DE2005394A1 - Verfahren zur Herstellung von gas durchlassigen, elektrolytundurchlassigen Folien fur elektrochemische Zellen, ins besondere Brennstoffzellen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von gas durchlassigen, elektrolytundurchlassigen Folien fur elektrochemische Zellen, ins besondere BrennstoffzellenInfo
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Description
R. 9750
Pf/Hi 26.1.70
Anlage zur- . Patentanmeldung
ROBERT BOSCH GfJBH, 7 Stuttgart T, Breitscheidsträße 4
Verfahren zur Herstellung von gasdurchlässigen, elektrolyt- : .
undurchlässigen Pollen für elektrochemische Zellen, insbesondere Brennstoffzellen'
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
von gasdurchlässigen, hydrophoben Folien aus Polytetrafluoräthylen (PTi1E) oder anderen fluorhaltigen Polymeren für elektrochemische Zellen, insbesondere Brennstoffzellen.
Es ist bekannt, daß poröse Polytetraflupräthylenfolien geringer
Dicke dadurch hergestellt werden können, daß man Polytetrafluorethylen
mit Porcnbildnern und geeigneten Flüssigkeiten zu einem
Teig verarbeitet, der zu Folien ausgewalzt und dann gesintert
wird. .
■ "■■-■ _.· ρ „
109835/1351
A ORIGINAL
A ORIGINAL
Robert Boson GmbH R. 9750 Pf/Ri
Stuttgart;
Aufgabe dov vorliegenden Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren
nir gasdurchlässige Folien zu entwickeln, dar. einfach
auszuführen ist und bei dem die Verluste klein gehalten
werden können; das Verfahren soll ferner die Herstellung von
Folien ermöglichen, die auch bei verhältnismäßig hohem hydrostatischem
Druck noch elektrolytundurchlässig sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß suspendierte
Poly te trafluorathylenteilchen oder suspendierte Teilchen
anderer i'luorhal tiger Polymerer elektrophoretisch auf Hilf3-elektroden
der gewünschten Form abgeschieden und die abgeschiedene Schicht nach Verdunsten des Suspensionsmittels gesintert
wird.
Soll die Cehicht auch bei höheren hydrostatischen Drücken
(p > 100 cm WB) elektrolytundurchlässig sein, so wird sie nach
dem Sintern gewalzt.
In manchen Fällen ist es günstig, die Schicht nach dem '.'falzen
erneut zu sintern; das ist vor allem dann der Fall, wenn man mit den hydrostatischen Drücken, bei denen die Schicht noch
elektrolytdicht sein soll, wesentlich über TjO cm WS hinausgeht,
wobei dann natürlich auch die Gasdurchlässigkeit kleiner
wird. Bei Verwendung von PTFE werden die Sintervorgänge bei Temperaturen zwischen 330 und 400 0C durchgeführt.
Als Suspennionsflüssigkeiten werden bei der elektrophoretischen
Abscheidung vorwiegend Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff,
Trichlorethylen oder auch Wasser verwendet.
In den folgenden Beispielen wird die Erfindung näher erläutert;
109835/ 1351 BAD ORlQiNAL
Robert Bosch GmbH / *· 9750
Stuttgart
200 g PTFE-Pulver werden in 4 1 Tetrachlorkohlenstoff mit Hilfe
eines Suspensionsrührers fein verteilt. In diese Suspension
werden zwei runde Hilfselektroden mit einem Durchmesser von 10 cm aus Edelstahlblech getaucht. Die einander gegenüberstehenden
Elektroden haben einen Abstand von 5 cm. Die Spannung
zwischen den Elektroden beträgt 20 kV, die Abscheidungszeit ca. fünf Sekunden. Die Suspension wird während des Abscheidens leicht
gerührt:. Die Anode mit der abgeschiedenen Schicht wird nach Verdampfen
des Hauptanteils des Tetrachlorkohlenstoffs (fünf Minuten
bei Raumtenperatur) bei 370 0C 45 Minuten lang im Wärmeluftschrank
gesintert. Die PTFE-Folie, die bei der gewählten Abscheidungszeit eine Dicke von ca. 150 yum hat, löst sich nun mühelos
von der Hilfselektrode. Diese Folie wird bei einem V/alzdruck von
ca, 100 kg/cm in einer Folienwalze gewalzt und dann nochmals
bei 380 0C 30 Minuten lang gesintert. Die .Folie ist bei einem
von einer 1,5 m hohen 6 n-KOH-Lösung erzeugten hydrostatischen
Druck von 190.cm WS über die gesamte Versuchsdauer von fünf Tagen
elektrolytundurchlässig.
100 g PTFE-Pulver v/erden in 4 1 Trichloräthylensuspendiert.
Als Anode dient eine 2 mm dicke, 100 cm groi3e Platte aus keramischem
Material, an deren Rückseite eine metallische Ableitung angebracht
ist. Die Spannung zwischen den in 5 cm Abstand voneinander befindlichen Elektroden ist ca. TO kV, die Abscheidungszeit
wiederum etwa fünf Sekunden. Keramikplatte und abgeschiedene Schicht werden bei 360 0C 30 Minuten gesintert und anschließend
in kaltem Wasser abgeschreckt. Dadurch erhält man eine sehr zähe und flexible Folie, die anschließend mit einem Walzdruck von ca.
100 kg/cm in einer Folienwalze gewalzt wird. Die so erhaltene
1093 25/13 51 ;
Robert Bosch OmbII . Γι. 9750 . Pf/Ri
Stuttgart
Folie int bei einem von einer 1,2 m hohen 4,in-HgSO,-Lösung
erzeugten hydrostatischen Druck- von 170 cm V1 1S über die gesamte
Versuchs'] auer von fünf Tagen elektrolyturidurchlässig.
Das erfindüngsgemäße Verfahren erlaubt es, in einfacher Weise
und praktisch ohne Verluste an Ausgan-;sinat er ial Folien aus
Polytetrafluoräthylen oder anderen fluorhaltigen Polymeren herzustellen, die trotz praktisch beliebiger, durch die Hilfselektrode
bestimmter Formen eine große Gleichmäßigkeit in ihrer Dicke aufweisen. Die Folien sind bei guter Flexibilität mechanisch
sehr stabil, porös, gasdurchlässig, aber elektrolytundurchlässig: Bei einem Überdruck von 0,5 at beträgt die Luft-
2 —1
durchlässigkeit 80 ml cm min , während die Elektrolytundurchlässigkeit
bis zu einem hydrostatischen Druck von ca. 200 cm WS
gewährleistet ist. Das sind die Eigenschaften, die man gerade
bei sogenannten selbstatmenden Gasdiffusionselektroden in Brennstoffzellen benötigt, weshalb sie bevorzugt auf diesem
Gebiet Verwendung finden.
109835/1351
Claims (4)
- Robert Bosch Π-inbH β. 975 Q ■ F£/BiStuttgart . ., : '\ Ansprüche - ■/1 .J Verfahren zur Herstellung von porösen, gasdurchlässigen hydrophoben EoIieη aus Polytetrafluoräthylen oder anderen fluorhaltigen Polymeren für elektrochemische Zellen/ insber sondere Brennstoffzellen, dadurch gekennzeichnet, daß suspendierte Polytetrafluoräthylenteilchen oder suspendierte Teilchen anderer fluorhaltiger Polymer er elektrophoret:'ach auf- | Hilfselektröden der gewünschten Porm abgeschieden und die abgeschiedene Schicht nach Verdunsten des Suspensionsmittels gesintert wird. .
- 2. Verfahren nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht nach dem Sintern gewalzt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht nach dem V/alzen gegebenenfalls erneut gesintert wird. >
- 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Suspensionsflüssigkeit Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Trichloräthylen oder auch Wasser verwendet wird. %BAD
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