中進行的，在其中 還原銀化合物的·#已歲是盛行，或者在分別的步驟中 ........ 藉由優選的電化學路線來進行的。 201219603 在具有反復啟動和關閉的工業應用中，銀的部分氧 化成銀氧化物是在電解電流關閉後進行的。所形成的氧 化銀可以例如變得從表面上分離，並且堵塞〇CE的孔 系統。在具有特別細的形態的銀催化劑(例如奈米尺寸 銀）的情況中，這導致了性能隨著時間的變化而劣化。 W0200803696A2教示了奈米尺寸的銀催化劑的長期穩 定性可以藉由在奈米尺寸銀的孔中包括原位製造的二 氧化鍅粒子來明顯改進。但是，用於製造這些催化劑的 方法是複雜的，並且需要使用奈米尺寸銀，其製造同樣 是複雜的。 在具有未經支樓的銀催化劑的耗氧電極的製造 中，原則上在乾和濕製造方法之間存在著不同。 在乾法中，將催化劑和聚合物成分的混合物依靠具 有決速運行擾拌H的混合器加工來產生混合物，將該混 σ物鈿加到導電撐體元件上，並且在室溫加壓。這樣的 方法描述在ΕΡΠ28896Α2中。ΕΡ1728896中的中間體 係由3-15份的ptFe，7〇_95份的氧化銀和〇_15份的銀 金屬粉末所組成。 在濕製造方法中’使用含有細銀粒子和聚合物成分 $呈^或者懸浮液形式的中間體。水通常用作懸浮介 私仁疋也可以使用其他液體例如醇或者其與水的混合 糊或者懸浮液的製造中，可以加人表面活性物質 巧摘”_穩定性。將該糊依靠絲網印刷或 认知塗到樓體元件上，同時不太黏的懸浮液通常是 (S) 8 喷塗到撐體元件上。乾燥後，在聚合物熔點範圍的溫度 ...... .... . ....... . ... ' 進行燒結。這裏，除去已經加入的辅助劑例如乳化劑或 者增稠劑，。這樣的方法描述在例如US20060175195 A1 Φ。談中間體中PTFE與銀的比例對應於乾法中通常的 幾例:聚 上述具有来經支撐的銀催化劑的OCE在鹼金屬氯 .... . ...... . .... .· . .... . - ...... .... . ..... ... . 4匕物電解的條#下具有良好的長期派定性。但是，缺點 是1000至2500g/m2的高銀含量。 .. ..... ... ... ....... .... . 銀是稀有元素，並且以僅僅0.08pi>m訥比例存在於 _殼中。銀是珠寶和許多工業應用中受歡迎的金屬。有 限的易.得;性:和..南.的:需:求.導致..了..i銀.的.南、價格.。這導’致:了 ..真： .ν'::， . ： -- ........ - 肴未經Jt撐的銀催化#1的OCE高的成本，並且它們阻 1 , ,1 . ... . . . 礙了❻技術的魃濟使用… 【發明#容】:::紅 本發明的i的是穩供耗氧電極，特別是甩於氣鹼電 ...:.... .... . ..... -.. ...... 解中，其在降低的銀含量時真有至少等同於常規SBE 的性能和長期穩定性。 發明摘述 ...... ... ... . . ... . . 本發明涉A耗氧電極，特別是用於具有新穎催化劑 ...-.·. · .......... ·. . ... ... .. ·· · .... ·.··· .... ....... 塗層的_驗電解中。本發明另外涉及該耗氧電極的製造 方法和它在氯驗電解或者在_料電池中的用途。
. . - '.V w 該¥的是藉由耗氧電極來實現㈤，在其中部分的嶔 : ... . ·. . . : . : . . ..... . . . 被填料拉子代替，談填料粒手是差的導電性的，並且具 201219603 有特定粒度(直徑）。 本發明的一種具體實例提供了耗氧電極，其至少包 3片狀結構形式的撺體和具有氣體擴散層和催化活性 成分的塗層，其特徵在於該塗層包含至少一種含氟聚合 物，呈銀粒子或者可還原的銀化合物形式的銀，和親水 性耐苛性驗的填料，該填料是非導電性的或者具有盖的 電導率並具有5至200μιη的平均粒子直徑(d(〇 5)，我於 體積）。 * ^ 本發明的另外一種具體實例是耗氧電極，其包含裘 少-個具有表_撐體結構和佈置在該表面上的具有 催化/舌性成分的氣體擴散塗層，其中該塗屌包人·直少 聚合物’選自由銀粒子、可還原“二物及 ，、混a物所組成之群組的銀化合物， 的填料，該填料是非導電性的或者具有差4 = 3 有5至20〇μηι的平均粒子直徑。 妁電導率戒” 本發明仍然的另夕卜一種具體實例是 =含有根據此處的任何具體實例的耗氧電；耗 本發明的健另外-種具體實例是 有根據此處的任何具體實例的耗氧電池’其含 本發明仍然的另外一種且體實θ A 池，其含有根據此處的任何i^電 【實施方式】 *74 ΧΓ\ 碡填料的平均軚子直徑優選是10至15〇μιη。 ▲:、該塗I優選包含0:51 5表的备氟致合物，抑至如重量份’優選孙至爪 ;單'輕艮粒海〇建可還原的聲4峰臀 -6〇 # 的奉料’該填料是非導電性的或者具有差的電導率 ;邊導料替我了部分的催化译性銀，但是其本身不必 疋^匕承性的。該填料尤其是爾似銀咬親承性的;電極 中％f性材料輿親水性喊美的比例没肴因為填料而明 :序取。:該筹#是％離掩粗子的形式奇夯 ^應寒化活砝·形爲板學化备物或考::舍 _棒粒度予直優遷是至少>並因此 含赛催化劑的粒為相同‘數量級:或暑复:高的數1：叛V _ 悉料号非聲電性的或者真有差的電導率。該填料的導‘ #:優選<1如0西門午特到優選<1敝 作今填|斗’原則上可以使用所有這樣的材料:該材料在 耗氧電極^條件下，與銀催化劑的組合是穩定的。這樣 的材料是例如耐鹼性的备屬氧化物，金屬氮化物和金屬 狀㈣匕物或秦金剛石狀_匕物.。:)泌 .-......... .. .... . ...... . ..... · . · ;.. 乂:特別|選的霍料例如是❿匕辦 氧化锆是察易獲愈的·立是 温部件的常規起始材料。氣化餐無氧的電解還原方面不 具有任何的催化活性。在〇CE所用的溫度範®内’ 201219603 化錯·疋非導電性的。令人驚言牙的，儘管缺乏催化活性， 氧化錯能夠代替OCE中高達50°/。的銀，而不降低〇CE 的性能。 特別優選是使用這樣的氧化锆，在其中粒度分佈具 有 〇1(0.1)>10μηι，d(0.9)<15(^m(數值單位(figures)為體 積百分比，Q3)。 OCE可以依靠本身已知的技術，使用濕或者乾法中 適萬的懸浮液、糊或者粉末混合物，由前驅體來製造。 濕法中所用的水性懸浮液或者糊例如是由細分的 銀、含有含氟聚合物（聚合物：例如PTFE)的懸浮液和 視情況的增稠劑(例如甲基纖維素)和乳化劑，^靠高^ 混合器，藉由混合該等組分來製造。為此目的，首先由 細分的銀、填料和視情況的增稠劑(例如甲基纖維素）來 製造在水和/或醇中的懸浮液。然後將該懸浮液與含 聚合物的懸浮液(例如在商標名Dyne〇nTM TF5〇35r下
售的）混合，來產生本發明的中間體。該呈乳液或者^ 形式的中間體然後藉由已知的方法施加到撐體上 燥’和然後可以視情況壓實和隨後燒結。 L 从例如在乾法中所㈣呈粉末混合物形式的 疋藉由使用快速操作攪拌器，混合pTFE或 纖維狀雜學品的聚合物和氧化錄子和 =重 混合物來製造。例如，混人 义銀粒子的 P心可以在兩個或更多個步驟中 JT U，该材料可以在混合步驟之間過_ 混合方法中除去仍然存在的相對粗的粒子和聚集體= 201219603 另外的變體中，該粉末混合物可以在中間步驟中，例如 依靠壓延光機來壓實，並且所得薄片可以重新在混合器 . . . . . · ·. ·· ..... . ... . . ... 中加工來產生粉末。這種操作原則上也可以重複多次。 在每姻研磨操作過程t#須確保混合物的溫度保持在 35至，特補優選40至55°0的範圍内。 .. ... ... . ..... . . ... . ....... 族後將例知具有上述粒度的二氧化锆加入該瀑合 .:物中::。：ι: ;； . 所述的加入可以在混合操作開始時進行。可以例如 藉由將組分疏水性聚合物、銀和/或氧化銀和填料的混 合物供給到混合器中，來將全部组分磨到起。 但是，在真有中間過篩和視情況的壓實的多級渴合 ... _. ... . . ... . ....:. .. ......... -- ' 丨的情況中，填翁還可以在兩個混合搡作之間加入。:: ".Λ·； 該粉末混合物然後以已知的方式施加到撐體上和 ：Μ: η '°····：.- 除了作為奉例而提％的二氧化結，道裏還有麵:多另 .... . : . ... 外的材料，其能夠用作本發明中間體和由其所製造的 ::OCE '的填料: • . . . . ·..... ... - ......... ' . .. .......... .. ...... 特別合適的材料的例子是耐鹼性金屬氧化物例如 ... . .... . "
Ti〇2 ? FC2〇3 J F63O4 5 Nl〇2 9 Y2O3 9 ΜΠ2〇3 V Mll5〇8 ? 1 .. ... 你03，€e02和另外的春土元素氣化物，议及混合的金 屬氧化物例如金紅石，类晶石CqA12〇4, C〇(AlCr)204， ........ .: ....... ........... .
反尖晶石，(Οά，:_，Ζη)2(ΐί，鈣銶礦例射U . . · . ..... . . ...... . . ... ... .......... - ...... · .....
ZnFe204(顏料黃 119)，Gu(FeCr)204。 ,； ........
氮化硼、氮化石夕和其他金展氮化物例如TiN，A1N 13 201219603 以及金剛石狀-和金屬狀-碳化物例如轳<
CrC ’ WC ’ Cr3c2，TiCN 同樣是合適二矽 ’ Tie， 所述的填料可以作為純物質或者 多種組分的組合來使用。 ：'、、/、兩種或更 優選給*的是耗氧電極，在其中選 鎢或者氧化錘和氧化鎢的混合物作為填料。、’°，氧化 所加入的填_可以視情況的是催 上述起始材料來製造0CE的情況中， Γ的在由 地在原。該催化可，填:輔首助要 雖，、枓的組成疋次重要的，但是尸 電極的條件下是錢敎的，難度就會QC在= ^有很大的影響。已經發現在大量直徑的^ 存在下，OCE的導電率賴降低。在某種程度上較大 的粒子不會降低QCE雜能，但是很顯然大粒子將降 低能制⑽催化歸的體積。粒子應適於電極的厚度 和撐體元件的網孔口徑’這限定了最大粒度。在例如又 500μιη的撐體元件網孔口徑的情況中，填料的最大粒度 不應超過該網孔口徑的一半’並且>25〇μιη的粒子的： 例應小於50°/。。類似的情形也適應於電極厚度與粒子直 徑之間的關係。因此，在電極厚度是600μιη的情況中， 填料的最大粒子直徑應不超過電極厚度的5〇%，即，直 徑>200μιη的粒子的比例應小於5〇0/〇。 特別優選給出的是耗氧電極，在其中填料中的粒子 直徑<4μιη的細粒的比例不大於2〇%，優選不大於 14 201219603 15% ’特別優選不大於1〇%。 - 1 · · 還特別優選給·出的是耗氧電極，在其中填料中的粒 子直徑<l>m的細粒的比例不大於10% ,優選木大於 特别優選不大於2% j .' .. .' .. ................. ..... ... . . * . - 的數位單位是體積百分比，Q3)。 ^些遁幹作為填#的材料也用於陶 /或顏料’並JL是工禽主可禮得的。 ..... ... ； 1 " . . ..... . . . . . · ·..··. . . 與蟀子爲換咚臈多間具有承間隙或者與銥子交換膜吉 _觀電齡_驗電解^ 換，與粍氧電#$間翁間隙中有親水岐^ :的氣岭電解中，漁赛輿调61172辂^ 明的耗篆電極:優遴卑 :;_來電解蛤金屬氯化物:，:優遷氯化鈉炎考^^^ 別優選氣化細的電解電池中。：卜^ ::' '、寺 ._·.... ..... . ... ... . ...... . ...... 極連接在驗性燃枓電池中？ ，. 衣 .......... .. ..... ... , - _賴麵 疋氣驗電 '解；)I的糕氧陰極’或考作為料電也♦ 極或者作為会·ί氣電地中的杳極。 :’兒f T本發明所製導的OCE特別優選用於氯驗電解中^
S 15 201219603 並且這晨特別是用於氯化鈉(NaCl)的電解中。 本發明另外提供電解設備，特別是 :解設備’其具有如上所述的新賴耗氣 本發明藉由實施例來說明，而非由其限制。 於4ΪΠΠ文獻以其全文藉由‘合進來用 雖然這裏已經顯示和描述了體現本發明的某些特 定結構，但是本發明所屬技觸财具㈣常知^者將 明白可以對要素進行不_改變和重排，而不脫離下面 本發明概念的主旨和精神，並且其同樣不限於此處所示 和的具體形式。 實施例 實施例1 將1.472 kg的粉末混合物在來自Eirich的裝備有星 型攪拌器作為混合元件的R02型混合器中，以5〇〇〇rpm 的轉速混合3·5分鐘’該粉末混合物係由5重量％的 Dyneon型TF2053Z PTFE粉末，61.6重量％的氧化銀 (I)，7重量％的來自Ferro的銀粉級331和26.4重量°/〇 的二氧化錯（來自Merck Chemicals，Technipur的特級 品’平均粒度(d(0.5)，體積百分比)22 μιη，d(0.1)15 μιη， d(0·9)32.5 μιη)所組成。該粉末混合物的溫度在操作過程 中保持低於48°C。 201219603 混合後，將該粉末混合物通過具有1〇mm篩孔口 徑的舔子進行過篩。 惠師嗓的粉本混合物隨壤施加到紗網上’該紗網由 隻粗〇. ，鎳絲製成，網孔廿徑 力口是借勢碎2nim厚的摸板來進行的，益丈粉未是參肖 徑/mm的篩子來施加的::9將餐鐵模:板拿衆 餘的粉齐取靠迥刀嗓去。參♦掉赛魅後，衆靠輥壓機以 X).58 kN/cm的壓办來力σ壓談具有所施加的粉束滬舍物 的撐體。氣體擴敢電極從該輥壓機承出。 員解中？摩多，Pont鹏awx费爭來换膜和在0C：E 知Λ之間的:氫ft化鈉:落液1間隙4 M：' % ^ ^ λ：| Denora ^ ψ f BsA® ^ ^ W% Λ^ 4kA^m2 V t ^ f ^ 氧化鈉濃度32重量％時的電池f壓是2.05 v ;9 ; ^ 實:施例.:_:2V:_::: / . · ·-. 將2 kg的备末混合物在來自Eirich的裝備有皇型 擾拌器作為鹿合元件的R02型混合器中，，以5〇i)〇rpm 的轉連:混合5分鐘，該、粉末混‘_係由5重量％的:: pyne呼塑TF2〇勾厶FITE粉本’ _〇重身 (I)，7童量0的來自F$rro的銀秦級331和44.( 的土氣也錯(來自Merck Chemicals ’ Technipur的特級 品，平均粒度(d(0.#，體積百分比)22 μιη，d(0.1)l5 μηι， 201219603 d(0.9)32.5 μιη)所組成。該粉末混合物的溫度在操作過程 中保持在低於41°C。 混合後’將该粉末混合物通過具有i.Omm篩孔口 徑的篩子進行過篩。 過篩後的粉末混合物隨後施加到紗網上，該紗網由 絲粗細0.14mm的鎳絲製成’網孔口徑是〇.5mm。該施 加是借助於2mm厚的模板來進行的，並且粉末是使用 篩孔口徑1mm的篩子來施加的。將超過模板厚度的多 餘的粉末依靠刮刀除去。在去掉模板後，依靠輥壓機以 0.63 kN/cm的壓力來加壓該具有所施加的粉末混合物 的撐體。氣體擴散電極從該輕壓機取出。 將以此方式所製造的耗氧陰極用於氯化鈉溶液的 電解中，使用DuP〇NTN982WX離子交換膜和在〇CE 和臈之間3mm的氫氧化鈉溶液間隙。陽極使用鈦陽 極，其由具有來自Den〇ra的市售DSA⑧塗層的膨脹金 ，所組成。在電流密度4kA/m2，電解質溫度9〇ΐ和氫 氧化鈉濃度32重量％時的電池電壓是2·22 v。 實施例3 將〇_16kg的粉末混合物在來自IKA的混合器中， =四個15秒的間隔進行混合，該粉末混合物係;5重 量％的Dyneon型TF2053Z PTFE粉末，61 6重量％的氧 =銀(I)，7重量％的來自Ferr〇的銀粉級331和％ 4重 量％的氧化鎢WO3 Yell〇WHQ(來自H.c.Starck，平均粒 201219603 度(d(0,5) ’ 體積百分比)71 μπι，d(0.1)31 μηχ， d(0.9)l33声，<吻 母1 組成。该斤末滿合物的溫度在操作過程中保持 邊鸣於49·:混合後，將該粉本混合物通過具:有 :“:蘇孔口:徑斌歸.子典過篩::。:、 :過篩後的粉 絲屬細0.14min的考綠·，網孔石輕是:齡 加考借助於2雜1厚的模取來進行的，並且粉本是侠用 筛fL 口輕1 mm的篩子來施加的。將超過模嫁厚度的多 :滅的粉末依靠刮刀滅去。在去掉模捧後，#靠.1 〇.^,甲的壓力來加壓該具有所施加# 的瑋體6氧體擴散電極從該輥壓機取出v
:將以此走式所辨造的當氧陰極种♦ &化鈉溶液W ’口鬱之間3麵的氫,,溶液間雜。在 2 ’電教貪溫度9〇々和氳氧化鈉壤皮32童量％時的奮池 ::.::.電壓是__2.13:乂_。_.__:._:__:·: 實旅例4(對比值/真有太細的填料的OCE) 將〇卩16 kg的粉本混食物在來自体八的混合器中在 每展中四次混合，每次I5秒，_粉末混舍物焕 5章量％勢〇渉011_如2網奸 的氧化·ι)ι 7重量_黎自的銀粉級331和之^ ___ 、.... ..... 重量％的氧化锆(來自H.C. Starck ，StarCeram Z16® ’（平 5 19 201219603 均粒度(d(0.5)，體積百分比)4.1 μηι，d(〇.l)〇.3 μιη， d(〇.9)l6 μπι，和<丨μηι的比例是4〇%)所組成。該粉末 混合物的溫度在操作過程中保持低於幻^。 混合後，將該粉末混合物通過具有1〇mm篩孔口 徑的篩子進行過筛。 過師後的粉末混合物隨後施加到紗網上，該紗網由 絲粗細0.14mm的鎳絲製成，網孔口徑是〇 5mn^該施 加疋借助於2mm厚的模板來進行的，並且粉末是使用 篩孔口徑1mm的篩子來施加的。將超過模板厚度的多 餘的粉末依靠刮刀除去。在去掉模板後，依靠輥壓機以 0.49 kN/cm的壓力來加壓該具有所施加的粉末混合物 的撐體。氣體擴散電極從該輥壓機取出。 將以此方式所製造的耗氧陰極用於氯化鈉溶液的 电解中’其使用DuPONTN982WX離子交換膜和在〇ce 和膜之間3mm的氫氧化鈉溶液間隙。電解質溫度是9〇 °C ’氫氧化鈉濃度是32重量％。 在稍尚於2·48ν的電壓，15A的電解電流短暫流 動；這對應於1.5 kA/m2。停止該試驗。 實施例5(使用常規0CE的對比值） 將3.5kg的粉末混合物在來自Eirich的裝備有星型 ’斋作為混合元件的R〇2型混合器中，U 5〇〇〇rpm 的轉速混合’在混合中該粉末混合物的溫度不超過55 c，該粉末混合物係由7重量％的PTFE粉末，88重量 20 201219603 °/〇的氧化銀(I)和5重量％的來自Ferro的銀粉級331所 組戍。這是藉由中斷混合操作並且冷卻降低混合溫度來 · . · / . .. ...... . . ^ 實現的。鹿备總共進行三次。混合後，將該粉末混合物 .. .... ... .... .. . ..... '; ' 使用lvOmm篩孔口徑進行過篩。 ： • · · ..... · ...... ..... .............. .. .... . · .... · " .... 〆 ，. .；> ··. 餘挺細0.14mm的鎳絲製成，網礼口徑是0.5mm。讓施 .,.··. ..... . . ......... .... ... ···· ,..···'.·· .... .…. ..... ............ . 力口是借助於2mm厚的模板來進行的，並且粉束是使用 ...... ' .. . ..... 篩扎口徑1mm的篩子來施加的。將超過模板厚度的多 . . .... .... 餘的粉末依靠刮刀除去。在去掉模板後，依靠親壓機以 . .... .. Ό . 5 kN/cm的壓力來加壓該具有所施加的粉束混舍物的 圓........ . 撐體。氣體擴散電極從該輥壓機取出。::丨 ·. ....:. ...... ........ . .... 將篇此方式所製造的耗氧陰極用於氣祀射落液的 電解中，使用DuPONT N982WX離子交換膜和i OGE 和膜之翻3mm的氫氡化鈉溶液間隙。在電流密度 電解質溫度9〇ΐ和氫氧:化鈉濃度彳32重董 ./. " ^... ..,. 2;05 'V ° ； \ 【圖式簡單說明】 .... ....... ..... 【主要元件符號說明 ...：..... .:.1 ...:V :. άΰ. s 21

Claims (1)

  1. 201219603 七、申請專利範圚： h體電極’其至少包含撐體結構和佈置在該撐 中C活性成分的氣體擴散塗層，其 至少 •種含氟聚合物 2. 3. 4. 5. 物及銀发化^ ’其選自由銀粒子、可還原的銀化合 物及其混合物所組成之群組，和 或者^性耐苛性驗的填料’該填料是非導電性的 子直^。差的電導率並具有5至·μΐη的平均粒 範ΐ第1項的耗氧電極，其中該塗層 至90重旦/重讀的至少-種含氟聚合物，30 耐苛性化合物和⑽ 根據申請專利範圍第2 包含2至1()重量份的/的耗&極’其中該塗層 根據申請專·聚合物。、 :二至5〇重量份的覩水性耐苛=二塗層 ^ 2 I 10? ^ + ^ 7〇重量份祕化合物種含氟聚合物，30至 耐苛性驗的填料。15至5〇重量份的親水性 根據申請專利範圍第1 性驗的填料的電導率小^=㈣極’其中該耐苛 π 卞』、於 1000s/cm。 22 6. 201219603 . . . . .: ..... ... .... .... . . ...... .· . ..... ... . -.. . . . .. : .. . :.. 7, 根據申請專利範圍第6項的耗氧電極，其中該耐苛 性鹼的填料的電導率小於l〇〇S/cm。 :爲鐵據申請專利範圍第1項的耗氧電極，其中該耐苛 性鹼的填料的平均粒子直徑是10至ί50μπι。 ；· ;; · ..Λ.' . .... ........ ... ...... ....... .: ... ........ .. . . ' .. . ... . .... '. . . -- - . ---... ... . ...... -.---. .... _ -. . / 小於ΙΟμιη的細粒。 .. … .... .-·. . ... . . : " ' . '.++'. ... .. .+: . · 10.根據申讀專利範圍第9項的耗氧電極，其中該具有 , ,· . 粒子直徑小於ΙΟμηι的細粒的比例不大於5%。 ' ' ^ii.根據申請專利範園第5項的耗氧電極，其中該对苛 .. ...' ....... ' . ' _ .. .、...... ..... ....... ... '. 性驗的填料包含不大於5%比例的具有粒子直徑小 • _ ::；於..l%m 的:鈿粒::。::::: 性輪的填料包含不大於5%比例的具有粒子直徑小 於Ιμηι的細粒。 . ； ... ..: .. ....... .... .... .... ... ... .. ..: 13. 根據申請專利範圍第12項的耗氧電極，其中該岭 .. . .. ..... . ... .. - .. .. . 1性鹼的填料包含不大於1%比例的具有粒子直徑 ........ 、 ..... ... ..·...：.. .'..... ... ..:...... ..... .... .... . ... .... . .... ...... . .. .. .... .... . .. 小於1 μπι的細粒。 14. 根據申讀專利範菌第1項的耗氧電極，其中該耐苛 性驗的填料係選自由金屬氧化物、金屬象化物、金 · 圓 . . . " . . . ' . 圓圓圓 · . 圓胃 . . . . _ .. ... ...... . . _ . ....... ... .... 屬碳化物及其混合物所組成之群組。 15. 板據申請專利範圍第1項€耗氧電極，其中該耐苛 V 〜怪鹼的瑱枓係遘 ΐ ^ ^ ^ ^ ^ ^ "..... .:...... ..:. ...:: ... ;. ,... .... :. :. : ... . 201219603 16. 17. 18. 19. 20. 鉻，氧化釔，氧化鎢，氧化鈽，稀土金屬氧化物， 混合的金屬氧化物，鈣鈦礦，氮化硼，氮化矽，氮 化鈦’氮化鋁’碳化矽，碳化鈦，碳化鉻，碳化鎢， 碳氮化鈦(TiCN)及其混合物。 根據申請專利範圍第15項的耗氧電極，其甲該氧 化錳是施2〇3或者施办；該氧化鐵是Fe2〇3或者 以3〇4 ’該混合的金屬氧化物是c〇Ai2〇4或者 Co(AlCr)204 ;該鈣鈦礦是 LaNi〇3 ’ ZnFe204(顏料 育119) ’或者Cu(FeCr)2〇4 ;和該碳化鉻是crc或 者 Cr3C2。 根據申请專利範圍第15項的耗氧電極，其中該耐 苛性鹼的填料係選自由氧化錯、氧化鎢及其混合物 所組成之群組。 一種氣鹼電解設備，其包含申請專利範圍第1項的 耗氧電極作為耗氧陰極。 一種燃料電池，其包含申請專利範圍第1項的耗氧 電極。 一種金屬/空氣電池，其包含申請專利範圍第1項 的耗氧電極。 24 201219603 四、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為:第（無）圖 . ......， :..... _ (二) 本代表圖之元件符號簡單說明:無 五、.本案.若.有化'學式時:’:_讀揭_不..最能、顯不..發明.特徵:的_化.
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