TWI532882B - 在電化學電池中安裝耗氧電極之方法及電化學電池 - Google Patents

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Description

在電化學電池中安裝耗氧電極之方法及電化學電池 交互參考之相關申請案
主張2010年12月10日申請之德國專利申請案第10 2010 054 159.1號為優先權基礎案，將其所有內容包含於此作為所有有用用途的參考。
本發明係關於一種在電解裝置中安裝耗氧電極的方法及電解裝置，尤其是將其用於關鍵氣密區域係以特殊方式覆蓋的氯鹼電解領域中。
本發明始於本身便眾所週知的耗氧電極，其係用來作為氣體擴散電極且通常包含導電支撐結構及具有催化活性成分的氣體擴散層。
理論上先前技術已知各種在電解電池中操作耗氧電極的工業級方法。基本的想法是，以耗氧電極(陰極)來取代電解(如在氯鹼電解中)的含氫陰極。在下列公開文獻中可找到可能之電池設計與解決方案的總覽：by Moussallem et al.“Chlor-Alkali Electrolysis with Oxygen Depolarized Cathodes：History,Present Status and Future Prospects”,J.Appl.Electrochem.38(2008)1177-1194。
耗氧電極(此後亦簡稱為OCE)必須要滿足許多要 求以使其可用於工業級的電解器中。因此，所用的催化劑及其他材料通常必須要對濃度約32重量%的氫氧化鈉及在80-90℃的溫度下對純氧呈現化學穩定狀態。類似地，對於欲安裝及操作在具有通常大於2 m2面積(工業級尺寸)之電解器中的電極而言，其需具備高度機械穩定性。更進一步的特性為：高導電率、低膜厚、高內表面積及高電化學活性的電催化劑。同樣地需要適當的斥水與親水性孔洞及傳導氣體與電解液用的適當孔洞結構，且必須要不滲漏俾使氣體空間與液體空間保持彼此分離。工業可用的耗氧電極更尤其必須要滿足長期穩定性及低製造成本的要求。
此外，應該要能以簡單的方式來將OCE安裝至電解設備中並加以更換。先前技術已描述了各種安裝方法。
在US 7,404,878中其記述，例如利用包含全氟羧酸、全氟磺醯氟或全氟羧酸烷酯的膜層來連結兩OCE的鄰接邊緣。後續的膜層係藉由熱處理的方式而連結至OCE。由於在熱處理中可能會損害OCE，故此法難以實施。此外有下列缺點：在所得之經覆蓋與電化學非活性邊緣以及重疊區域中OCE無法操作，因此剩下的區域會在較高的電流密度下操作，導致電壓增加而整體消耗更多的能量。
DE 4444114 A1描述一種OCE的安裝方法，其藉著形成鉗制接觸件(clamp contact)使OCE與電化學反 應裝置的基礎結構接觸。然而，當使用鉗制或壓制接觸件時發現，在配置的操作期間其接觸電阻常常會惡化，導致電能消耗的非所欲增加。更進一步的缺點是，鉗制條的區域不具有電化學活性因而使OCE的面積減少。
藉著熔焊(welding)方法可在電極與電化學反應裝置間達成更耐用的電接觸，如EP 1041176 A1中所述。當使用具無孔、圓周形金屬邊緣之氣體擴散電極時可直接進行熔焊至電極之基礎結構。但是，在EP 1041176 A1中提及之電極基礎結構的連續邊緣需要有齒孔或槽口的金屬薄片作為支撐結構。因此欲整合的電極通常由金屬導電基礎結構所構成，其整個區域上具有開放孔口且在孔口的孔隙中嵌有電化學活性組成物(此後稱為塗層)。欲對經塗佈過的電極直接進行熔焊，會導致通常在高連結溫度下發生的塗膜組成物的分解。為了達到高品質的無缺陷連結，在熔焊區域中必須要沒有塗膜組成物：因此電極之開放孔口的基礎結構在此區域中不會有塗膜組成物，在無封密措施的情況下，這會讓存在於電化學反應裝置之電極兩側上的媒體(換言之，即電解液及氣體)在操作期間發生混合。
為了避免媒體混合，對未經塗佈的熔焊區域提供液狀或膏狀的材料，此些材料在一段時間後會固化並在應用時密封該處之具有開放孔口的結構。密封材料的固化例如可藉由液狀或膏狀施加物質的化學固化所 達成。由於在電化學反應裝置中常常存在著極具有化學侵略性的條件，因此發現以此方式製造出的密封件具有極短的操作壽命；其壽命範圍自數禮拜至數個月，因此阻礙了電化學反應裝置的有效長久使用。
此外，使用因加熱而變成塑膠但在冷卻條件下又會再度固化的組成物作為密封材料已描述於EP 1029946 A2。雖然此處可使用化學惰性物質如PTFE，但為了達到此物質與基礎結構間的永久漸結必須使用高溫；根據上述專利的教示，進行所述的方法需要複雜的設備/機具。
DE 10152792 A1描述了一種在氣體擴散電極與電化學反應裝置之基礎結構間製造連結的方法，其中藉著在電極邊緣與容納邊緣之圓周框架的金屬褶形結構間製造低歐姆電連結以及在圓周框架與電化學反應裝置的基礎結構間製造低歐姆電連接可確保電極前側與後側上的媒體相互分離。根據DE 10152792 A1之方法的特徵在於，框架的褶部係由為了對角連結而插入邊緣區域且彼此藉由雷射熔焊或其他熔焊或軟焊(soldering)而彼此接合的輪廓所構成。此方法的整體缺點為，安裝手法極複雜且昂貴。替換OCE亦極複雜且不藉由適當的技術傳承與工具更無法進行。影響效能的另一缺點是，皺折區域/輪廓是不具有電化學活性的，故損失了OCE活性區域。結果，OCE操作在比對向電極(陽極)更高的電流密度下，這會導致電解電壓 增加及經濟損失。
EP 1029946 A2描述一種由反應層與氣體擴散層及收集板(如銀網孔)所構成的氣體擴散電極。塗布並未完全覆蓋收集板但留下一些不具塗膜的邊緣。一層薄且框架型的金屬板(較佳地為銀)以此方法施加至氣體擴散電極俾使金屬框只覆蓋極小面積的電化學活性塗膜並達到密封的作用。藉由例如熔焊，突出超過OCE的框架具有將OCE連結至電解裝置的作用。這種接觸很複雜且會覆蓋部分OCE的區域，導致自由的OCE區域的局部電流密度增加，且電解裝置的效能會因為較高的電解電壓而下降。此外，複雜的安裝會造成電解裝置的高製造成本或替換OCE的高成本。
DE 10330232 A1描述了一種OCE的安裝方法，其在單一操作中製造了OCE與電解裝置間的電接觸且建立了氣體空間與電解液空間的密封。此處，將一金屬條置於OCE未塗佈的邊緣上以及OCE有塗佈催化劑的區域上，並藉由雷射熔焊讓金屬條連結至電解裝置的支撐結構。此方法具有下列缺點：金屬條的區域以及熔焊的區域皆為不具活性的區域，且此選定的方法極複雜。
由於OCE的尺寸限制使得每個電解裝置中無法只安裝一個OCE，每個電解裝置中必須要安裝複數個OCE。藉著稍微交疊OCE或藉著鄰接安裝可達成安裝。但即便每個電解裝置可以只用一個OCE，裝置還 是會產生OCE皺折區域。
先前技術並未熟知將製造或使用OCE時所產生之任何破裂或孔洞的特殊密封之方法。
因此本發明的目的在於提供一種將安裝所產生之OCE的鄰接邊緣或重疊區域或OCE之皺折區域密封的新穎方法，以及將製造或使用OCE時所產生之任何破裂或孔洞密封的方法。根據電解裝置的結構，有時OCE的角落附近需要導通，這使得嚴重的機械應力作用於OCE上而發生滲漏。如上所述，滲漏讓電解液能夠自電解液空間跑進氣體空間或氣體能夠自氣體空間跑進電解液空間。
此外，在氣體空間與電解液空間相互分離的電解裝置中安裝OCE應該要使氣體無法自氣體空間跑進電解液空間且電解液無法自電解液空間跑進氣體空間。在氣體空間與液體空間之間有1-170 mbar壓力差的情況下，OCE應該要能不滲漏。此處的不滲漏代表無法觀察到可見的氣體泡泡進入電解液空間。對於此目的而言，液密代表通過OCE的液體量不大於10 g/(h＊cm2)，其中g為液體質量、h為小時而cm2為電極的幾何表面積。然而，若太多的液體通過OCE，只有在面向氣體側之一側上的液體才能向下流。這會形成阻礙氣體進入OCE的液膜，因此對OCE的效能產生極不利的影響(氧氣的供給不足)。若太多的氣體進入至電解液空間中，必須要能夠自電解液空間釋出氣 泡。無論是在何種情況下，氣泡都會遮蔽電極與薄膜表面，導致電流密度改變因而在電池的恆電流操作期間導致電流密度的局部增加以及導致整個電池的電壓不利地增加。
此外，因安裝所損失之氣體擴散電極的電化學活性區域應該要只有極少部分，且在技術上應該要能更簡單地安裝。
本發明的一具體實例提供一種在電化學半電池中氣密與液密安裝一或多個連結耗氧電極的方法，其包含：當使該耗氧電極與該電池之氣體腔室的框架並列時，會產生該耗氧電極的皺折區域及/或破裂區域及/或相鄰耗氧電極的鄰接邊緣區域及/或重疊區域，以額外薄膜覆蓋該些區域，該額外薄膜具有與該耗氧電極相匹配的組成物且厚度較該耗氧電極的膜層厚度更薄。
本發明的另一具體實例為上述方法，其中該額外薄膜與該耗氧電極具有相同的催化活性材料。
本發明的另一具體實例為上述方法，其中該額外薄膜及/或該耗氧電極係彼此獨立地以氟化的聚合物及含銀之催化活性材料作為基質。
本發明的另一具體實例為上述方法，其中該額外薄膜及/或該耗氧電極係彼此獨立地以聚四氟乙烯 (PTFE)及含銀之催化活性材料作為基質。
本發明的另一具體實例為上述方法，其中該額外薄膜及/或該耗氧電極中的該催化活性成分包含銀、銀(I)之氧化物、銀(II)之氧化物、或其混合物。
本發明的另一具體實例為上述方法，其中該額外薄膜中該催化活性成分的含量包含至少50重量%的銀氧化物。
本發明的另一具體實例為上述方法，其中該額外薄膜中該催化活性成分的含量包含至少80重量%的銀氧化物。
本發明的另一具體實例為上述方法，其中該額外薄膜及/或該耗氧電極包含混合物，此兩者的混合物彼此獨立地包含70至95重量%的銀氧化物、0-15重量%的銀金屬粉末及3-15重量%之氟化的聚合物作為催化活性成分。
本發明的另一具體實例為上述方法，其中該氟化的聚合物為聚四氟乙烯(PTFE)。
本發明的另一具體實例為上述方法，其中於施加該額外薄膜後將該額外薄膜與該耗氧電極壓製在一起。
本發明的另一具體實例為上述方法，其中在施加該額外薄膜後，當該電池啟動時該額外薄膜與該耗氧電極在其接觸點處連結在一起。
本發明的另一具體實例為上述方法，其中該額外 薄膜具有10 μm至800 μm的膜層厚度。
本發明的另一具體實例為上述方法，其中該額外薄膜具有50 μm至600 μm的膜層厚度。
本發明的另一具體實例為上述方法，其中該耗氧電極具有0.1至0.8 mm的厚度。
本發明的另一具體實例為上述方法，其中該耗氧電極具有0.2至0.7 mm的厚度。
本發明的又另一具體實例為一種具有一或多個鄰接耗氧電極的電化學電池，在將該耗氧電極安裝至該電池之氣體腔室的框架上時會產生該耗氧電極的皺折區域及/或破裂區域及/或鄰接耗氧電極的鄰接邊緣及/或重疊區域，此些區域係受到額外薄膜的覆蓋，其中此額外薄膜具有與耗氧電極相匹配的組成物且厚度比耗氧電極的膜層厚度更薄。
本發明的另一具體實例為上述電化學電池，其中該耗氧電極包含具氟化的聚合物的氣體擴散層。
本發明的另一具體實例為上述電化學電池，其中該耗氧電極及/或該額外薄膜包含額外的支撐材料，此額外的支撐材料包含導電撓性織物結構。
本發明的又另一具體實例為一種電化學電池，其根據上述方法安裝該耗氧電極所獲得。
本發明的又另一具體實例為一種氯鹼電解裝置，其包含上述之電化學電池。
在本文中，除非文字及/或文義明確另有所指，否則單數的不定冠詞「一」及定冠詞「該」為同義詞且可與「一或多」及「至少一」交換使用。因此例如，文中或申請專利範圍中的「一聚合物」可代表單一種聚合物或一種以上的聚合物。且除非明確地另外指出，否則所有數值皆應被理解為冠有修飾詞「大約」。
本發明的目的例如可由下列方式達成：在安裝期間利用包含聚合物成分與銀氧化物的薄膜來覆蓋OCE的重疊區域/OCE的皺折或鄰接邊緣。
本發明提供一種在電化學半電池中一或多個連結耗氧電極的氣密安裝方法，其特徵在於：當使耗氧電極與具額外薄膜之電池之氣體腔室的框架並列時會產生耗氧電極的皺折區域及/或破裂區域及/或鄰接耗氧電極的鄰接邊緣區域及/或相鄰重疊區域，利用一額外薄膜(此後亦稱為密封膜)覆蓋此些區域，此額外薄膜具有與耗氧電極相匹配的組成物且厚度較耗氧電極的膜層厚度更薄。
本發明之新穎方法尤其可應用至包含銀及/或銀氧化物作為催化活性成分的氣體擴散電極。本發明係較佳地關於在氣體空間與電解液空間相互分離的電解裝置中安裝氣體擴散電極。尤其，使用以銀為基質的OCE以及例如根據DE 3710168 A1或EP 115 845 A1中所述之方法所製造的OCE。類似地，可使用以催化 劑為基質的OCE，其中銀在碳上並受其支撐。
在一較佳的方法中，密封膜與耗氧電極具有相同的催化活性材料。
密封膜及/或耗氧電極係較佳地彼此獨立地以氟化或部分氟化的聚合物(尤其是聚四氟乙烯(PTFE))及含銀之催化活性材料作為基質。
在本發明之新穎方法的一較佳具體實例中，密封膜及/或耗氧電極中的催化活性成分彼此獨立地包含銀、銀(I)的氧化物或銀(II)的氧化物、或銀與銀氧化物的混合物。
密封膜中的催化活性成分的含量尤其較佳地包含至少50重量%的銀氧化物，尤其較佳地包含至少80重量%的銀氧化物。
根據本發明之進一步特別佳的方法的特徵在於，密封膜及/或耗氧電極包含彼此獨立的混合物，此彼此獨立的混合物包含70至95重量%的銀氧化物、0-15重量%的銀金屬粉末及3-15重量%之氟化的聚合物尤其是PTFE來作為催化活性成分。
在施加密封膜後較佳地將密封膜及耗氧電極壓製在一起。
在本發明方法的另一變化型中，在施加該密封膜後，當該電池啟動時該額外薄膜與該耗氧電極的接觸點連結在一起。當進行本發明之新穎方法時，在電解裝置中重疊區域及/或鄰接區域及/或皺折區域尤其較 佳地位於組裝後電解裝置施加機械力於密封膜之處。
適合本發明之新穎方法之密封膜之較佳形式的說明：為了製造密封膜，使用粒子尺寸分佈D50介於1-30 μm的銀氧化物，但亦可使用更粗或更細的粉末。所用的聚合物在使用OCE的條件下應該要具有化學穩定性。例如，在氯鹼電解中，聚合物必須要在90℃的溫度下對濃度約32重量%的NaOH及純氧呈現化學穩定狀態。可使用例如氟化或部分氟化的聚合物如聚四氟乙烯(PTFE)。此外，聚合物應類似地對於銀氧化物的氧化作用呈現高度穩定，尤其在製造條件下更是如此。
為了製造較佳地使用的密封膜，使用適當的聚合物成分的量俾以製造出能耐受機械負載的可處理薄膜。對此目的而言，能耐受機械負載意味著密封膜可被安裝至工業級的電解裝置中但不遭受損壞，意即不會有密封膜形成相對大的孔洞或寬廣的破裂的皺折或破裂區域。
為了增加耐受機械負載的能力，可在密封膜中摻入經織造的強化織物。經織造的強化織物應多少具有對銀氧化物之氧化作用呈現穩定的特性，意即，其應能通過製造處理的考驗而變成成品密封膜且不會有明顯的腐蝕且機械特性未惡化。經織造的強化織物在使用條件下不見得要具有化學耐性。因此可使用例如對 氫氧化鈉不穩定的材料如聚酯。可使用例如導電支撐物如由金屬所構成的篩網、織造的織物、編織物(braid)、針織物(knitted)、非織造物或泡沫，此金屬尤其是鎳、銀或鎳與銀的混合物或鎳與銅的合金。類似地織造的強化織物可使用非金屬阻抗材料如聚丙烯為基質的材料。
對密封膜而言，較佳地選擇在聚合物成分與銀氧化物之混合物中的聚合物成分比例，俾以在電解裝置中OCE操作的條件下密封膜中的銀氧化物仍能夠進行電化學還原反應。因此在較佳的方法中，銀氧化物的比例係高於50重量%，尤其較佳地高於80重量%。尤其較佳地使用聚四氟乙烯(PTFE)來作為密封膜之聚合物。
理論上可自聚合物成分與銀氧化物以類似於製造OCE之先前技術中已知之方法的方式來製造密封膜。這可例如以下列不同的方法為之：一種方法是擠出粉末形式的銀氧化物與聚合物成分以製造薄膜。
例如以類似於EP 951500 A1中所述之製造OCE的方式，藉著膏狀擠出銀氧化物亦可以如填充物而被摻入聚合物成分如PTFE中。
銀氧化物亦可類似地例如被散射至多孔PTFE薄膜上，後續再被壓製在一起。
此外，可以類似DE 2941774中所述的混合處理來 處理聚合物，接著將其選擇性地與織造強化織物壓延或壓製成薄膜。
根據EP 115845 A2已知之製造OCE的方法，可較佳地將銀催化劑沈積至PTFE上。在此例中，在硝酸銀與氫氧化鈉之沈澱物中添加還原劑以將所得之銀氧化物直接還原成銀。若省略還原劑，可將銀氧化物沈積至PTFE上。此材料可藉由根據DE 2941774 A1之混合製程來加以過濾、乾燥及處理以得到粉末，其接著可被DE 3710168 A1或EP 115845 A2所述之方式壓製而得到薄膜。
上述文獻中所述的製造方法的特定內容皆包含於本專利申請案之揭露內容中作為參考。
密封膜尤其較佳地包含60至99重量%的銀氧化物及1至40重量%的PTFE。此外可選擇性地添加銀粉末。尤其此應該具有小於50 μm的平均粒子直徑。額外的銀粉末的量尤其較佳地介於0至15重量%間。
較佳地用於本發明之新穎方法中之密封膜的厚度係介於10 μm至800 μm，較佳地介於50 μm至600 μm。密封膜尤其較佳地為薄的，即厚度少於500 μm。
不具密封膜之耗氧電極的膜層厚度通常介於0.1至0.9 mm間，較佳地介於0.2至0.7 mm間。
本發明更提供一種具有一或多個鄰接耗氧電極(1,1a)的電化學半電池，其特徵在於在將耗氧電極安裝至電池之氣體腔室的框架上時會產生耗氧電極的皺 折區域及/或耗氧電極的破裂區域及/或鄰接耗氧電極的鄰接邊緣及/或重疊區域，此些區域係受到額外薄膜的覆蓋，其中此額外薄膜具有與耗氧電極相匹配的組成物且厚度比耗氧電極的膜層厚度更薄。
較佳的電化學電池的特徵在於，其在耗氧電極的氣體擴散層中包含氟化的聚合物尤其是聚四氟乙烯(PTFE)。
電化學電池的更佳具體實例在耗氧電極及/或薄膜中具有導電撓性織物結構，尤其是由金屬線(較佳地由鎳及/或塗有銀的鎳所構成)構成的織物結構作為額外的支撐元件。
若使用織造的強化織物，其較佳地包含織造的金屬織物如鎳網孔、銀網孔或鍍銀的鎳網孔，其中網孔開口係大於0.1 mm且線厚度係大於60 μm。可類似地使用其他材料。
密封膜應具有20-70%之計算出的孔隙度。計算出的孔隙度係自下列者的比例所推導出：所用材料的密度、完成後之密封膜中的材料量、(未使用織造的強化織物)製造出之密封膜的密度。
基於薄膜密度(不含織造的強化織物)與粉末本體密度，壓實比例係介於2至5的範圍內。
更進一步地參考根據上述新穎方法之一者安裝耗氧電極所獲得的各式電化學電池。
下面係藉圖示以實例的方式來說明本發明，但其 並不對本發明構成限制。
在圖示中：圖1電化學半電池2的橫剖面概圖。
圖2為一實驗室電池2、10在半開狀態下的橫剖面圖，其顯示了鄰接區域7。
圖2a之概圖顯示了在兩耗氧電極1與1a彼此鄰接的區域7中密封膜9與兩耗氧電極1與1a交疊以及密封膜9與耗氧電極1a中的破裂處6交疊。
圖3為一實驗室電池2、10的橫剖面概圖，其顯示了重疊區域。
圖3a之概圖顯示在耗氧電極1與1a重疊的區域8中密封膜9與兩耗氧電極1與1a交疊。
現將參考下列非限制性之實例更詳細地說明本發明。
實施例 製造薄膜：
在Eirich RO2混合裝置中強烈地攪拌2 kg之下列者的混合物5分鐘：88重量%的銀氧化物、5重量%的PTFE及7重量%的銀粉末；接著將混合物冷卻至室溫，再次強烈地攪拌3分鐘。冷卻至室溫後，將混合物灑在由織造的鎳網孔所(線厚度0.14 mm、網孔開口0.5 mm)構成的織造強化織物上，俾以在織造強化織物上形成厚度1 mm的粉末層。藉由壓延機將此粉末 層與織造強化織物壓實。壓實比例為3.4。所得薄膜9的厚度為290 μm，計算出44%的孔隙度。
可將以此方式獲得的薄膜9製成連續薄膜。其寬度會受限於壓延機的滾輪寬度。當使用時，可將薄膜9裁切成適合密封/皺折及/或重疊區域的尺寸。
有效性之測試：
在電解電池中測試薄膜9的密封作用。在陰極半電池2中藉由支撐結構13將能量施加至陰極1、1a(見圖1與2)。為達此目的，將兩個以銀氧化物作為基質的耗氧陰極1與1a(OCE)放置在一起使其相接，並以框架3的輪廓邊緣中的密封輪廓14加以固定(見圖2)。上述以銀氧化物作為基質的薄膜9被強壓置於鄰接邊緣7上，俾使薄膜9與鄰接邊緣7的每一側交疊約3 mm。圖2a顯示(對應於圖2的概略側圖)薄膜9及OCE 1與1a在鄰接邊緣區域7中的位置。陽極半電池10具有陽極15，其係由塗有市售貴金屬氧化物系之DSA®塗膜(來自Denora)的延展鈦金屬所製成。由於電解液及氣體的流入與排出係超出了圖中的橫剖面平面，故未將其示於圖中。由於電解電池係以降膜電池的方式操作，因此陰極入口係位在半電池的上部而出口係位於間隔件12之下端處。接著組裝電解電池並加以啟動。在OCE之下緣處的鹼液壓力為20 mbar。在氣體空間4中的氣體(氧氣)壓力為60 mbar。含有210 g/l氯化鈉含量的氯化鈉溶液作為陽極電解液，濃度 30%的氫氧化鈉溶液作為陰極電解液。電解液的溫度約為85℃，電流密度為4 kA/m2。未觀察到電池電壓的上升。
使薄膜11與以銀為基質之OCE1、1a間保持固定距離3 mm的間隔件12係沿著鄰接邊緣7延伸。在啟動後，未觀察到任何氣體或液體突破。相較於具有連續耗氧陰極但無鄰接邊緣7的電池，實驗室電池的電池電壓並無改變。
薄膜9亦可以類似上述的方式密封發生在半電池2之氣體腔室4之框架3處之耗氧電極1,1a的皺折區域5(見圖1)，或密封相鄰耗氧電極1與1a之重疊區域8(見圖3與3a)，或密封破裂區域6中耗氧電極1a其他破裂(見圖2a)。
熟知此項技藝者應瞭解，在不脫離本發明之廣泛發明概念的情況下可變化本發明之具體實例。因此應瞭解，本發明並不限於文中所揭露的特定具體實例，其旨在涵蓋隨附之申請專利範圍所定義的本發明範疇內的所有變化。
1,1a‧‧‧耗氧電極
2‧‧‧電化學半電池
3‧‧‧框架
4‧‧‧氣體腔室
5‧‧‧皺折區域
6‧‧‧破裂區域
7‧‧‧鄰接邊緣區域
8‧‧‧重疊區域
9‧‧‧密封膜
10‧‧‧具有陽極之陽極半電池
11‧‧‧離子交換薄膜
12‧‧‧間隔件
13‧‧‧支撐結構
14‧‧‧密封輪廓
15‧‧‧陽極
配合隨附之圖示將更瞭解本發明之前述發明內容以及下列的詳細說明。為了協助解釋本發明，圖示中顯示了代表性的具體實例，此些實施例應被視為是具有說明之用途。然而應瞭解，本發明無論如何皆不限 於此些說明性實施例中所揭露的確切結構與方法手段。
圖1為根據本發明一具體實例之電化學半電池的橫剖面概圖。
圖2為一實驗室電池在半開狀態下的橫剖面圖，其顯示了鄰接區域。
圖2a之概圖顯示了在耗氧電極彼此鄰接的區域中密封膜與兩耗氧電極交疊以及密封膜與耗氧電極中的破裂處交疊。
圖3為一實驗室電池的橫剖面概圖，其顯示了重疊區域。
圖3a之概圖顯示在耗氧電極重疊的區域中密封膜與兩耗氧電極交疊。
1‧‧‧耗氧電極
2‧‧‧電化學半電池
3‧‧‧框架
4‧‧‧氣體腔室
5‧‧‧皺折區域
9‧‧‧密封膜
13‧‧‧支撐結構
14‧‧‧密封輪廓

Claims (15)

  1. 一種在電化學半電池中氣密與液密安裝一或多個以經氟化的聚合物為基質並具有0.1至0.8mm薄層厚度之連結耗氧電極的方法，其包含：當使該耗氧電極與該電池之氣體腔室的框架並列時，會產生該耗氧電極的皺折區域及/或破裂區域及/或相鄰耗氧電極的鄰接邊緣區域及/或重疊區域，以具有10μm至800μm膜層厚度之額外薄膜覆蓋該些區域，該額外薄膜具有與該耗氧電極相同的組成物且厚度較該耗氧電極的膜層厚度更薄，且該額外薄膜具有與該耗氧電極相同的催化活性材料，該額外薄膜及該耗氧電極包含混合物，該混合物包含70至95重量%的氧化銀、0-15重量%的銀金屬粉末及3-15重量%之經氟化的聚合物作為催化活性成分，及其中導電撓性織物結構係提供作為該耗氧電極及/或該薄膜中額外的支撐元件。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該額外薄膜及/或該耗氧電極係彼此獨立地以聚四氟乙烯(PTFE)及含銀之催化活性材料作為基質。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該額外薄膜及/或該耗氧電極中的該催化活性成分包含銀、銀(I)氧化物、銀(II)氧化物、或其混合物。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該額外薄膜中該催化活性成分的含量包含至少50重量%的銀氧化物。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該額外薄膜中該催化活性成分的含量包含至少80重量%的銀氧化物。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該經氟化的聚合物為聚四氟乙烯(PTFE)。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中於施加該額外薄膜後將該額外薄膜與該耗氧電極壓製在一起。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中在施加該額外薄膜後，當該電池啟動時該額外薄膜與該耗氧電極在其接觸點處連接在一起。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該額外薄膜具有50μm至600μm的膜層厚度。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該耗氧電極具有0.2至0.7mm的厚度。
  11. 一種具有一或多個鄰接耗氧電極的電化學電池(2)，該耗氧電極以經氟化的聚合物為基質並具有0.1至0.8mm的薄層厚度，其中在將該耗氧電極安裝至該電池之氣體腔室的框架上時會產生該耗氧電極的皺折區域及/或破裂區域及/或鄰接耗氧電極的鄰接邊緣及/或重疊區 域，且其中此等區域的至少一者係以具有10μm至800μm膜層厚度之額外薄膜覆蓋，該額外薄膜具有與該耗氧電極相同的組成物且厚度比該耗氧電極的膜層厚度更薄，且該額外薄膜具有與該耗氧電極相同的催化活性材料，該額外薄膜及該耗氧電極包含混合物，該混合物包含70至95重量%的氧化銀、0-15重量%的銀金屬粉末及3-15重量%之經氟化的聚合物作為催化活性成分，及其中導電撓性織物結構係提供作為該耗氧電極及/或該薄膜中額外的支撐元件。
  12. 如申請專利範圍第11項之電化學電池，其中該額外的支撐元件係以金屬線所構成。
  13. 如申請專利範圍第12項之電化學電池，其中該金屬線由鎳或塗覆銀的鎳所製作。
  14. 一種根據申請專利範圍第1項之安裝方法安裝耗氧電極所獲得的電化學電池。
  15. 一種包含申請專利範圍第14項之電化學電池的氯鹼電解裝置。
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