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DE1571971A1 - Immersions-Elektroden auf Kunststoffgeruest fuer Brennstoffzellen und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Immersions-Elektroden auf Kunststoffgeruest fuer Brennstoffzellen und Verfahren zu ihrer Herstellung

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Publication number
DE1571971A1
DE1571971A1 DE19651571971 DE1571971A DE1571971A1 DE 1571971 A1 DE1571971 A1 DE 1571971A1 DE 19651571971 DE19651571971 DE 19651571971 DE 1571971 A DE1571971 A DE 1571971A DE 1571971 A1 DE1571971 A1 DE 1571971A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
plastic
water
mixture
soluble substance
volume
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
DE19651571971
Other languages
English (en)
Inventor
Wolfgang Dr Kuhn
Werner Lindner
Gerd Dr Sandstede
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of DE1571971A1 publication Critical patent/DE1571971A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H01M4/98Raney-type electrodes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/26Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by elimination of a solid phase from a macromolecular composition or article, e.g. leaching out
    • 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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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Description

  • Immersions-Elektroden auf Kunststoffgerüst für Brennstoffzellen und Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung betrifft poröse Elektroden für Brennstoffzellen, in denen flüssige oder feste, im Elektrolyt gelöste Brennstoffe unter Gewinnung elektrischer Energie anodisch umgesetzt werden.
  • Es ist bekannt, daß es für die Leistungsfähigkeit einer Brennstoffzellen-Elektrode wesentlich darauf ankommt, den Elektrolyt und den darin aufgelösten Brennstoff mit einer möglichst großen Fläche katalytisch wirksamer Substanz in Kontakt zu bringen. Man verwendet daher verschiedene Arten von porösen, katalysatorhaltigen- Elektroden, deren Porosität durch Sinter- oder Preßverfahren oder durch Zersetzen, Aufschäumen oder ähnliche Behandlung entsprechender Grundmischungen erzeugt wird. Als Gerüstmaterial in einer solchen Grundmischung kann ein Kunststoff, wie Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid od. dgl., verwendet werden (Britische Patentschriften 946 308, 985 654).
  • Es ist weiter bekannt, daß man die außerordentlich aktiven aus Legierungen verschiedener Metalle mit Alainium herstellbaren sogenannten Raney-Katalysatoren in Elektroden von Brennstoffzellen mit Vorteil einsetzen kann (US-Patentschrift 1 563 587, DAS 1 183 149).
  • Außerdem weiß man, daß - wenn man nicht besondere Kunstgriffe, wie Durchpumpen des Elektrolyts durch dieXElek trode, anwendet-nur die äußeren Schichten einer porösen Elektrode wirksam sind, da sich in den inneren Teilen bald Reaktionsprodukte ansammeln, die durch Diffusion nur sehr langsam gegen frischen Brennstoff ausgetauscht werden können (DAS 1 164 525).
  • So kommt es praktisch zu einer Verschwendung des meist teuren Katalysators, weil der im Inneren der Elektrode sich befindende weitaus größte Teil des Katalysators praktisch nicht vom Brennstoff erreicht werden kann.
  • Es wäre daher zweckmäßig, wenn man sehr dünne aktive Schichten verwenden könnte. Dem stand aber bisher entgegen, daß solche dikine Schichten, die nur eine geringe mechanische Festigkeit aufweisen, auf eine Trägerschicht aufgebracht werden müssen, daß es aber bislang nicht möglich war, eine ausreichend feste Verbindung zwischen der aktiven Schicht und einer Trägerschicht, wie sie z.B. durch gelochte Metallbleche oder Drahtnetze gegeben ist, herzustellen0 Dies deshalb, weil wegen der verschiedenen Wärmeausdehnung und wegen des wesentlich verschiedenen Materialcharakters die einzelnen Schichten dazu neigen, sich voneinander zu lösens Die Aufgabe der Erfindung ist deshalb darin zu sehen, eine elektrisch leitende Stützsubstanz zu finden, die sich mit. der aktiven Schicht mechanisch und elektrisch leitend so innig verbindet, daß trotz der Beanspruchung beim späteren Aktivieren der Raney-Legierung und beim Betrieb der Elektrode im heißen Elektrolyt (etwa 70°C) keine Trennung der Schichten und auch keine Unterbrechung des elektrischen Kontaktes eintritt, Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das katalysatorhaltige Gerüst als dünne aktive Schicht auf eine poröse, elektrisch leitfähige Trägerschicht aus vorzugsweise dem gleichen thermoplastischen Kunststoff wie das Gerüst aufgebracht ist. Eine solche Elektrode bildet einen einzigen, nahezu einheitlich zusammengesetzten Körper. Außerdem erfüllt sie die Forderung, das sie elektrisch leitend ist und somit die Aufgabe der Stromzu- bzw. -abführung übernehmen kann0 Infolge ihrer Porosität ergibt sich der wettere Vorteil, daß sie den Zutritt des. Elektrolyts und des-Brennstoffes auch von der Rückseite der erfindungsgemäßen Elektroden her erlaubt.
  • Die Erfindung bezieht. sich aber auch auf ein Verfahren zur HersteLlung solcher Elektroden. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß für die Trägerscicht eine erste Mischung von Pulvern aus Kunststoff, leitfähiger Substanz und wasserlöslicher Substanz und für die aktive Schicht eine' zweite Mischung von Pulvern aus Kunststoff, leitfähiger Substanz, wasserlöslicher Substanz und Raney-Legierung schichtweise in eine Preßform gefüllt und zu einer Scheibe verpreßt werden, worauf in an sich bekannter Weise die wasserlösliche Substanz und das Aluminium der Raney-Legierung aufgelöst werden..
  • Dieses Verfahren hat sich in der Praxis sehr bewährt und ergibt eine wirtschaftliche Herstellungsmöglichkeit, verbunden mXt einer außerordentlich guten mechanischen Stabilität der so gefertigten Elektroden. Außerdem kann an einer so gebildeten Elektrode die Herstellung der Porenstruktur und das als "Aktivieren" bezeichnete Lösen des Aluminiums aus der Raney-Legierung in einem einzigen Arbeitsgang vorgenommen werden0 Für das Verpressen von mit Metall- oder anderen Pulvern leitfähig gemachten thermoplastischen Kunststoffen ist an sich Charakteristisch, daß sich gewöhnlich an der Oberfläche des Preßlings eine glatte, dichte, nicht leitende Haut aus dem betreffenden Kunststoff bildet (R. Uebigau, Kunststoffe 49 9 (1955) 45).
  • Diese Bildung einer nicht leitenden Haut wird in weiterer Ausgestaltung des- Grundge'd-ankens der Erfindung dadurch vermieden, daß unter die unterste und über die oberste der in die. Preßform gefüllten Mischungen Je eins Deckschicht einer pulverisierten, wenigstens teilweise wasserlöslichen Substanz angeordnet wird.
  • Die Deckschichten sind in der Lage, eventuell verflüssigten Kunststoff aufzusaugen, Bei späteren Behandeln mit Wasser oder wäßriger Lösung wird dies lösliche Substanz, s. B.
  • Kochsalz, herausgelöst und hinterläßt eine rauhe, poröse Oberfläche, durch die der Elektrolyt Zutritt zu der katalytisch aktiven Schicht erhält.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der schematischen Zeichnung Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Elektrode unmittelbar nach dem Preßvorgang und Fig 2 einen Querschnitt durch eine Preßvorrichtung, in der die erfindungsgemäßen Elektroden hergestellt werden0 FUr die Herstellung der Deckschichten 1 und 2 wird gemahlenes, gesiebtes Kochsalz, vorzugsweise mit einer Korngröße kleiner als 25/um, verwendet, Das Kochsalz kann aber auch durch andere, wenigstens teilweise lösliche Stoffe ähnlicher Korngröße ersetzt werden, z.B. auch durch feinvermahlene Raney-Legierung. Dieser. die Deckschichten 1, 2 bildende Stoff wird auf einen Boden oder Unterstempel 6 einer in Fig. 2 dargestellten elektrisch heizbaren Preßform 7 in inner, gleichmäßiger Schicht aufgestreut.
  • Auf die Deckschicht 1 wird nun eine erste Mischung aufgetragen, die sich beim Pressen zu einer Trägerschicht 3 verbinden soll. Sie besteht aus pulverisiertem thermoplastischem Kunststoff,. einem Pulver von elektrisch leitendem Material und einem feinkörnigen wasserlöslichen Stoff, dem sogenannten Porenbildner.
  • Als Kunststoff können beispielsweise' dienen Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polymethylmethacrylat, halogenierte PolyEthylene, Polystyrol und andere Thermoplaste, die die erforderliche Beständigkeit gegen den betreffenden Elektrolyt und den Brennstoff haben. Bevorzugt werden Polyäthylen und seine Halogenderivate. Dieser später das tragende Kunststoffgerüst bildende Stoff wird in einer Menge von 10 bis 50 Volumenprozent eingesetzt.
  • Als elektrisch leitende Materialien können Metalipulver, Graphit oder auch gut leitende Verbindungen, s. 8.
  • Carbide, Silicide, Oxide, verwendet werden. Die Korngröße soll @@@@ner als 45 µm sein, um eine optimale elektrische Leitf@@igkeit zu erzielen. Die elektrisch leitende Substanz sollwenigetens 0 Volumenprozent dieser ersten Mischung ausmachen, da sonst keine gentigende Leitfähigkeit ersielt wird.
  • Für alkalische Elektrolyte eignen sich Nickelpulver oder Molybdäncarbid besonders gut, für saure Elektrolyte Tantalpulver, Graphit oder Vanadiumcarbid.
  • Als Porenbildner dient vorzugsweise Kochsalz, aber auch andere wasserlösliche Stoffe können verwendet werden. Die Korngröße beträgt weniger als 60/um. Der Porenbildner wird in einer Menge von 5bis 40 Volumenprozent zugesetzt.
  • Diese Komponenten werden innig gemischt und auf die bereits eingestreute Deckschicht 1 zweckmäßig durch ein Sieb aufgebracht, um die Deckschicht 1 nicht aufzuwirbeln. Die Menge der ersten Mischung muß ausreichen, um im gepreßten Zustand eine Dicke von 1 bis 3 mm der Trägerschicht 3 zu ergeben.
  • Auf die möglichst ebene Oberfläche der ersten Mischung wird eine zweite Mischung aufgetragen, die eine aktive Schicht 4 bilden soll. Die zweite Mischung besteht aus den gleichen Stoffen wie d-ie erste Mischung in ähnlichen Mengenverhältnissen, Jedoch wird als weitere Komponente eine Legierung von katalytisch aktiven Metallen - vorzugsweise Platinmetallen - mit Aluminium im Atomverhältnis von vorzugsweise 1:3, die sogenannte Raney-Legierung, zugesetzt. Ihre Korngröße soll kleiner als 45/um sein, die Menge richtet sich nach der Jeweiligen Aktivität und beträgt im allgemeinen 10 bis 40 Volumenprozent0 Die Menge dieser zweiten Mischung ist wesentlich kleiner als die der- ersten, so daß sie im gepreßten Zustand etwa 1/5 von der Dicke der Trägerschicht 3 oder weniger ausmacht.
  • Als letzte Schicht wird wieder eine dünne Deckschicht 2 äus Kochsalz aufgebracht.
  • Nun wird ein Oberstempel 8 in die Preßform 7 eingesetzt und diese mittels einer elektrischen Heizung 9 auf die gewünschte Temperatur. gebracht. Diese richtet sich nach dem verwendeten Gerüst-Kunststoff. Ist- die Preßtemperatur zu niedrig, so resultiert schlechte Festigkeit des Preßlings, ist sie ZU hoch, so wird der Thermoplast dünnflüssig und fließt in die Kapillarräume zwischen den Körnern der übrigen Substanzen. Dadurch wird die Leitfähigkeit ser-indert, und die Katalysatorkörner werden eingehüllt und unwirksam. Der zum Pressen aufzuwendende Druck beträgt 0,1 bis 10 Mp/cm2. Der in der Nähe der Stempel-6, 8 flüssig werdende Kunststoff wird von den Deckschichten 1 und 2 aufgesaugt und kann deshalb nicht an den Stempelflächen ankleben. Daher geht das Ausformen des Preßlings leicht vor sich.
  • Wenn die Trägerschicht 3 wesentlich größere Anteile an Kunststoff enthält als die aktive Schicht 4, so kann es geschehen, daß beim Pressen überschüssiger Kunststoff in die aktive Schicht 4 einwandert und dort die Katalysatorkörner umhüllt. In diesem Falle kann zwisohen Trägerschicht 3 und aktive Schicht 4 eine Zwischenschicht gebracht werden, die etwa gleiche Volumenanteile Kunststoff wie die aktive Schicht 4, aber keinen Katalysator enthält.
  • Der Kunststoffüberschuß aus der Trägerschicht 3 wird dann von dieser Zwiechenschicht aufgenommen und kann den Katalysator nicht schädigen.
  • Fur manche Kunststoffe, z.B. halogenierte Polyäthylene, ist es zweckmäßig, den Preßvorgang ohne Heizung ablaufen zu lassen und die Preßform 7 erst nach Wegnahme des Druckes zu erwärmen. Der Kunststoff bildet dann bei geeigneter Temperatureinstellung durch Sintern ein stabiles Gerüst.
  • Eine inaktive Zwischenschicht wird bei diesem Vorgehen nichtbenötigt, da der Kunststoff beim Sintern nicht so leicht von einer Schicht in die andere übergeht.
  • Die Beschreibung des nun folgenden, an sich bekannten "Aktivierungsvorgangs"zeigt die Bedeutung einiger Einzelheiten von Zusammensetzung und Herstellungsverfahren deutlich: Der Elektrodenrohling wird zunächst mit kaltem oder warmem Wasser behandelt. Dabei lösen sich die Deckschichten 1 und 2 auf der Vorder- und Rückseite, und das Wasser beginnt auch in die vom Salz gebildeten Räume der Trägerschicht 3 und der aktiven Schicht 4 einzudringen.
  • Dabei findet zwangsläufig eine gewisse Formveränderung der gepreßten Masse statt, da sich Hohlräume ausbilden, die zunächst mit konzentrierter Salzlösung gefüllt sind und in denen sich bei kleiner Zutrittsöffnung zeitweise ein beträchtlicher cemotischer Druck ausbilden kann. Wenn nun nur die aktive Schicht 4, nicht aber die Trägerschicht 3 solche Salzeinschlüsse enthält, so werden sich die Schichten verschieden deformieren, und die Elektrode wird sioh biegen, sofern ihre Elastizität das erlaubt, oder sie wird Risse oder Sprünge erhalten. Da die Schichten aber erfindungsgemäß sehr ähnlich zusammengesetzt sind,' findet keine solche Krümmung statt. Unmittelbar nach dem Auflösen der Deckschichten 1 und 2 beginnt auch der Angriff auf die Raney-Legierung. Da sich dabei aber im neutralen Medium Aluminiumhydroxid bildet, das nicht nur den weiteren Zutritt von Wasser erschweren, sondern eventuell sogar die Struktur der Elektrode sprengen würde, weil sein Volumen größer ist als das des gelösten Aluminiums, muß man nun entweder Lauge oder Säure einwirken lassen, in denen das Hydroxid löslich ist0 Daduch erst wird der Katalysator in die gewünschte hochaktive Form gebracht, während gleichzeitig das Salz aus den Poren gelöst wird. Zu der durch Korngröße und Menge des Porenbildners bestimmten Porenstruktur tritt nun noch ein System von Mikroporen in den einzelnen SatalysatorkdrnernO^ Wenn die Gasentwicklung nachläßt, kann man die Aktivierung durch Anwendung von Wärme vollenden. Die Elektrode ist nun einsatzfähig und kann in eine geeignete Brennstoffzelle eingebaut werden. Die Stromzuführung kann an die echanis'ch robuste Trägerschicht 3 federnd angedrückt werden; aber auch gegebenenfalls vor dem Pressen in die Mischung der Tr§gerschicht 3 eingebettete Drähte 10 können nun mit einer Stromzuführung verbunden werden.
  • Beispiel 1 In eine Preßform von 24 mm Durchmesser werden nacheinander eingefüllt; (1) 0,3 g Natriumcarbonat, Korngröße 25 bis 60/um (2) 3,0 g einer Mischung aus 30 Vol.-% Polyäthylen 40 Vol.-% Nickelpulver, Korngröße <5 µm 30 Vol.-% Natriumcarbonat, Korngröße 25-60 µm (3) o,4i g einer Mischung aus 35 Vol.-% einer Platin-Aluminium-Legierung PtAl4, Korngröße <25 µm 20 Vol.-% Polyäthylenpulver 20 Vol.-% Atokelpulvar, Korngröße <5 µm 25 Vol.-% Natriumcarbonat, Korngröße 25-60 µm (4) 0,3 g Natriumcarbonat, Korngröße 25 bis 60 µm 2 Die Masse wird mit 1,2 Mp/cm2 gepreßt und unter Druck auf 1400C geheizt. Nach 30 Minuten wird die Presse geöffnet und die Form abgekühlt.
  • Der Preßling wird mit Wasser und anschließend mit Kalilauge steigender Konzentration (bis 6,5n) aktiviert bis zum Ende der Gasentwicklung. Er enthält 25 mg Pt/cm2.
  • In einer Halbzellenanordnung in 6,5n KOH mit einem Zusatz von 10% Methanol ließen sich bei 70 0C nach einem Ruhepotential von 20 mV folgende Potentiale gegenüber einer Wasserstoffelektrode im gleichen Elektrolyt messen: bei 50 mA/cm2: 190 mV; bei 100 mA/cm2: 240 mV Beispiel 2 In eine Preßform von 48 mm Durchmesser werden nacheinander eingefüllt: (1) 1,0 g Kochsalz, Korngröße <25/um (2) 8,0 g einer Mischung aus 30 Vol.-% Polyäthylen 45 Vol.-% Graphit, Korngröße <60 µm 25 Vol.-% Kochsalz, Korngröße <25 µm (3) 2,2 g einer Mischung aus 35 Vol.-% einer Raney-Platin-Ruthenium-Legierung der Zusammensetzung Pt0,5Ru0,5Al4, Korngröße <25/um 20 Vol.-% Polyäthylen 30 Vol.-% Graphit, Korngröße <60 µm 15 Vol.-% Kochsalz, Korngröße <25 µm (4) 1,0 g Kochsalz, Korngröße <25 µm In die Schicht 3 wird ein Platindraht 10 von 0,2 mm Dicke eingelegt. Bei 3 Mp/cm2 wird gepreßt, anschließend die Preßform ohne Druck 1,5 Stunden lang auf 150°C geheizt.
  • Der Preßling, der einen Katalysatorgehalt von 50 mg/cm2 (Pt + Ru) hat, wird mit Wasser und anschließend mit 3n Schwefelsäure behandelt. Bei nachlassender Gasentwicklung wirddie Temperatur bis 700C gesteigert.
  • Als Methanolelektrode in 3n H2S04 ergaben sich in einer Halbzellenanordnung bei 70°C folgende Potentiale: Ruhepotential: 10 mV; bei 50 mA/cm@2: 450 mV bei 100 mA/cm O 560 mV Beispiel 3 In eine Preßform von 90 mm Durchmesser werden nacheinander eingefüllt: (1) 2,0 g Natriumsulfat, Korngröße <25 µm (2) 60,0 g einer Mischung aus 30 Vol.-* Polyäthylenpulv.r 45 Vol.-% Vanadiumcarbid, Korngröße 1-4/um 25 Vol.-% Natriumsulfat, Korngröße 25-60 um (3) 5,17 g einer Mischung aus 35 Vol.-% einer Raney-Legie rung wie in Beispiel 2 20 Vol.-% Polyäthylenpulver 30 Vol.-% Vanadiumcarbid, Korngroße 1-4/um 15 Vol.-% Natriumsulfat, Korngröße 25-60 µm (4) 2,0 g Natriumsulfat, Korngröße <25 µm.
  • Es wird mit 3 Mp/cm2 gepreßt, und unter Beibehaltung des Druckes wird die Form auf 1400C aufgeheizt. Nach Erreichen dieser Temperatur wird die Heizung abgestellt und erst nachdem die Temperatur wieder unter 700C gefallen ist, wird der Druck aufgehoben.
  • Der Preßling hat einen Katalysatorgehalt von 25 mg/cm2 und wird durch Behandeln mit Wasser und mit. 3n Schwefelsäure aktiviert.
  • Als Methanolelektrode in 3n H2SO4 ergeben sich ineiner Halbzellenanordnung bei 700C folgende Potentiale: Ruhepotential: 20 mV; bei 50 mA/cm²: 350 mV; bei 100 mA/cm²: 450 mV Beispiel 4 In eine Preßform wie in Beispiel 3 genannt werden nacheinander eingefüllt: (1) 2,0 g Natriumcarbonat, Korngröße <25/um (2) 50,0 g einer Mischung aus 25 Vol.-% Polyäthylenpulver 40 Vol.-% Graphit, Korngröße <60 um 35 Vol.-% Natriumcarbonat, Korngröße 25-60 µm (3) 9,2 g einer Mischung aus 35 Vol.-% einer Raney-Legierung von Palladium und Silber in der Zusammensetzung Pd0,6Ag0,4Al3, Korngröße <25 µm 25 Vol.-% Polyäthylenpulver 20 Vol.-% Graphit, Korngröße <60 µm 20 Vol.-% Natriumcarbonat, Korngröße 25-60 µm (4) 2,0 g Natriumcarbonat, Korngröße <25 µm.
  • Der Preßvorgang verläuft wie in Beispiel 3, die Aktivierung 2 wie in Beispiel 1. Der Preßling enthält 25 mg Pd/cm Als Methanolelektrode in 6,3n KOH ergaben sich in Halbsollenanordnung bei 700C folgende Potentiale: Ruhepotential: 10 mV ; bei 50 DA/cm22: 200 mV, bei 100 mA/cm2: 250 mV.

Claims (13)

  1. Patentansprüche 1. Immersions-Elektroden für Brennstoffzellen mit Raney-Katalysator auf porösem und elektrisch leitendem Gerüst aus thermoplastischem Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß das katalysatorhaltige Gerüst als dünne aktive Schicht (4) auf eine poröse, elektrisch leitfähige Trägerschicht (3) aus vorzugsweise dem gleichen thermoplastischen Kunststoff wie das*Ge.rüst aufgebracht ist.
  2. 2. Elektroden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff Polyäthylen, halogeniertes Polyäthylen oder Polymethylmethacrylat ist.
  3. 3. Elektroden nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die TrEgerschicht (3) und die aktive Schicht (4), gegebenenfalls in unterschiedlichen Mengen, Kunststoff mit einem Anteil von 10 bis 50 Volumenprozent aufweisen.
  4. 4. Elektroden nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Erzielung der elektrischen Leitfähigkeit ein Pulver von Metall, Graphit oder einer leitfähigen anorganischen Verbindung einer Korngroße kleiner als 40 µm und. in der Menge von 10 bis 30 Volumenprozent enthalten.
  5. So Verfahren zur. Herstellung von Elektroden nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die TrSgerschicht (3) eine erste Mischung von Pulvern aus Kunststoff, leitfähiger Substanz und wasserlöslicher Substanz und für die aktive Schicht (4) eine zweite Mischung von Pulvern aus Kunststoff, leitfähiger Substanz, wasserlöslicher Substanz und Raney-Legierung schichtweise in eine Preßform gefüllt und zu einer Scheibe verpreßt werden, worauf in an sich bekannter Weise die wasserlösliche Substanz und das Aluminium der Raney-Legierung aufgelöst werden.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß unter die unterste und silber die oberste der in die Preßform gefüllten Mischungen Je eine Deckschicht (1,2) einer pulverisierten, wenigstens teilweise wasserlöslichen Substanz angeordnet wird.
  7. 70 Verfahren nach Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserlösliche Substanz in einer Menge Von 5 bis 40 Volumenprozent zugesetzt wird.
  8. 8. Verfahren nach Ansprüchen 51 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserlösliche Substanz vorzugsweise aus Kochsalz, Natriumcarbonat oder Natriumsulfat besteht.
  9. 90 Verfahren nach Ansprüchen 5bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der beiden Deckschichten (1s2) aus pulverisierter Raney-Legierung besteht.
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die beiden Mischungen eine dritte Mischung als Mittelschicht eingebracht wird, die aus Kunststoff, leitfähiger Substanz und wasserlöslicher Substanz in einem solchen Mischungsverhältnis besteht, daß der Kunststoffanteil volumenmäßig höchstens gleich groß ist wie der der genannten Mischung mit Raney-Legierung.
  11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Pressen bei einer Temperatur zwischen 10 und 100°C bis zu einem Druck von 0,1 bis 10 Mp/cm2 vorgenommen wird.
  12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Pressen bei einer Temperatur zwischen 20 und 100°C und bei einem Druck von 0,1 bis 10 Mp/cm2 vorgenommen wird und daß anschließend die Temperatur in der Presse auf a00 bis 2500C gesteigert und für eine Zeit von 10 bis 180 Minuten aufrechterhalten wird.
  13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Pressen bei einer Temperatur zwischen 20 und 100°C bei einem Druck von 0,1 bis 10 Mp/cm2 vorgenommen wird, und daß anschließend der Preßling für eine Zeit von 30 Minuten bis 20 Stunden auf eine Temperatur von 100 bis 250°C gebracht wird.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2433243A1 (fr) * 1978-08-12 1980-03-07 Deutsche Automobilgesellsch Cellules a l'oxyde de nickel/hydrogene avec electrodes negatives integrees dans les corps de diffusion
FR2433836A1 (fr) * 1978-08-12 1980-03-14 Deutsche Automobilgesellsch Electrode biporeuse au nickel de raney et procede de fabrication d'une telle electrode

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