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DE1268241B - Electrode for fuel elements with sulfuric acid electrolyte and process for manufacturing the electrode - Google Patents

Electrode for fuel elements with sulfuric acid electrolyte and process for manufacturing the electrode

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Publication number
DE1268241B
DE1268241B DEP1268A DE1268241A DE1268241B DE 1268241 B DE1268241 B DE 1268241B DE P1268 A DEP1268 A DE P1268A DE 1268241 A DE1268241 A DE 1268241A DE 1268241 B DE1268241 B DE 1268241B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrode
iridium
platinum
catalyst
weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEP1268A
Other languages
German (de)
Inventor
Charles E Thompson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ExxonMobil Technology and Engineering Co
Original Assignee
Exxon Research and Engineering Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Exxon Research and Engineering Co filed Critical Exxon Research and Engineering Co
Priority to DEP1268A priority Critical patent/DE1268241B/en
Publication of DE1268241B publication Critical patent/DE1268241B/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/86Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Description

Elektrode für Brennstoffelemente mit schwefelsaurem Elektrolyten und Verfahren zur Herstellung der Elektrode Die vorliegende Erfindung betrifft Elektroden für Brennstoffelemente mit schwefelsaurem Elektrolyten, die mit gasförmigen oder flüssigen Kohlenwasserstoffen als Brennstoff betrieben werden, wobei die Elektroden aus einem porösen Träger bestehen, der einen Katalysator aus Platin und Iridium aufweist, sowohl als positive als auch als negative Elektrode verwendet werden können.Electrode for fuel elements with sulfuric acid electrolyte and Method of Making the Electrode The present invention relates to electrodes for fuel elements with sulfuric acid electrolytes, those with gaseous or liquid hydrocarbons are operated as fuel, the electrodes consist of a porous support that has a catalyst made of platinum and iridium has, can be used as both positive and negative electrodes.

Es sind zahlreiche Katalysatoren für Brennstoff-und Sauerstoffelektroden bekannt. Diese Katalysatoren müssen jedoch im Zusammenhang mit dem Elektrolyten gesehen werden. Zum Beispiel ist Nickeloxyd ein wirksamer Sauerstoffkatalysator in einem Element mit basischem Elektrolyten, jedoch praktisch wertlos in einem sauren Medium.There are numerous catalysts for fuel and oxygen electrodes known. However, these catalysts must be related to the electrolyte be seen. For example, nickel oxide is an effective oxygen catalyst in an element with a basic electrolyte, but practically worthless in an acidic one Medium.

Es wurde nun gefunden, daß ein Gemisch von 99,997 bis 50 % Platin und 0,003 bis 50 0/, Iridium einen überraschend überlegenen Elektrodenkatalysator ergibt, wenn ein derartiger Katalysator in einem sauren Medium verwendet wird. Es ist bekannt, daß Platin-und Iridiumlegierungen mit Erfolg an der Brennstoffelektrode in einem basischen Medium, z. B. mit einem KOH-Elektrolyten, verwendet werden können. Auch die Verwendung von Platin oder von Iridium zur Katalysierung der Halbzellenreaktion an der positiven Elektrode in einem sauren Medium ist bekannt. Wird dabei Iridium an Stelle von Platin verwendet, dann wird die Wirksamkeit der ganzen Zelle wesentlich herabgesetzt. Es ist deshalb überraschend, daß in sauren Medien die erfindungsgemäßen Legierungen von Platin und Iridium einen katalytischen Effekt erzielen, der wesentlich dem eines jeden einzelnen dieser beiden Bestandteile überlegen ist. Die erfindungsgemäßen Katalysatoren können auf einem beliebigen leitenden Träger, z. B. poröser Kohle, Stahl, Platin usw., verwendet werden. Von diesen Stoffen wird poröse Kohle bevorzugt. Der Platin-Iridium-Katalysator führt zu besonders guten Ergebnissen an der negativen Elektrode, kann jedoch auch an der positiven Elektrode verwendet werden.It has now been found that a mixture of 99.997 to 50% of platinum and 0.003 to 50 0 /, iridium yields a surprisingly superior electrode catalyst when such catalyst is used in an acidic medium. It is known that platinum and iridium alloys are successfully applied to the fuel electrode in a basic medium, e.g. B. with a KOH electrolyte can be used. The use of platinum or iridium to catalyze the half-cell reaction at the positive electrode in an acidic medium is also known. If iridium is used instead of platinum, the effectiveness of the entire cell is significantly reduced. It is therefore surprising that in acidic media the alloys of platinum and iridium according to the invention achieve a catalytic effect which is substantially superior to that of each of these two constituents. The catalysts of the invention can be supported on any conductive support, e.g. B. porous carbon, steel, platinum, etc. can be used. Of these materials, porous coal is preferred. The platinum-iridium catalyst leads to particularly good results on the negative electrode, but can also be used on the positive electrode.

Wenn der Platin-Iridium-Katalysator zusammen mit poröser Kohle verwendet wird, beträgt die Menge des darauf abgeschiedenen Katalysators vorteilhafterweise über etwa 0,1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht aus Katalysator und Kohle. Vorzugsweise wird eine Menge von etwa 1 bis 2,5 Gewichtsprozent verwendet, jedoch können auch größere Mengen angewendet werden. Das Elektrodenmaterial soll mit dem Katalysator überzogen sein, wenn dieses Material gegenüber dem verwendeten Elektrolyten nicht chemisch inert ist.When the platinum-iridium catalyst is used in conjunction with porous carbon, the amount of catalyst deposited thereon is advantageously greater than about 0.1 percent by weight based on the total weight of the catalyst and carbon. Preferably, an amount of about 1 to 2.5 percent by weight is used, but larger amounts can also be used. The electrode material should be coated with the catalyst if this material is not chemically inert to the electrolyte used.

Jedes Gemisch von Platin und Iridium führt zu einem brauchbaren Katalysator, da jedes Metall eine gewisse katalytische Aktivität besitzt. Gemäß der vorliegenden Erfindung soll jedoch die Iridiummenge, die bei einem Mischmetallkatalysator von Platin und Iridium verwendet wird, zwischen 0,003 und 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 0,003 und 20 Gewichtsprozent, liegen. Außergewöhnlich gute Ergebnisse wurden bei platinhaltigen Brennstoffkatalysatoren erzielt, die mit etwa 1 bis 10 Gewichtsprozent Iridium gemischt waren.Any mixture of platinum and iridium results in a useful catalyst because each metal has some catalytic activity. According to the present invention, however, the amount of iridium used in a misch metal catalyst of platinum and iridium should be between 0.003 and 50 percent by weight, preferably about 0.003 and 20 percent by weight. Exceptionally good results have been obtained with platinum-containing fuel catalysts mixed with about 1 to 10 weight percent iridium.

Bei einem bevorzugten Herstellungsverfahren wird eine geformte, aus poröser Kohle bestehende Elektrode in eine Lösung von wasserlöslichen Platin- und Iridiumsalzen, z. B. den Chloriden, Nitraten usw. dieser Metalle, eingetaucht. Vorzugsweise wird die zu imprägnierende Kohleelektrode unter Vakuum gehalten, um Luft aus den Poren zu entfernen und das Eindringen der katalysatorhaltigen Lösung zu erleichtern. Nach dem Imprägnieren wird die Kohle bei einer Temperatur von 93 bis 149'C getrocknet und dann unter Stickstoff auf etwa 316 bis 538'C, beispielsweise während etwa 1 bis 5 Stunden, erhitzt, um die Metallverbindungen zu zersetzen. Die Reduktion wird durch Erhitzen der Elektrode unter Wasserstoff, beispielsweise während etwa 1 bis 5 Stunden, vorzugsweise etwa 2 bis 4 Stunden, bei etwa 316 bis 538'C bewirkt.In a preferred method of manufacture, a shaped, porous carbon electrode is immersed in a solution of water-soluble platinum and iridium salts, e.g. B. the chlorides, nitrates, etc. of these metals, immersed. The carbon electrode to be impregnated is preferably kept under vacuum in order to remove air from the pores and to facilitate the penetration of the catalyst-containing solution. After impregnation, the carbon is dried at a temperature of 93 to 149 ° C. and then heated under nitrogen to about 316 to 538 ° C., for example for about 1 to 5 hours, in order to decompose the metal compounds. The reduction is effected by heating the electrode under hydrogen, for example for about 1 to 5 hours, preferably about 2 to 4 hours, at about 316 to 538.degree.

Bei einem zweiten Verfahren wird der Katalysator aus einer Lösung von Platin- und Iridiumsalzen galvanisch abgeschieden. Andererseits können das Platin und das Iridium auch getrennt abgeschieden werden, sofern entsprechende Vorkehrungen getroffen werden, daß eine gute Mischung der beiden Metalle auf den frei liegenden Oberflächen erzielt wird.In a second method, the catalyst is made from solution Electroplated from platinum and iridium salts. On the other hand, the platinum and the iridium can also be deposited separately, provided appropriate precautions are taken to be hit, that a good mixture of the two metals the exposed surfaces is achieved.

Vorzugsweise soll Iridium, das die kleinere Komponente bildet, mit dem feinteiligen Platin gründlich gemischt werden, um eine möglichst gleichmäßige Dispersion zu erzielen. Platin und Iridium sollen in der kleinstmöglichen Teilchengröße angewendet werden, um beste Ergebnisse zu erzielen. Vorzugsweise soll ihr Teilchendurchmesser 100 Ä nicht überschreiten. Beispiel 1 Poröse Kohlezylinder wurden unter verringertem Druck, beispielsweise etwa 0,001 Atmosphäre, gehalten, um das Eindringen einer Behandlungslösung in die poröse Struktur zu erleichtern. Die Zylinder wurden dann etwa 5 bis 6 Stunden in eine wäßrige Lösung von 82'C eingetaucht, die sowohl Chlorplatinsäure als auch Iridiumtribromid enthielt. Die Gesamtkonzentration der die beiden Metalle enthaltenden Verbindungen in der Lösung betrug etwa 5 Gewichtsprozent. Kontrollproben wurden auf die gleiche Weise hergestellt, wobei einmal eine 5gewichtsprozentige wäßrige Chlorplatinsäurelösung und einmal eine 5gewichtsprozentige wäßrige Iridiumtribromidlösung verwendet wurde. In dem Fall, in dem die Verbindungen gemischt wurden, betrug der Gewichtsprozentsatz des Iridiums im Verhältnis zum gesamten Metallgewicht, d. h. dem Gewicht von Platin plus Iridium, 5,0, 20,0, 50,0 und 80,0 Gewichtsprozent. Zum Vergleich mit einer anderen Platinlegierung wurde eine weitere Elektrode in eine ähnliche Lösung eingetaucht, in der 95 Gewichtsproient Platin und 5 Gewichtsprozent Gold enthalten waren. Die Zylinder wurden dann bei etwa 110'C getrocknet und anschließend unter Stickstoff während etwa 2 Stunden auf etwa 427'C erhitzt, um die adsorbierten und/oder absorbierten Metallverbindungen zu zersetzen. Die Elektroden wurden dann während etwa 2 Stunden in einer Wasserstoffatmosphäre bei einer Temperatur von etwa 427'C gehalten. Die Gesamtmenge an abgelagertem Metall betrug etwa 1 bis 2,5 Gewichtsprozent. Dann wurden die Elektroden feuchtigkeitsdicht gemacht, indem kleine Polytetrafluoräthylenteilchen elektrolytisch auf der Oberfläche der größeren Poren der Kohleelektrode abgelagert wurden.Iridium, which forms the smaller component, should preferably be mixed thoroughly with the finely divided platinum in order to achieve a dispersion that is as uniform as possible. Platinum and iridium should be used in the smallest possible particle size in order to achieve the best results. Their particle diameter should preferably not exceed 100 Å. Example 1 Porous carbon cylinders were maintained under reduced pressure, e.g., about 0.001 atmosphere, to facilitate the penetration of a treatment solution into the porous structure. The cylinders were then immersed in an aqueous solution at 82 ° C. containing both chloroplatinic acid and iridium tribromide for about 5 to 6 hours. The total concentration of the compounds containing the two metals in the solution was about 5 percent by weight. Control samples were prepared in the same manner using a 5% by weight aqueous chloroplatinic acid solution and a 5% by weight aqueous iridium tribromide solution. In the case where the compounds were mixed, the weight percentage of the iridium in relation to the total metal weight, i.e. H. the weight of platinum plus iridium, 5.0, 20.0, 50.0 and 80.0 percent by weight. For comparison with another platinum alloy, another electrode was immersed in a similar solution containing 95 percent by weight of platinum and 5 percent by weight of gold. The cylinders were then dried at about 110 ° C. and then heated to about 427 ° C. under nitrogen for about 2 hours in order to decompose the adsorbed and / or absorbed metal compounds. The electrodes were then held in a hydrogen atmosphere at a temperature of about 427 ° C. for about 2 hours. The total amount of metal deposited was about 1 to 2.5 percent by weight. The electrodes were then made moisture-proof by electrolytically depositing small particles of polytetrafluoroethylene on the surface of the larger pores of the carbon electrode.

Die auf diese Weise hergestellten, Platin und Iridium enthaltenden Elektroden wurden als positive Elektrode in einem Brennstoffelement getestet. Wasserstoff wurde der negativen Elektrode zugeführt. Die Zelle wurde bei 82'C und einer Atmosphäre Druck in Betrieb genommen, wobei eine 30gewichtsprozentige wäßrige H,SO, als Elektrolyt verwendet wurde. Sauerstoffgas wurde als oxydierendes Mittel verwendet. Die Kontrollelektroden wurden auf ähnliche Weise getestet. Die bei jeder dieser Elektroden erzielte Leistung wurde gemessen, nachdem die Zellen so lange in Betrieb waren, bis ein Gleichgewicht erzielt worden war, um die bei Inbetriebnahme der Zelle eintretenden Ab- weichungen zu eliminieren. Die Ergebnisse dieser Vergleichsversuche sind in den Tabellen 1, 11 und III wiedergegeben. Tabelle 1 zeigt im Vergleich die Polarisationen, die bei konstanter Stromstärke auftraten, Tabelle II zeigt die Stromdichte in Milliampere pro Quadratzentimeter (äußerer Oberflächenbereich der positiven Elektrode) bei konstanter Spannung. Tabelle III zeigt die Ergebnisse, die bei Veränderung des Verhältnisses von Iridium zu Platin in derartigen Legierungen erhalten werden. Tabelle 1 Klemmen- Katalysator- spannung zusammen- gegenüber Polarisation der Elektrode setzung Wasser- bei der positiven Stoff- - Elektrode Normal- elektrode 53,8 mA/cm' 1107,6 mA/em' Pt .......... 0,96 0,26 0,33 ir ............ 0,86 0,21 - (a) 95010 Pt - 5 0/0 Au ......... 1,00 0,22 0,27 95 o/' Pt - 5 o/' Ir .......... 1,02 0,12 0,14 (a) Bei dieser Zelle wurden keine Stromdichten in solcher Höhe erreicht, wenn Iridium als einziges Metall auf der Elektro- denkohle verwendet -wurde. Tabelle II Stromdichte bei konstanter Spannung Klemmen- Katalysator- spannung ,zusammensetzung gegenüber niA/cm2 der Wasser- bei einer Polarisation von positiven Elektrode Stoff- Normal- elektrode 0,15 V 0,20 V J 0,30 V Pt ............. 0,96 19,4 29,1 86,1 ir ............. 0,86 28,0 49,5 - (b) 95 % Pt- 5 % Au 1,00 16,1 37,7 161,4 95 % Pt- 5 % Ir 1,02 129,1 - (b) - (b) (b) Die Polarisation erreichte diese Höhe bei maximalem Strom nicht. Tabelle III Einfluß des Iridium - Platin-Verhäftnisses auf Katalysatoren für positive Elektroden Klemmen- spannung Polarisation der Elektrode Katalysator gegenüber bei 0/0 Iridium (a) Wasserstoff- Normal- elektrode 53,8 mA/CM21 107,6 niA/CM2 0 0,96 0,26 0,33 5 1,02 0,12 0,14 20 0,99 0,16 0,20 50 1,00 0,16 0,20 80 1,00 0,24 0,29 100 0,86 0,21 - (b) (a) Die Gesamtmenge des Metallkatalysators wurde gleich 100 Gewichtsprozent gesetzt, wobei Platin den Rest darstellt, wenn Ir weniger als 100 0/0 ausmachte. (b) Bei dieser Zelle wurden keine Stromdichten in solcher Höhe erreicht, wenn Iridium als einziges Metall auf der Elektroden- kohle verwendet wurde. Beispiel 2 Platin und Iridium als Katalysator enthaltende Kohleelektroden wurden wie im Beispiell getestet, wobei die Menge des gesamten abgelagerten Katalysators zwischen etwa 1 und etwa 2,5 Gewichtsprozent variiert wurde. Das Verhältnis von Platin zu Iridium wurde konstant gehalten. Es wurde kein wesentlicher Unterschied in der Leistung festgestellt. Beispiel 3 Elektroden wurden durch elektrische Abscheidung von Platin und Iridium auf einem aus nichtrostendem Stahl bestehenden Draht hergestellt. Die fertigen Elektroden wurden als positive Elektrode eines Brennstoffelements verwendet, das mit einem sauren Elektrolyten arbeitete, und es wurde eine Leistungsverbesserung gegenüber Elektroden beobachtet, die Platin allein oder Iridium allein als Katalysator aufweisen. Beispiel 4 Es wurde, wie im Beispiel 1 beschrieben, eine Brennstoffzelle unter Verwendung von wäßriger Schwefelsäure als Elektrolyt und mit Äthan als Brennstoff betrieben. Sowohl die positive wie auch die negative Elektrode bestanden aus poröser Kohle, die mit etwa 1 bis 3 Gewichtsprozent Metallegierungen als Katalysator imprägniert waren. Die Mengenverhältnisse von Iridium und Platin in diesen Katalysatoren sind in der Tabelle IV angegeben. Beispiel 5 Eine Elektrode aus poröser Kohle, die mit etwa 1 bis 2 Gewichtsprozent eines Metallkatalysators imprägniert war, welcher aus etwa 95 Gewichtsteilen Platin und 5 Gewichtsteilen Iridium bestand, wurde als positive Elektrode eines Brennstoffelements verwendet, bei dem Methanol in dem Elektrolyten gelöst war. Die Brennstoffelektrode bestand aus mittels Strom auf einer Platingrundlage abgelagertem Platinmohr. Es wurde ein nicht unterteilter Elektrolyt verwendet, d. h., der Brennstoff war von der positiven Elektrode nicht getrennt. Nach den üblichen Anlaufregulierungen arbeitete die Elektrode gleichmäßig, und es wurde eine stetige Strommenge aus der Zelle abgezogen. Beispiel 6 Der auf Kohleelektroden abgelagerte Platin-Iridium-Katalysator wurde weiter getestet und bewies seine überraschende Überlegenheit, wenn die positive Elektrode bei saurem Elektrolyten angewendet wurde. Es wurde auf die bereits beschriebene Weise verfahren, mit der Abweichung, daß der Prozentsatz an Iridium 0,5, 1,0, 2,5 bzw. 10,0 betrug. Diese Tests und die vorstehenden Beispiele zeigten, daß solche Katalysatoren eine hervorragende Leistung zeigen, wenn Iridium die kleinere und Platin die größere Komponente bilden. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn der Iridiumgehalt unter etwa 20 Gewichtsprozent, insbesondere bei etwa 0,003 bis 10 Gewichtsprozent liegt. Beispiel 7 Es wurde eine Zelle der im Beispiel 1 beschriebenen Art mit wäßriger Schwefelsäure als Elektrolyt und Äthan als Brennstoff betrieben. Sowohl die positive wie auch die negative Elektrode bestanden aus poröser Kohle, die mit 2 bis 5 mg einer Platin-Iridium-Legierung je Kubikzentimeter Kohle imprägniert war. rabelle V zeigt die erhaltene Polarisation an positiver und negativer Elektrode bei verschiedenen Stromstärken, korrigiert auf Klemmenspannung. Diese Legierung bestand aus 940/, Platin und 60/, Iridium. Sowohl an der positiven wie an der negativen Elektrode durfte sich während des Versuchs nichts ändern. Tabelle V Polarisation bei den angegebenen niA/CM2 5 10 20_ LIZegative Elektrode (Anode) ... 0,13 0,20 0,33 Positive Elektrode (Kathode) ... 0,02 0,04 0,07 The electrodes containing platinum and iridium produced in this way were tested as a positive electrode in a fuel element. Hydrogen was supplied to the negative electrode. The cell was operated at 82.degree. C. and one atmosphere pressure, a 30 weight percent aqueous H, SO, was used as the electrolyte. Oxygen gas was used as an oxidizing agent. The control electrodes were tested in a similar manner. The power generated in each of these electrodes was measured after the cells were so long in operation, was achieved by a balance deviations to the occurring during cell start-up waste to be eliminated. The results of these comparative tests are given in Tables 1, 11 and III. Table 1 shows a comparison of the polarizations that occurred at constant current strength, Table II shows the current density in milliamps per square centimeter (outer surface area of the positive electrode) at constant voltage. Table III shows the results obtained by changing the ratio of iridium to platinum in such alloys. Table 1 Clamp Catalyst voltage together- opposite polarization of the electrode settlement of water the positive substance - Electrode normal electrode 53.8 mA / cm ' 1107.6 mA / em' Pt .......... 0.96 0.26 0.33 ir ............ 0.86 0.21 - (a) 95010 Pt - 5 0/0 Au ......... 1.00 0.22 0.27 95 o / ' Pt - 5 o /' Ir .......... 1.02 0.12 0.14 (a) In this cell, no current densities were found in such When iridium is the only metal on the electrical thought charcoal was used. Table II Current density at constant voltage Clamp Catalyst voltage , composition compared to niA / cm2 the water at a polarization of positive electrode material normal electrode 0.15V 0.20V J 0.30V Pt ............. 0.96 19.4 29.1 86.1 ir ............. 0.86 28.0 49.5 - (b) 95% Pt- 5% Au 1.00 16.1 37.7 161.4 95% Pt- 5% Ir 1.02 129.1 - (b) - (b) (b) The polarization reached this height at the maximum Electricity not. Table III Influence of the iridium - platinum ratio on positive electrode catalysts Clamp voltage polarization of the electrode Catalyst opposite at 0/0 iridium (a) hydrogen normal electrode 53.8 mA / CM21 107.6 niA / CM2 0 0.96 0.26 0.33 5 1.02 0.12 0.14 20 0.99 0.16 0.20 50 1.00 0.16 0.20 80 1.00 0.24 0.29 100 0.86 0.21 - (b) (a) The total amount of the metal catalyst became the same 100 percent by weight, with platinum being the remainder, when Ir was less than 100 0/0 . (b) No current densities of such magnitude were found in this cell achieved when iridium is the only metal on the electrode coal was used. Example 2 Carbon electrodes containing platinum and iridium as the catalyst were tested as in the Example, with the amount of total catalyst deposited being varied between about 1 and about 2.5 weight percent. The platinum to iridium ratio was kept constant. No significant difference in performance was found. Example 3 Electrodes were made by electrodeposing platinum and iridium onto a stainless steel wire. The finished electrodes were used as the positive electrode of a fuel element using an acidic electrolyte, and an improvement in performance over electrodes using platinum alone or iridium alone as a catalyst was observed. Example 4 As described in Example 1 , a fuel cell was operated using aqueous sulfuric acid as the electrolyte and with ethane as the fuel. Both the positive and negative electrodes were made of porous carbon impregnated with about 1 to 3 percent by weight metal alloys as a catalyst. The proportions of iridium and platinum in these catalysts are given in Table IV. Example 5 A porous carbon electrode impregnated with about 1 to 2 parts by weight of a metal catalyst composed of about 95 parts by weight of platinum and 5 parts by weight of iridium was used as a positive electrode of a fuel element in which methanol was dissolved in the electrolyte. The fuel electrode consisted of platinum black deposited on a platinum base by means of electricity. There was used a non divided electrolyte d. that is, the fuel was not separated from the positive electrode. According to the usual start-up regulations, the electrode worked steadily and a steady amount of current was drawn from the cell. Example 6 The platinum-iridium catalyst deposited on carbon electrodes was further tested and demonstrated its surprising superiority when the positive electrode was applied to acidic electrolyte. The procedure already described was followed, except that the percentage of iridium was 0.5, 1.0, 2.5 and 10.0 , respectively. These tests and the above examples showed that such catalysts perform excellently when iridium is the minor and platinum is the major component. The best results are achieved when the iridium content is below about 20 percent by weight, in particular about 0.003 to 10 percent by weight. Example 7 A cell of the type described in Example 1 was operated with aqueous sulfuric acid as the electrolyte and ethane as the fuel. Both the positive and negative electrodes were made of porous carbon impregnated with 2 to 5 mg of a platinum-iridium alloy per cubic centimeter of carbon. Table V shows the polarization obtained on the positive and negative electrodes at different current intensities, corrected for terminal voltage. This alloy consisted of 940 /, platinum and 60 /, iridium. Nothing was allowed to change during the experiment on either the positive or the negative electrode. Table V Polarization at the specified niA / CM2 5 10 20_ LI negative electrode (anode) ... 0.13 0.20 0.33 Positive electrode (cathode) ... 0.02 0.04 0.07

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Elektrode für Brennstoffelemente mit schwefelsaurem Elektrolyten, die mit gasförmigen oder flüssigen Kohlenwasserstoffen als Brennstoff betrieben werden, bestehend aus einem porösen Träger, der einen Katalysator aus Platin und Iridium aufweist, wobei die Elektrode sowohl als positive als auch als negative Elektrode verwendet werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator aus 0,003 bis 5001, Iridium und 99,997 bis 50 0/, Platin besteht. Claims: 1. Electrode for fuel elements with sulfuric acid electrolyte, which are operated with gaseous or liquid hydrocarbons as fuel, consisting of a porous carrier which has a catalyst made of platinum and iridium, the electrode being used both as a positive and a negative electrode can, characterized in that the catalyst consists of 0.003 to 5001, iridium and 99.997 to 50 %, platinum. 2. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für Brennstoffelemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine poröse Kohlenelektrode mit einer wäßrigen Lösung von Platin- und Iridiumsalzen getränkt, bei 93 bis 149'C getrocknet, in Gegenwart von Stickstoff bei 316 bis 538'C 1 bis 5 Stunden lang erwärmt und anschließend 1 bis 5 Stunden lang in einer Wasserstoffatmosphäre bei 316 bis 538'C geglüht wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1036 345, 1086 768; französische Patentschriften Nr. 1265 398, 1265 399; britische Patentschrift Nr. 844 584.2. A method for producing an electrode for fuel elements according to claim 1, characterized in that a porous carbon electrode impregnated with an aqueous solution of platinum and iridium salts, dried at 93 to 149'C, in the presence of nitrogen at 316 to 538'C 1 Heated for up to 5 hours and then annealed for 1 to 5 hours in a hydrogen atmosphere at 316 to 538 ° C. Considered publications: German Auslegeschriften Nos. 1036 345, 1086 768; French Patent Nos. 1265 398, 1265 399; British Patent No. 844 584.
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