DE1771399A1

DE1771399A1 - Duenne Elektroden fuer Brennstoffelemente und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1771399A1
Application number: DE19681771399
Authority: DE
Inventors: Pierre-Jean Bono; Robert Chevet; Pierre Lenfant; Alexis Tissier
Original assignee: Compagnie Generale dElectricite SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1967-05-18
Filing date: 1968-05-17
Publication date: 1972-02-03
Also published as: AT280379B; FR1556338A; US3573991A; DE1771399B2; FR1531674A; SE332244B; LU56038A1; DE1771399C3; NO120149B; DK122298B; BE714712A; GB1195763A; CH474867A; NL6806888A; FR1532411A

Description

DR. MULLER-BORE DiPL.-lNG. 6RALFS DR. MANITZ

PATENTANWÄLTE

17. Mai 1968

Pi/Hu - C 912

COMPAGNIE GENERALE D'ELECTRICITE 54, rue la Boetie, paris 8,
Frankreich

Dünne Elektroden für Brennstoffelemente und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung dünner Elektroden für Brennstoffelemente sowie die dabei erhaltenen Elektroden.

Derartige Elektroden müssen trotz ihrer geringen Dicke einen aus wenigstens zwei verschiedenen Schichten bestehenden Aufbau besitzen.

Ausgehend von der Seite der Elektrode, die in Berührung mit dem flüssigen Elektrolyten kommen muß, sind somit zu unterscheiden:

- eine erste Schicht, die "Haiteschicht" genannt wird und deren Dicke in der Größenordnung von 0,1 mm ist und deren sehr feine Poren Durchmesser in der Größenordnung

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BRAUNSCHWEIG, AM BORQERPARK 8, TEL. (0631) 28487 8 MÜNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STR. 1, TEL. (0811) 225110

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von 1/1000 eines Millimeters aufweisen, d.h. im großen und ganzen in der Größenordnung eines 1/100 der Dicke der gesamten Schicht. Aufgabe dieser Halteschicht ist es, die

Blasenbildung der Elektrode zu verhindern und dabei trotz-

des

dem durch Kapillarität den Durchgang r Elektrolyten zur folgenden Schicht zuzulassen;

- eine zweite Schicht, die "aktive Schicht" genannt wird, mit einer Dicke, die etwa gleich, dem dreifachen Wert der

die Dicke der "Haiteschicht" ist und/deutlich größere Poren als die Halteschicht aufweist, wobei die Größe bzw. die Weite dieser Poren einen Wert erreichen kann, der zwischen dem fünf- bis zehnfachen Wert der Porengröße bzw. Porenweite der "Halteschiene liegt. Aufgabe der "aktiven Schicht" ist es, den Katalysator zu tragen, der zur Aktivierung der elektrochemischen Reaktion bestimmt ist, die in Höhe dieser aktiven Schicht vor sich gehen muß. Dieser Katalysator ist in die Masse der ihn tragenden Schicht eingeschlossen, aber er tritt hauptsächlich an der Oberfläche der Poren dieser Schicht in Erscheinung, d.h. an denjenigen Stellen, wo der Elektrolyt mit den den Brennstoff oder das Verbrennungsmittel der Zelle bildenden Gasen in Berührung gebracht wird;

- gegebenenfalls trägt die "aktive Schicht" eine "Gas-Behälter" genannte dritte Schicht, die etwa gleiche Dicke

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BAD ORIGINAL

wie die "Hal te schicht¹¹ aufweist und Poren von ähnlichen Abmessungen oder sogar größeren Abmessungen als die Poren der "aktiven Schicht" besitzt. Aufgabe dieser Schicht, die keinen Katalysator enthält, ist es, vor allem dann, wenn bei etwas erhöhten Drücken gearbeitet wird, für die Gase einen geeigneten Baum zu liefern.

Die aktive Schicht oder auch im Falle ihres Vorhandenseins die Gasbehälter-Schicht kann mit einer porösen Schicht aus hydrophobem Material, z.B. Teflon, überzogen sein. Bezüglich bekannter Elektroden weisen derartige dünne Elektroden mehrere Vorteile auf, insbesondere ein höheres Leistungsgewicht, d.h. ein geringeres Gewicht für eine gleiche Wirkung, woraus sich eine Verringerung des Aufwands ergibt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß diese Elektroden aufgrund ihrer Eigenelastizität oder Eigenbiegsamkeit leichter zusammengefügt werden können.

Überdies ermöglichen es derartige Elektroden aufgrund ihrer geringen Dicke, die Bedeutung der unerwünschten Diffusionserscheinungen zu verringern, die im allgemeinen die in ihnen ablaufende Reaktion begleiten. Dadurch wird insbesondere eine verbesserte Möglichkeit der Abführung der bei dieser Reaktion entstehenden Produkte, z.B. im Falle der Wasserstoff-Sauerstoff-Zelle des Wassers, geschaffen.

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Die geringe Dicke der Elektroden führt noch, zu einem anderen Vorteil, der daraus resultiert, daß in diesen Elektroden wesentlich leichter größere Poren vorgesehen werden können, und der darin besteht, daß der Arbeitsdruck des Verbrennungsmittels offensichtlich erniedrigt werden kann. Dieser Vorteil kann auch dadurch ausgenutzt werden, daß beispielsweise in den Wasserstoff-Sauerstoff-Zellen der reine Sauerstoff durch atmosphärische Luft ersetzt wird.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zu der Herstellung dünner Elektroden für Brennstoffzellen mit wenigstens einer "Haiteschicht" genannten, auf der Seite des Elektrolyten gelegenen und sich mit einer katalytisch aktiven Schicht in Berührung befindenden Schicht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zunächst auf einem Träger durch elektrostatisches Aufspritzen ein fein gesiebtes Pulver aufgebracht wird, das zur Bildung der Halteschicht bestimmt ist, das anschließend diese Schicht einer Verdichtung und Sinterung unterzogen wird und daß schließlich die katalytisch aktive Schicht aufgebracht wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird ein poröser Träger verwendet. Dieser Träger kann aus einem sehr feinen Metallgeflecht bestehen, dessen Maschen kleiner als 1/10 mm sind.

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Beim Aufbringen der Schicht aus Pulverkörnern, die zur Bildung der späteren "Haiteschicht" bestimmt sind, auf den Träger, werden die Körner, deren Abmessungen deutlich kleiner als die der Maschen des porösen Trägers sind, zu einer koapakten Schicht agglomeriert, die den Träger eng umschließen kann.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Aufbringen der katalytisch aktiven Schicht auf die Haltesehicht durch elektrostatisches Aufsprühen eines fein gesiebten Pulvers, wobei die auf diese Weise gebildete Schicht anschließend einer Sinterung unterzogen wird.

Der Vorteil, den das Aufbringen durch elektrostatisches Aufspritzen bezüglich anderer Arten der Ablagerung aufweist, besteht darin, daß weder die Verwendung eines Bindemittels, in dem das Pulver vorher dispergiert oder gelöst werden könnte_/ erforderlich ist, noch ein Verschmelzen von Teilchen erfolgt. Es ist bekannt, daß die Beseitigung eines Bindemittels zu groben, heterogenen Porositäten führt und daß andererseits das Verschmelzen von Putarerteilchen, und zwar sogar dann, wenn es nur teilweise erfolgt, die aktive Struktur dieses Pulvers völlig zerstört.

der
Die Porosität tau» durch elektrostatisches Aufsprühen ab-

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kann gelagerten Schlchten/duroh Einwirkung auf die Körnigkeit der Pulver, die Art der Pulver, den Abstand zwischen dem Träger und den elektrostatischen Aufsprüheinrichtungen, den Verwlrbelungsbedlngungen der Pulver, sowie gegebenenfalls durch den Grad des Walzens oder Verdlchtens geregelt werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Dieses Ausführungsbeispiel betrifft die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Herstellung dünner Nickel-Silber-Elektroden, wobei das Silber in diesem Beispiel in Form von Silberoxyd zugeführt wird.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Ablaufs des Verfahrens gemäS der Erfindung, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum elektrostatischen Aufsprühen.

Der poröse Träger 1 weist die Form eines Bandes auf und besteht beispielsweise aus Nickelgewebe mit den folgenden

Charakteristiken:

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BAD ORIGINAL

Drahtdurchmesser: 60/1000 mm

Länge einer Maschenseite: 80/1000 mm.

Dieses Band bewegt sich kontinuierlich in einer horizontalen Ebene, z.B. in Richtung des Pfeiles.

Mittels einer elektrostatischen Sprühvorrichtung 2 wird damit begonnen, aus Carbonyl hergestelltes Nickelpulver auf eine der Seiten des Gewebes, z.B. auf die obere Seite, aufzubringen.

Anschließend erfolgt in einem Ofen 3 unter Wasserstoff bei etwa 700⁰C eine Sinterung.

Darauf erfolgt zwischen den Rollen k ein Walzen, durch das die Bildung der "Halteschicht" ganz vollendet wird.

Anschließend erfolgt mit Hilfe einer zweiten elektrostatischen Sprühvorrichtung 5 ein neuerliches Aufsprühen. Das Pulver besteht diesesmal aus einem Gemisch von Nickel und Silberoxyd, das zur Bildung der "aktiven Schicht" bestimmt ist. Anschließend wird einefeweite Sinterung bei 35O⁰C, aber in diesem Falle unter Argonatmosphäre durchgeführt, und zwar in dem Ofen 6. Eine weitere Sinterung bei ähnlicher Temperatur, aber unter Wasserstoffatmosphäre erfolgt dann

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In dem Ofen 7, wobei diese Sinterung vor allem zur kata-Iytischen Aktivierung des Nickel-Silber-Materials bestimmt 1st. Im Bedarfsfalle wird ansohlleßend von neuem

Sprüh-

Nlokel mittels einer elektrostatischen Spt&vorrttitung aufgebracht, worauf eine Sinterung bei etwa 35O⁰C erfolgt (diese Phase ist in der Figur nicht dargestellt), um die "Gas-B·haiter-Schioht" der Elektrode zu bilden, welche gleichermaßen wie der poröse Träger dazu beiträgt, ein gutes mechanisches Verhalten der Elektrode zu gewährleisten.

Bezüglich des porösen Trägers ist darauf hinzuweisen, daß dieser nicht an der elektrochemischen Reaktion teilnimmt, sondern ausschließlich dazu bestimmt ist, die mechanische Festigkeit der Platte sicherzustellen, und zwar in der Weise, daß keinerlei Beeinträchtigung der Porosität dieser Platte erfolgt.

Zum Schluß wird mit Hilfe einer elektrostatischen Sprühvorrichtung 8 ein hydrophobes Material auf das so behandelte Band gesprüht, wobei es sich bei diesem Material beispielsweise um Teflonpulver handeln kann.

Mittels eines Schnittwerkzeugs 9 können Elektroden alt den gewünschten Abmessungen erhalten werden.

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Die auf diese Weise ausgeschnittenen Platten können zur Bildung ebener Elektroden oder gegebenenfalls zur Bildung hohler Elektroden verwendet werden, indem zwei identische dünne Platten gemäß der Erfindung, die parallel zueinander angeordnet sind, an ihrem Umfang mittels eines isolierenden Kunststoffmaterials dicht miteinander verbunden werden. Mittels der gleichen Platten können auch bipolare Hohlelektroden hergestellt werden, die in der vorstehend beschriebenen Weise gebildet werden, aber zusätzlich eine dichte, vorzugsweise elektrisch gut leitende Membran aufweisen, welche die Hohlelektrode in Längsrichtung in zwei Räume trennt, in die jeweils eines der den Brennstoff oder das Verbrennungsmittel der Zelle bildenden Gase eingeführt wird.

Das Aufbringen der aktiven Schicht kann bezüglich des !Trägers entweder auf derselben Seite wie die Halteschicht oder auf der anderen Seite erfolgen.

Bas vorstehend beschriebene Verfahren kann in der dargestellten Weise kontinuierlich durchgeführt werden, wobti der Träger vor den verschiedenen Arfceitsetationen vorbeiläuft, aber ee kann auch diskontinuierlich aufgeführt werden.

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Pig. 2 zeigt in sehr schematischer Weise eine das elektrostatische Aufsprühen ermöglichende Vorrichtung.

Dabei ist mit 10 ein beispielsweise aus Isoliermaterial bestehender Behälter bezeichnet, an dessen unterem Teil ein leitender poröser Träger 11 vorgesehen ist, der mit Erde verbunden ist. Gegenüber diesem Träger 11 ist der durch elektrostatisches Besprühen zu beschichtende Träger 12 angeordnet. Der Träger 12 ist mit dem positiven Pol eines Spannungsgenerators 13 verbunden, dessen anderer Pol an Masse liegt. Das aufzubringende Pulver 14 liegt auf dem Träger 11, und unter diesem Träger 11 wird ein beispielsweise aus Luft oder Stickstoff bestehender Gasstrom in der Weise zugeführt, daß das Pulver 14 verwirbelt und auf diese Welse ein homogener Nebel von fluidisiertes! oder verwirbelte m Pulver geschaffen wird.

Die verwirbelten Pulverteliehen, die durch ihre Berührung mit dem Träger 11 aufgeladen sind, lagern βloh an dem Träger 12 mit entgegengesetzter Ladung ab.

PUr die folgenden Parameter wird eine geeignete Bftproduzierbarkeit der Ablagerung erhalten:

109886/0468 _BAD o«g"nal

Spannung V: 10 bis 90 kV

Höhe des Pulverbettes auf dem Träger 11, h: 2 bis 2,5 cm Abstand des Pulverbettes von de« zu beschichten Träger 12: d : 20 bis 25 om.

Es kann festgestellt werden, daß für: V « 90 kV h « 2,5 cm d « 22 cm

Aas Gewicht P des abgelagerten Pulvers eine lineare Funktion der Zeit zwischen 0 und 180 Sekunden ist.

Wenn t die Ablagerungszeit in Sekunden ist, so gilt etwa: ^Pmg/om^{2 =} °·⁹⁶ *·

Es ist festzustellen, daß bei den angeführten Bedingungen über 180 Sekunden hinaus die Ablagerung zu stark ist und sie sich spontan vom Träger abhebt.

Gemäß einer anderen Ausführungsart kann die katalytisch aktive Schicht durch Beschichtung mittels eines dem Katalysator enthaltenen Überzugs erhalten werden, der anschließend getrocknet wird.

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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Ausführungsform für Nickel-Bor-Elektroden angegeben.

Es wird ein poröser Träger verwendet, der die gleichen Eigenschaften wie im vorherigen Fall aufweist.

Der erste Arbeitsvorgang besteht darin, auf eine der Seiten des porösen Trägers mittels einer elektrostatischen Aufsprühvorrichtung ein fein gesiebtes, aus Carbonyl gewonnenes Nickelpulver aufzusprühen.

Anschließend erfolgt unter Wasserstoffatmosphäre eine Sinterung bei etwa 600°C. Die gesamte Anordnung wird anschließend einer kräftigen Verdichtung in der Größenordnung von 500 kg/cm unterzogen, wobei im Falle einer kontinuierlichen Fertigung dieses Verdichten durch Walzen erfolgen kann.

Nach dem Verdichten oder Walzen wird bei etwa 800°C und immer noch unter Wasserstoffatmosphäre eine zweite Sinterung vorgenommen.

Zwischenzeitlich wird für sich der überzug auf Nickel-Bor-Basis vorbereitet, mit dem das vorstehend beschriebene Skelett überzogen werden wird.

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Die Vorbereitung bzw. herstellung dieses Überzuges erfolgt in der nachfolgend beschriebenen Weise:

Da der pulverförmige Nickel-Bor-Katalysator in Wasser aufbewahrt wird, muß zunächst der Katalysator in wasserfreier Form gewonnen werden. Dazu wird die geeignete Menge entnommen und einer stark progressiven Trocknung im Vakuum unterzogen, und zwar zunächst bei Umgebungstemperatur und dann in einer zweiten Phase bei etwa 120⁰C, und zwar stets im Vakuum. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß das gesamte in dem Pulver enthaltene Wasser beseitigt wird.

Das auf diese Weise erhaltene Nickel-Bor-Pulver weist die

entzündlich Besonderheit auf, daß es nicht lufte ist, was einen gewissen Vorteil darstellt, da im Verlauf der zur Herstellung einer Elektrode führenden späteren Behandlungen dieses Pulver der Wirkung des Luftsauerstoffs ausgesetzt werden wird, welcher ohne Vorhandensein dieser Eigenschaft eine plötzliche Oxydation des sehr fein verteilten Pulvers bewirken könnte.

Ausgehend von dem Niekel-Bor-Pulver, dem das Wasser entzogen wurde, erfolgt eine Mischung dieses Pulvers mit etwa gleichen Mengen von aus Carbonyl gewonnenem Niokelpulver, dessen Spezifikation gleich der des auf den porösen

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Träger gesprühten Pulvers 1st.

Diese8 so erhaltene Gemisch wird In einem vorher vorbereiteten Bad dispergiert, das selbst etwa 5 g Polystyrol pro 100 cnr Benzol enthält.

Der entsprechende Anteil beträgt etwa 1 g NlokelaBor-Pulver/ aus Carbonyl erhaltenes Nickelpulver für etwa 1 cnr der Lösung.

Dieser Anteil, bzw. dieses Verhältnis stellt In gewisser Welse ein Optimum dar, da aufgrund der Tatsache, daß In der Elektrode die Polystyrolkörner und die Körner des Gemisches aus Nickel-Bor/ aus Carbonyl erhaltenes Nickel eng übereinander geschichtet sind, ein Überschuß an Polystyrol zu der Gefahr führt, daß die Elektrode vollständig wasserabweisend wird und daß andererseits die elektrische Leitfähigkeit dieser Elektrode im wesentlichen durch das Gemisch von Nickel-Bor/ aus Carbonyl erhaltenem nickel gewährleistet wird.

Der auf den ursprünglichen porösen Träger aufzubringende Überzug wird schließlich von dem Gemisch gebildet, das in Suspensionsform in dem Polystyrol enthaltenen Benzol vorliegt, wobei dieser Überzug auf diejenige Seite dieses

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Trägere aufgebracht wird, auf die noch kein aus Carbonyl gewonnenes Nickel aufgesprüht wurde.

Das Aufbringen des Überzugs kann mittels beliebiger bekannter Mittel entweder manuell oder mechanisch erfolgen·

Der Vorgang wird durch ein Trocknen bei etwa 60⁰C im Trockenofen abgeschlossen.

Es steht dann ein Skelett oder Gerüst zur Verfügung, das im wesentlichen aus den zwei folgenden Schichten besteht :

- der ersten Schicht, die "Hai te schicht¹¹ genannt wird und aus der unter Druck agglomerierten Ablagerung von aus Carbonyl gewonnenem Nickel besteht und dazu bestimmt ist, mit dem Elektrolyten in Berührung gebracht zu werden;

- der zweiten Schicht, die "aktive Schicht" genannt wird und mit dem Gas in Berührung gebracht werden wird, wobei die durch das Polystyrol gewährleistete Eigenschaft des Wasserabweisens dazu bestimmt ist, eine rollständige Imprägnierung der Schicht durch den Elektrolyten zu verhindern.

Zehntel Aus dem so behandelten Träger, dessen Dicke ein /e HiIIi-

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meter beträgt, können dann Platten ausgeschnitten werden, deren Abmessungen den für die zu bauenden Elemente bestimmten Elektroden entsprechen.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen ist die Halteschicht auf einen porösen Träger aufgebracht, der de facto mit der Schicht getränkt ist.

In bestimmten Fällen kann es jedoch vorteilhaft sein, diesen Träger wegzulassen.

Ist dieser Träger vorhanden, so kann der Verdichte- oder Walzvorgang dazu führen, das aufgrund des Vorhandenseins der das Gewebe bildenden Träger Bereiche variabler Porosität entstehen. Außerdem kann das Walzen nur bis zu äe« einem bestimmten Grad erfolgen, da sonst ein Zusammendrücken des Trägers erfolgt.

Im Verlauf der Sintervorgänge können überdies zwischen dem porösen Träger und dem auf diesem Träger abgelagerten Material verschiedene thermische Beanspruchungen auftreten, welche eine Verwerfung des Elements zur Folge haben können.

Es ist auch zu bemerken, daß das Vorhandensein des Trägers

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die Dicke der Halteschicht, ihr Gewicht und ihren Preis erhöht, und zwar irabesondere aufgrund der Behandlungsvorgänge, denen der Träger vor seiner Verwendung unterzogen

die
werden muß, sowie äes* Verfall- oder Auflösungsgefahren.

Schließlich muß der Träger vollkommen an die Körnigkeit des Pulvers angepaßt werden.

Gemäß der Erfindung kann die Verwendung des porösen Trägers dadurch vermieden werden, daß das zur Bildung der Halteschicht bestimmte pulverförmige Material auf einem unechten, metallischen Blattgold abgelagert, dann die gesamte erhaltene Anordnung einer Walzbehandlung unterzogen und anschließend das Blattgold von der aufgebrachten Schicht getrennt wird, welche dann einer Sinterung unterzogen wird.

Beispielsweise besteht das unechte Blattgold aus Nickel, und das zur Bildung der Halteschicht bestimmte Material ist Nickelpulver.

Falls es gewünscht wird, kann eine Hai te schicht mit variabler Porosität geschaffen werden, indem die auf den Träger aufgebrachte Sohlent nach dem Walzen und vor dem Sintern mit einer zweiten Schioht überzogen wird, welche aus dem

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gleichen Material besteht, aber eine unterschiedliche Porosität aufweist.

Nach dieser Ablagerung erfolgt ein neuerliches Walzen und dann ein Sintern.

Das Sintern der Halteschicht kann in inerter Atmosphäre, z.B. in Stickstoff, in reinem Wasserstoff oder in einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre, beispielsweise in mit Wasserstoff versetztem Stickstoff, erfolgen, und zwar bei einer Temperatur, die beispielsweise zwischen 700 und 800⁰C liegt.

Auf die gesinterte Halteschicht wird anschließend durch elektrostatisches Besprühen eine Schicht aufgebracht, die zur Bildung der aktiven Schicht der Elektrode bestimmt ist. Gegebenenfalls wird dann noch eine Sinterung durchgeführt. Die auf diese Weise abgelagerte Schicht kann aus einem katalytischen Material oder aus einem porösen und anschließend, beispielsweise thermisch oder durch Imprägnierung aktivierten Material bestehen. Es kann gleichermaßen wasserabweisend sein.

Die vorstehend beschriebenen Verfahren, die die Herstellung der Haitesohloht und der aktiven Schicht betreffen,

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können offensichtlich kontinuierlich ablaufen.

Es ist selbstverständlich nicht möglich, eine Elektrode durch Ablagerung des die Halteschicht bildenden Materials auf die bereits gebildete aktive Schicht herzustellen, da die zur Formierung der Halteschicht erforderlichen Walz- und Sinterungsvorgänge eine zumindest teilweise Zerstörung der katalytischen Eigenschaften der aktiven Schicht zur Folge hätten.

Durch Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung wurden beispielsweise Nickel-Halteschichten mit einer Dicke von 0,08 mm hergestellt, indem von aus Carbonyl gewonnenem Nickelpulver ausgegangen wurde, dessen mittlerer Korndurchmesser kleiner als 37 Mikron war. Die Sinterung wurde während einer Stunde in Wasserstoff bei einer Temperatur in der Größenordnung von 75O⁰C durchgeführt. Die Porosität der engeschaffenen Halteschicht ist eine Funktion der Dicke vor dem Walzen und des Grades des Walzens. Es wurden dabei die folgenden Ergebnisse erzielt:

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Aufsprühzeit	Gewicht des	Dicke der	Dicke der	Mittlerer	Grenz
der Nickel	auf dem	abgelager	abgelager	Radius	druck der
körner	Blattgold ab	ten Schicht	ten Schicht	der Poren	Blasen
	gelagerten	vor dem	nach dem	der Halte	bildung
	Materials	Walzen	Walzen	schicht	in KOH
					6N bei
					25⁰C
40 s	28mmg/cm2	0,09 mm	0,08 ram	2, 3_/U	250g/cm2
90 s	47mmg/cra2	0,12 mm	0,08 mm	1,9 /U	400g/cm2
120 s	74mmg/cm2	0,14 mm	0,08 mm	0,4 _/U	500g/cm2

-Patentansprüche-

-21.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung dünner Elektroden für Brennstoffzellen mit wenigstens einer "Halteschicht" genannten, auf der Seite des Elektrolyten gelegenen und mit einer katalytisch aktiven Schicht in Berührung stehenden Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst auf einem Träger durch elektrostatisches Aufsprühen ein feingesiebtes Pulver aufgebracht wird, das zur Bildung der Halteschicht bestimmt ist, daß dann die auf diese Weise aufgebrachte Schicht einer Verdichtung und Sinterung unterzogen wird,und daß schließlich die katalytisch aktive Schicht aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der katalytisch aktiven Schicht durch elektrostatisches Aufsprühen eines feingesiebten Pulvers erfolgt, wobei die so gebildete Schicht anschließend einem Sintervorgang unterzogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Träger porös und in die Halteschicht getaucht ist.

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^. Verfahren nach Anspruch 3 t dadurch gekennzeichnet , daß die Halteschicht durch elektrostatisches Aufsprühen eines aus Carbonyl gewonnenen Nickelpulvers auf einen aus einem Nickelgeflecht bestehenden Träger gebildet wird, und daß der auf diese Weise überzogene Träger anschließend unter Wasserstoff bei etwa 700°C gesintert und dann gewalzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die katalytisch aktive Schicht durch elektrostatisches Aufsprühen eines fein gesieb» ten Pulvers, das aus einem Gemisch von Nickel und Silberoxyd besteht, gebildet wird, wobei nach dem Aufsprühen eine Sinterung unter Argon bei etwa 35O°C und dann eine Sinterung unter Wasserstoff bei etwa 35O°C erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß nach dem Aufbringen und dem Sintern der katalytisch aktiven Schicht auf diese durch elektrostatisches Aufsprühen eines Pulvers eine ^u Gas-Behalter" genannte Schicht aufgebracht wird und anschließend eine Sinterung erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g β k e η η -

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zeichnet, daß die "Gas-Behälter"-Schicht durch elektrostatisches Aufsprühen eines Nickelpulvers und anschließendes Sintern bei etwa 35O⁰C gebildet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufbringen und der Sinterung der katalytisch aktiven Schicht auf diese durch elektrostatisches Aufsprühen eines Pulvers eine Schicht aus hydrophobem Material aufgebracht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufbringen und dem Sintern der Gas-Behälter-Schicht auf diese durch elektrostatisches Aufsprühen eines Pulvers eine Schicht aus hydrophobem Material aufgebracht wird.

10. Verfahren nach Anspruch J_t dadurch gekennzeichnet, daß die Halteschicht durch elektrostatisches Aufsprühen eines aus Carbonyl gewonnenen Nickelpulvers auf einen Träger aus Nickelgeflecht erhalten wird, wobei der so beschichtete Träger anschließend unter Wasserstoff bei etwa 600°C gesintert und dann unter einem Druck in der Größenordnung von 500 kg/cm verdichtet und darauf erneut unter Wasserstoff bei 800⁰C gesintert wird.

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11. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die katalytisch aktive Schicht dadurch hergestellt wird, daß ein anschließend getrockneter Überzug aufgebracht wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß es sich bei dem Überzug um einen Überzug auf der Basis von Nickel-Bor handelt, und daß die Trocknung bei etwa 60°C durchgeführt wird.

13· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet , daß der Träger aus einem metallischen Blattgold besteht, daß nach dem Aufbringen der

erhaltene

Halteschicht die gesarate/Anordnung einer Verdichteoder Walzbehandlung unterzogen wird, und daß anschließend das Blattgold von der aufgebrachten Schicht getrennt wird, welche dann einem Sintervorgang unterzogen wird.

14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Porosität der durch elektrostatisches Aufsprühen aufgebrachten Schichten durch Einwirkung auf wenigstens einen der folgenden Faktoren geregelt wird: Körnigkeit der Pulver, Art der Pulver, Abstande zwl-

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sehen dem Träger und den elektrostatischen Aufsprüheinrichtungen, Verwirbelungsbedingungen bzw. Verwirbelungszustände der Pulver, Grad des Walzens oder Verdichtens.

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