[go: up one dir, main page]

DE1571743A1 - Electrodes and methods of making them - Google Patents

Electrodes and methods of making them

Info

Publication number
DE1571743A1
DE1571743A1 DE19661571743 DE1571743A DE1571743A1 DE 1571743 A1 DE1571743 A1 DE 1571743A1 DE 19661571743 DE19661571743 DE 19661571743 DE 1571743 A DE1571743 A DE 1571743A DE 1571743 A1 DE1571743 A1 DE 1571743A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
polymer
electrode
catalytic agent
calculated
metal
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
DE19661571743
Other languages
German (de)
Inventor
Pierre Montrouge Hamard
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.)
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
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 IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical IFP Energies Nouvelles IFPEN
Publication of DE1571743A1 publication Critical patent/DE1571743A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H01M4/96Carbon-based electrodes
    • 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

Landscapes

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

Description

Elektroden und Verfahren zu ihrer Herstellung.Electrodes and processes for their manufacture. B B SSSB B S SB S BB ίί^ SS-ί» B-BS BSSB BB S BSS BS &w«3S3BS SHBB B SSSB B S SB S BB ίί ^ SS-ί »B-BS BSSB BB S BSS BS & w« 3S3BS SHB

Die Erfindung betrifft Elektroden, insbesondere für Brennelemente für gasförmige oder gelöste Materialien, die aus einen Kohlenetoffgewebe bestehen, das von einer Mischung einer polymeren Substanz und einem katalytischen Mittel bedeckt ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung dieser Elektroden«The invention relates to electrodes, in particular for fuel assemblies for gaseous or dissolved materials, which consist of a carbon fabric covered by a mixture of a polymeric substance and a catalytic agent. The invention also relates to a method for producing these electrodes

Man hat bereits die Herstellung von Elektroden vorgeschlagen, die auß einer gefritteten Mischung einer polymeren Substanz und eines katalytiachen Mittels bestehen* Diese Mischung kann auf einem inerten Träger aufgebracht sein. Die Leistungen dieser Element« sind Im allgemeinen mäßig, aufgrund der mittelmäßigen elektrischen Leitfähigkeit des Gefügeβf und ihr mechanisches Verhalten ist ■chiθoht, außer wenn nan Metallgltter einarbeitet, die dazu bestimmt sind, The manufacture of electrodes has already been proposed which consist of a fritted mixture of a polymeric substance and a catalytic agent * This mixture can be applied to an inert carrier. The benefits of this element "are generally moderate, due to the mediocre electrical conductivity of Gefügeβ f and their mechanical behavior is ■ chiθoht unless incorporated nan Metallgltter that are intended

BADBATH

009883/1674009883/1674

den Strom zu sammeln und die Festigkeit der Elektroden au vergrößern.to collect the current and increase the strength of the electrodes.

Die Metallgitter stellten jedoch auch nicht völlig zufrieden.However, the metal grids were not entirely satisfactory either.

Ein guter Träger muß verschiedenen Forderungen entsprechen» insbesondere den folgenden:A good carrier must meet various requirements »in particular the following:

1) Er muß gegenüber den Elektrolyten widerstandsfähig sein» die im allgemeinen aus Säuren oder Basen in konzentrierter wässriger Lösung bestehen.1) It must be resistant to the electrolytes generally consist of acids or bases in concentrated aqueous solution.

2) Er muß in unbegrenzter Menge bei einem möglichst niedrigen Preis zur Verfügung stehen.2) It must be available in unlimited quantities at the lowest possible price.

Diese beiden Haupterforderniese sind schwierig in Übereinstimmung zu bringen, vor allem wenn man saure Medien verwendet» da dann nur seltene und teuere Metalle, wie Tantal, Niob, Wolfram und Platin angewendet werden können. Selbst im alkalischen Medium sind die Kosten der Träger, wie Nickel oder rostfreier Stahl, weit davon entfernt« -vernachlässigbar zu Bein,These two main requirements are difficult to match to bring, especially if you use acidic media »because then only rare and expensive metals such as tantalum, niobium, tungsten and Platinum can be applied. Even in the alkaline medium, the cost of carriers such as nickel or stainless steel is high removed from it "- negligible to leg,

3) Er muß eine beschleunigte und möglichst gleichmäßige Dispersion des katalytischen Bestandteiles erlauben, die notwendig ist, um eine erhöhte Aktivität pro Oberflächen iahe it iU halten.3) It must allow an accelerated and as uniform as possible dispersion of the catalytic component, which is necessary is to increase activity per surface iahe it iU keep.

BAD ORIGINAL 'BATH ORIGINAL '

4) Sr muß gegenüber der Masse, die er trägt, eine gute Adhäsion besitzen.4) Sr must have good adhesion to the mass it is bearing own.

Die metallischen Träger erfüllen, ganz gleioh in welcher Form, dieses dritte und vierte Erfordernis schlecht.The metallic supports, in whatever form, these third and fourth requirements bad.

5) Er nuß möglichst, bei bestimmten Anwendungen, biegsam sein, !fun sind aber sahireiche Metalle, selbst in Form feiner Gewebe, relativ sehr steif.5) If possible, it must be flexible for certain applications, ! fun are, however, sahi-rich metals, even in the form of fine fabrics, relatively very stiff.

Es wurde.nun gefunden, daß man bei der Verwendung eines Kohlenstoffgewebes als Träger Elektroden herstellen kann, die in befriedigender Weise die vorstehenden Erfordernisse erfüllen.It was now found that when a carbon fabric is used as the carrier, electrodes can be produced which meet the above requirements in a satisfactory manner.

Die Kohlenstoffgewebe werden im allgemeinen durch beschleunigtes Erhitzen, vorzugsweise in Abwesenheit von Luft, von aus organischen natürlichen, künstlichen oder synthetischen Fäden oder Fasern gebildeten Geweben hergestellt. Nach dem Erwärmen können die Gewebe mehr oder wenige* graphitiert sein.The carbon fabrics are generally accelerated by Heating, preferably in the absence of air, made of fabrics formed from organic natural, artificial or synthetic threads or fibers. After heating you can the fabric more or less * be graphitized.

Pie anfängliche Natur des Gewebes ist ohne große Bedeutung, da sie bei den bei der Hitzebehandlung angewendeten Temperaturen, beispielsweise 600 bis 9000C, in kohlenstoffhaltige Hassen umgewandelt werden.The initial nature of the tissue is of no great importance, since at the temperatures used in the heat treatment, for example 600 to 900 ° C., they are converted into carbon-containing hates.

009883/1674 bad009883/1674 bathroom

Als Beispiele können Gewebe aus leinen, Jute, Baumwolle, regenerierter Zellulose, Zelluloseacetat, Glykolpolyterephthalat oder Polycaprolactam erwähnt werden«As examples, fabrics made of linen, jute, cotton, regenerated cellulose, cellulose acetate, glycol polyterephthalate or Polycaprolactam are mentioned "

Pie verwendeten Gewebe enthalten vorteilhafterweise mindestens fünf Haschen, vorzugsweise mindestens 10 Maschen pro cm, ohne daß nach oben eine Grenze vorliegt» Ihre Dicke liegt unterhalb 2 nm, vorzugsweise unterhalb 0,5 mm. Kett- und Schußfäden bestehen vorteilhafterweise aus verdrillten Elementerfäserchen, wobei Jedes Päserchen einen Durchmesser unter 50 Mikron, vorzugsweise unter 10 Mikron, aufweist.Pie fabrics used advantageously contain at least five loops, preferably at least 10 loops per cm, without there is an upper limit »Its thickness is below 2 nm, preferably below 0.5 mm. The warp and weft threads advantageously consist of twisted element fibers, each Pebbles are less than 50 microns in diameter, preferably less than 10 microns.

Das erfindungsgemäSe Verfahren zur Herstellung von Elektroden besteht der Reihenfolge nach aus folgenden Schritten:The method according to the invention for the production of electrodes consists of the following steps in sequence:

1) Auf ein Kohlenetoffgewebe wird eine wässrige Dispersion aufgebracht, die im wesentlichen ein pulverförmiges katalytisches Mittel und ein pulverförmiges, normalerweise festes Polymerisat mit verschiedenen nebensächlichen Zusätzen enthält, und1) An aqueous dispersion is applied to a carbon fabric, which is essentially a powdery catalytic Contains agent and a powdery, normally solid polymer with various incidental additives, and

2) die sich ergebende Masse wird getrocknet und gefrittet.2) the resulting mass is dried and fried.

Unter einem katalytischen Mittel wird nicht nur ein ausgesprochener Hydrierungs- oder Oxydationskatalysator verstanden, sondern auch ein Vorläufer eines derartigen Katalysators, d.h. eine Ver-A catalytic agent is not only understood to mean a pronounced hydrogenation or oxidation catalyst, but rather also a precursor of such a catalyst, i.e. a

BAD OR/giNal 009883/1874 BAD OR / gi Nal 009883/1874

bindung, die nachher in bekannter Weise in den Katalysator umgewandelt werden kann, beispielsweise durch Hydrierung und/oder Erwärmen auf Temperaturen, die das Polymerisat aushält (auf Temperaturen unterhalb der Temperatur, bei der in bedeutendem Haß Zersetzung oder Schmelzen auftritt)o bond, which can subsequently be converted into the catalyst in a known manner, for example by hydrogenation and / or heating to temperatures that the polymer can withstand (to temperatures below the temperature at which decomposition or melting occurs in significant hatred) o

Als Beispiele katalytischer Mittel können die Metalle der Gruppe VIII des Periodischen Systems erwähnt werden» insbesondere die mit einer Atomzahl von mindestens 27 und höchstens 78, doho Nickel, Kobalt, die Metolle der Platin- und Palladiumgruppe, sowie die Metalle der Gruppe Ib9 d.h. Kupfer, Silber und Gold.Examples of catalytic agents, the metals of the group can be mentioned VIII of the Periodic System "in particular those with an atomic number of at least 27 and at most 78, d o h o nickel, cobalt, the Metolle of platinum and palladium, as well as the metals of group Ib 9 ie copper, silver and gold.

Die Metalle werden in reiner Form oder vorzugsweise in Form der Vorläufer verwendet, beispielsweise als Oxide, Carbonate, Hydroxyde, Sulfide, Selenide, Telluride, Boride, Molybdate, Wolframate, Vanadate, Chromite und allgemein aller Verbindungen dieser Metalle. The metals are in pure form or preferably in the form of Precursors used, for example as oxides, carbonates, hydroxides, sulfides, selenides, tellurides, borides, molybdates, tungstates, Vanadates, chromites and generally all compounds of these metals.

Ale Beispiele können aufgeführt werden:All examples can be given:

Platinschwarz, Palladiumschwarz, Iridium, reduziertes Kupfer, kolloidales Silber, Haney-Sllber, die Kupferoxide, Silberoxid, Nickeloxid, Nickelhydroxyd, Kobaltsulfid, Nickelborid, Kobaltmolybdat, Kupferchromit, Silberwolframst, Silbervanadat, Kobaltselenid, Silberselenid und Nickelcarbonat.Platinum black, palladium black, iridium, reduced copper, colloidal silver, Haney silver, the copper oxides, silver oxide, Nickel oxide, nickel hydroxide, cobalt sulfide, nickel boride, cobalt molybdate, Copper chromite, silver tungsten, silver vanadate, cobalt selenide, Silver selenide and nickel carbonate.

0Q9883/167A0Q9883 / 167A

Die Metalle oder die Metallverbindungen kunnen vorher auf einen pulyerförmigen leitenden Träger, wie Kohlenstoff, Graphit, nichtkataIytische Metallpulver der Metalle, beispielsweise Nickel oder Silber, aufgebracht werden.The metals or the metal compounds can previously a powdery conductive carrier such as carbon, graphite, non-catalytic metal powder of metals, for example Nickel or silver.

Die katalytischen Mittel werden ebenso wie das Polymeriaat vorzugsweise in möglichst feiner Form, beispielsweise in kolloidalem Zustand, verwendet. In Wasser unlösliche Mittel werden bevorzugt .The catalytic agents, as well as the polymer, are preferred used in the finest possible form, for example in a colloidal state. Water-insoluble agents are preferred .

Unter "in Wasser unlöslich" wird hier verstanden, daß sie in einer Menge von weniger als 1 pro 1000 Gewichtsteilen lößlich sind."Insoluble in water" is understood here to mean that they are in soluble in an amount less than 1 per 1000 parts by weight are.

Das !Polymere, das in pulverförmigem Zustand, vorzugsweise so fein wie möglich, oder in Form einer wässrigen kolloidalen Dispersion verwendet wird, wird vorzugsweise unter den Polymeren ausgewählt, die in Wasser unlöslich sind und eine gute chemische und thermische Inertheit aufweisen, da si« gegenüber im allgemeinen sauren und/oder basischen korrosiven Elektrolyten einerseits beständig sein und andererseits relativ hohe Temperaturen aushalten müssen* Eb werden deshalb Polymere mit einem Erweichungspunkt über 750C, vorzugsweise über 15O0O, bevorzugt.The polymer, which is used in powder form, preferably as fine as possible, or in the form of an aqueous colloidal dispersion, is preferably chosen from those polymers which are insoluble in water and have good chemical and thermal inertness generally acidic and / or basic corrosive electrolyte on the one hand must be resistant to withstand and on the other hand, relatively high temperatures are therefore Eb * polymers having a softening point above 75 0 C, preferably above 15O 0 O preferred.

Eb können insbesondere die chlorierten und besondere (alt fluo-Eb especially the chlorinated and special (old fluo-

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

rierten Polyolefine erwähnt werden, insbesondere Polytetrafluoräthylen, Polyhexafluorpropylen,. Polytrlfluorchloräthylen und ihre Mischpolymerisate. Weniger bevorzugte andere Polymerisate aifai Polypropylen, Polyäthylen und Polytrifluoräthylen.ized polyolefins are mentioned, in particular polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene. Polytrlfluorochloroethylene and their copolymers. Less preferred other polymers aifai Polypropylene, polyethylene and polytrifluoroethylene.

Sie wässrige Dispersion enthält vorzugsweise 0,1 bis 60 Polymeres und 0,1 bis 3Ö Gew.~5S katalytisches Mittel, berechnet als Metall.They aqueous dispersion preferably contains 0.1 to 60 polymer and 0.1 to 3 wt east. ~ 5S catalytic agent, calculated as metal.

Als Beispiele für fakultative Zusätze, die in der Suspension verwendet werden können, können Dispersionsmittel, Verdickungsmittel oder Gelierungsmittel für die wässrigen Medien, die Polymerisate sein können, erwähnt werden, beispielsweise Polyäthylenoxyde oder Polypropylenoxyde mit niederem Molekulargewicht, Carboxymethylzellulose oder andere modifizierte Zellulosen, Polyvinylalkohol, sowie die oberflächenaktiven Mittel zur Tiefenimprägnierung der Gewebe.As examples of optional additives that can be used in the suspension, dispersants, thickeners or gelling agents for the aqueous media, which can be polymers, can be mentioned, for example polyethylene oxides or polypropylene oxides with low molecular weight, carboxymethyl cellulose or other modified celluloses, polyvinyl alcohol, as well the surfactants for deep impregnation of the tissues.

Das Verfahren zur Hiederschlagung der wässrigen Dispersion des katalytischen Mittels und des polymeren Bindemittels kann sich in der Tiefe über die Geeamtdicke des Kohlenstoffgewebes erstrecken, es 1st jedoch wegen dem hydrophoben Charakter diesee Gewebes auch möglich, die katalytische Masse nur auf einer Oberfläche des Gewebes niederzuschlagen.The method for precipitating the aqueous dispersion of the catalytic agent and polymeric binder can extend in depth over the total thickness of the carbon fabric, However, it is also because of the hydrophobic character of this tissue possible to deposit the catalytic mass only on one surface of the fabric.

009883/1674009883/1674

Pur eine bessere Dispersion der Charge empfiehlt es sich, die in einen Rahmen gespannten Gewebe vorher mit reinem Wasser anzufeuchten.For a better dispersion of the batch, it is recommended that the in Moisten a frame stretched fabric with pure water beforehand.

Ist die fixierung nur auf einer Seite beabsichtigt, so kann man diese Seite vorher durch feines Zerstäuben von reinem destillierten Wasser vorzugsweise mit anschließender ÖUratenbehandlung anfeuchten, ist eine fixierung in der Tiefe beabsichtigt, tränkt man das Gewebe insgesamt und läßt danach abtropfen. Dann wird die katalytieche Dispersion vorzugsweise entweder durch Bürsten oder durch Zerstäuben auf die angefeuchtete Seite(n) aufgebracht.If you only want to fix it on one side, you can this side beforehand by finely atomizing pure distilled water, preferably with subsequent oil treatment moisten, if you intend to fix it in depth, soak the fabric as a whole and then let it drip off. Then it will be the catalytic dispersion is preferably applied to the moistened side (s) either by brushing or by atomization.

Die Verfestigung des Katalysatorniederschlages auf den Pasern wird durchgeführt, indem das Gewebe zuerst getrocknet wird, dann wird es auf eine Temperatur gebracht, die ausreicht, die Bindemittel zu fritten, wobei diese Temperatur von dem Polymeren abhängt und im allgemeinen über 1500C und im Falle der polyhalogenierten Polymeren beispielsweise in der Größenordnung von 250 bis 3500C liegt. Man arbeitet vorzugsweise in einer inerten Atmosphäre, beispielsweise unter Stickstoff und Wasserstoff. Eine reduzierende Atmosphäre ist notwendig, wenn man eine Reduktion der Metallverbindungen beispielsweise der Silberoxyde, erreichen will·The solidification of the catalyst precipitate on the parsers are carried out by the fabric is first dried, then it is brought to a temperature sufficient to frit the binder, this temperature depends on the polymer and generally above 150 0 C and in the case the polyhalogenated polymer is for example in the order of 250 to 350 0 C. It is preferable to work in an inert atmosphere, for example under nitrogen and hydrogen. A reducing atmosphere is necessary if you want to reduce the metal compounds, for example the silver oxides.

Bs ist klar, daß die Temperatur unterhalb der Temperatur litgen ttuß, bei der Zersetzung oder merkliches Schmelzen des Polymeren eintritt.It is clear that the temperature is litgen below the temperature must, upon decomposition or appreciable melting of the polymer entry.

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

Q09883/1674Q09883 / 1674

=J Q — = J Q -

Die Behandlung kann durch eine Kalandrierung der Elektrode in der Kälte vervollständigt werden«.The treatment can be carried out by calendering the electrode in to be completed by the cold «.

Sie endgültigen Elektroden enthalten gewöhnlich 0,1 bis 300 g, vorzugsweise 1 bis 100 g, katalytisches Mittel, berechnet als Metallgewicht, und 0,05 bis 100 g, vorzugsweise 0,5 bis 20 g, Polymeres pro m Oberfläche, d,h» der Gehalt an katalytischem Mittel, berechnet als Metall, liegt gewöhnlich bei 0,1 bis 60 Gewe~#, vorzugsweise 1 bis 50 Gew.=$, und der Gehalt an Polymerem liegt bei 0,05 bis 20 Gew.-^9 vorzugsweise 0,5 bis 10 Gew.-#.The final electrodes usually contain 0.1 to 300 g, preferably 1 to 100 g, of catalytic agent, calculated as metal weight, and 0.05 to 100 g, preferably 0.5 to 20 g, of polymer per square meter of surface, d, h » the content of the catalytic agent, calculated as metal, is usually from 0.1 to 60 wt ~ # e, preferably 1 to 50 wt. = $, and the polymer content is from 0.05 to 20 wt .- ^ 9 preferably 0.5 to 10 wt. #.

Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung weiter veranschaulichen, ohne sie zu beschranken,The following examples are intended to further illustrate the present invention without limiting it,

Beispiel 1example 1

2 g feinverteiltes Platinschwarz werden trocken mit 0,2 g kolloidaler Kieselerde (inertes Verdünnungsmittel) gemischt. Ea werden 10 cnr destilliertes Wasßer und dann 0,4 cnr einer wässrigen Polytetrafluoräthylensuopension, eingestellt auf 60 #, zugegeben. Diese Zusammensetzung wird durch Zerstäuben auf einem Graphitgewebe von 20 χ 20 cm, das auf einer Seite befeuchtet ist, verteilt« Dieses Gewebe hat eine Dicke von 0j,2 min, enthält 11 Maschen pro2 g of finely divided platinum black become dry with 0.2 g of colloidal Silica (inert diluent) mixed. Ea 10 cnr of distilled water and then 0.4 cnr of an aqueous polytetrafluoroethylene suspension, set to 60 #, added. This composition is made by spraying on a graphite cloth of 20 χ 20 cm, which is moistened on one side, distributed « This fabric has a thickness of 0j, 2 min, contains 11 stitches each

ρ
cm und wiegt 120 g pro m , DJe Fäserchen haben einen Durchmesser zwischen 5 und 10 Mikron,
ρ
cm and weighs 120 g per m, the fibrils have a diameter between 5 and 10 microns,

009883/1674009883/1674

~ 10 ~~ 10 ~

Nach dem Trocknen und einetündigem Erhitzen auf 3000C In einem Ofen unter einem waeserstoffhaltigen Stickstoffstrom wird etae After drying and heating at 300 einetündigem 0 C in an oven under a stream of nitrogen waeserstoffhaltigen is ETAE

Elektrode erhalten, die 5 mg Platin pro cm enthält.Obtained electrode containing 5 mg platinum per cm.

Bei der Prüfung in einem Halbelement mit ?,7 molarer Schwefelsäure als Elektrolyten zeigt die als Ytasserstoffelektrode verwendete Elektrode bei der Stromabgabe Null ein Potential von +15 Millivolt, bezogen auf die Normalwasserstoffelektrode, und gibt im Betrieb 100 Milliampere pro cm mit einer Polarisation von 25 Millivolt ab. Verwendet man die Elektrode im gleichen Elektrolyten als Sauerstoffelektrode, zeigt sie ein Potential bei einer Htroraabgabe Null von +800 Millivolt, bezogen auf die Normalwaeoerstoffelektrode, und gibt im Betrieb 100 Milliampere pro cm mi"*; einer Polarisation von 140 Millivolt ab.When testing in a half-element with? .7 molar sulfuric acid as the electrolyte, the electrode used as the hydrogen electrode shows a potential of +15 millivolts, based on the normal hydrogen electrode, when the current is zero, and gives 100 milliamps per cm with a polarization of 25 millivolts away. If the electrode is used in the same electrolyte as the oxygen electrode, it shows a potential with a zero Htrora output of +800 millivolts, based on the normal hydrogen electrode, and emits 100 milliamps per cm mi "*; a polarization of 140 millivolts when in operation.

Bei der Prüfung in einem Halbelement mit 6 molarer Kalilauge als Elektrolyten zeigt die als Wasserstoffelektrode verwendete Elektrode ein Potential bei einer Stromabgabe Null von -875 Millivolt, bezogen auf die Normalwasserstoffelektrode, und gibt imWhen tested in a half-element with 6 molar potassium hydroxide solution as the electrolyte, the electrode used as the hydrogen electrode shows a potential at zero current output of -875 millivolts, based on the standard hydrogen electrode, and gives im

Betrieb 100 Milliampere pro cm mit einer Polarisation von 120 Millivolt ab. Verwendet man die Elektrode im gleichen Elektrolyten als Sauerstoffelektrode, gibt sie im Betrieb 100 MilliampereOperate 100 milliamps per cm with a polarization of 120 Millivolts. If the electrode is used in the same electrolyte as the oxygen electrode, it gives 100 milliamps during operation

pro cn beim Potential Null ab, bezogen auf die Normalwasserstoff elektrode,,per cn at zero potential, based on normal hydrogen electrode,,

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

009883/1674009883/1674

Beispiel 2Example 2

•χ• χ

1,2 g platiniorte Kohle mit 5 f> Platin werden zu 2 cnr Wasser» θ cur einer wässrigen Lösung mit 0,5 Polyvinylalkohol und 0,5 om einer Polytetrafluoräthylensuspenaion, eingestellt auf 60 #, gegeben. Diese Zuoammensewzung wird mit der Bürste auf einem Graphitgewebe von PO χ 20 cm, as mit dem von Beispiel 1 identisch und dae auf einer Seite befeuchtet ist, verteilt· Nach dem Trocknen und dem einstündigen. Erhitzen tinter wasßerstoffhaltigem Stickstoff auf 3000C und anschließendes Kalandrieren wird eine Elektrode erhalten, die trotz des sehr geringen Platingehaltes von 0,15 mg/om befriedigende Eigenschaften besitzt.1.2 g of platinized charcoal places with 5 f> platinum to 2 cnr water "θ cur an aqueous solution containing 0.5 i · polyvinyl alcohol and 0.5 om a Polytetrafluoräthylensuspenaion set to # 60 added. This composition is spread with a brush on a graphite fabric of PO 20 cm, as is identical to that of Example 1 and since it is moistened on one side. After drying and one hour. Heating tinter wasßerstoffhaltigem nitrogen to 300 0 C, and then calendering is obtained an electrode having despite the very low platinum content of 0.15 mg / om satisfactory properties.

Bei der Prüfung in einem Halbelement mit 3t7 molarer Schwefelsäure als Elektrolyten, wobei die Elektrode als Wasaerstoffelektrode verwendet wird, Keigt sie ein Potential bei einer Stromabgabe Null von +20 Millivolt, bezogen auf die Normalwasserstoffelektrode, und gibt im Betrieb 100 Milliampere pro cm2 beim Potential +80 Millivolt ab, Verwendet man die gleiche Elektrode als Sauerstoffelektrode, so zeigt sie ein Potential bei einer Stromabgabe Null von +750 Millivolt, bezogen auf die Normalwasserstoffelektrode« und gibt 50 Milliampere mit einer Polarisation von 150 Millivolt ab.When testing in a half-element with 3 t 7 molar sulfuric acid as the electrolyte, the electrode being used as a hydrogen electrode, it has a potential with a current output of zero of +20 millivolts, based on the normal hydrogen electrode, and gives 100 milliamps per cm 2 in operation If the same electrode is used as the oxygen electrode, it shows a potential of +750 millivolts with a current output of zero, based on the normal hydrogen electrode, and emits 50 milliamps with a polarization of 150 millivolts.

Bei der Prüfung in einem Halbelement mit 6 molarer Kalilaug« als Elektrolyten, wobei die Elektrode als Wasserstoffelektrode verwendet wird, zeigt sie ein Potential bei der Stromabgabe Null vonWhen testing in a half-element with 6 molar potassium hydroxide «as Electrolyte, the electrode being used as a hydrogen electrode, it exhibits a potential of zero current delivery

009883/187 4009883/187 4

-850 Millivolt, bezogen auf die Normalwasserstoffelektrode, für eine einfach im Ofen erhitzte Probe, für eine kalandrierte Probe ergeben eich -800 Millivolt. In beiden Fällen wird die Abgabe im Betrieb von 100 Milliampere pro cm2 beim Potential von -725 Millivolt erreicht. Bei der Anwendung als Sauerstoffelektrode im gleichen Elektrolyten geben die Elektroden im Betrieb 100 Milliampere pro cm2 bei einem Potential von »100 Millivolt bzw. -75 Millivolt ab, bezogen auf die Normalwaeserstoffelektrode.-850 millivolts, based on the normal hydrogen electrode, for a sample simply heated in the oven, for a calendered sample this equates to -800 millivolts. In both cases, the output during operation of 100 milliamps per cm 2 is achieved at a potential of -725 millivolts. When used as an oxygen electrode in the same electrolyte, the electrodes emit 100 milliamps per cm 2 at a potential of »100 millivolts or -75 millivolts, based on the normal hydrogen electrode.

Beispiel 3Example 3

3 g feinverteiltes Silberoxyd und 0,3 g kolloidale Kieselerde werden trocken innig vermischt, Zu den sich ergebenden Pulver werden 5 cnr einer wässrigen Lösung mit 0,5 # Polyvinylalkohol, 5 cnr destilliertes Wasser und 0,6 cnr einer 60#-lgen Polytetrafluoräthylensuspenoion gegeben. Das Grophitgewebe, das mit dem von Beispiel 1 identisch ist, wird vorher in seiner ganzen Dicke durch Eintauchen in destilliertes Wasser vollständig befeuchtet, dann wird sorgfältig abtropfen und das überschüssige Wasser wird verdampfen gelassen»3 g of finely divided silver oxide and 0.3 g of colloidal silica are intimately mixed dry, to the resulting powder 5 cnr of an aqueous solution containing 0.5 # polyvinyl alcohol, 5 cnr distilled water and 0.6 cm of a 60 # -lgen polytetrafluoroethylene suspension given. The grophite fabric that is associated with that of Example 1 is identical, is previously through in its entire thickness Immerse in distilled water completely moistened, then carefully drain and the excess water will evaporate calmly"

Die so erhaltene Masse wird mit der Bürste auf eine der Seiten dee Gewebes aufgebracht und dringt tief in dieses ein, wobei diese auf der Rückseite gering austritt, der Hauptteil der Masse jedoch in der Dicke der Schicht verbleibt.The mass obtained in this way is brushed onto one of the sides Tissue applied and penetrates deep into this, with this emerging slightly on the back, but the main part of the mass remains in the thickness of the layer.

BAD ORIGINAL 009883/1674 BATH ORIGINAL 009883/1674

Haoh dem Trocken und sweistundigen Erhitzen unter waeserstoffhaltigem Stickstoff auf 300°0 wird eine Elektrode mit Silberoxyd er~After drying and heating for two hours under hydrogen-containing nitrogen at 300 ° C., an electrode with silver oxide is made

• 2
halten, die 7 mg Silber pro cm enthält.
• 2
hold, which contains 7 mg of silver per cm.

Bei der Prüfung in einem Halbelement mit 6n-Kalilauge als Elektrolyten, wobei die Elektrode ale Sauerstoffelektrode wirkt, zeigt sie ein Potential bei der Stromabgabe Hüll von +175 mV, bezogen auf die Norma!wasserstoffelektrode und eine Abgabe im Betrieb von 50 mA mit einer Polarisation von 200 Millivolt.When testing in a half-element with 6N potassium hydroxide solution as the electrolyte, the electrode acting as an oxygen electrode, shows it has a potential at the current output envelope of +175 mV, based on the standard hydrogen electrode and an output during operation of 50 mA with a polarization of 200 millivolts.

Beispiel 4Example 4

6g auf eine Korngröße in der Größenordnung von 1 bis 5 Mikron pulverisierter Graphit werden mit 1 g kolloidalem Silber nach dem folgenden Verfahren imprägniert: Sas kolloidale Silber wird in 1 ltr Waaser dispergiert, durch einige Tropfen Salpetersäure niedergeschlagen, auf dem Filter gewaschen und der nicht getrocknete Filterkuchen wird in 50 enr Methanol dispergiert. Diese Dispersion wird suf den Graphit gegossen und das vereinigte Gemisch wird im Heizschrank eingedampft und dann unter einer Stlckstoffatmosphä re, die 5 VoI,-Ji Wasserstoff enthält, auf 5000C erhitzt.6g of graphite powdered to a grain size on the order of 1 to 5 microns is impregnated with 1 g of colloidal silver according to the following procedure: Sas colloidal silver is dispersed in 1 liter of waaser, precipitated by a few drops of nitric acid, washed on the filter and the undried The filter cake is dispersed in 50 enr methanol. This dispersion is poured suf the graphite and the combined mixture is evaporated in an oven and then re under a Stlckstoffatmosphä that VoI 5, contains -Ji hydrogen, heated to 500 0 C.

Zu dem so erhaltenen Pulver werden 20 ear Wasser, 20 ©nr einer wässrigen Lösung mit 2 Gew.-^ Polyvinylalkohol und dann 2 cm' einer 50 Gew.-^igen wässrigen Suspension von Tetrafluoräthylen/Hexafluor-To the powder obtained in this way, 20 ears of water, 20 © nr one aqueous solution with 2 wt .- ^ polyvinyl alcohol and then 2 cm 'one 50 wt .- ^ aqueous suspension of tetrafluoroethylene / hexafluoro

009883/1674009883/1674

propylen-Mischpolymerisat gegeben. Diese Zusammensetzung wird
auf ein Graphitgewebe aufgestäubt, das vorher durch und durch befeuchtet worden ist. Die Auflege an pulverisiertem silberhaltigen Graphit macht 60 g/m aus, gemessen nach dem Trocknen.
given propylene copolymer. This composition will
dusted onto a graphite fabric that has been thoroughly moistened beforehand. The application of powdered graphite containing silver amounts to 60 g / m, measured after drying.

Die Elektrode wird getrocknet und unter Stickstoff, der 5
Wasserstoff enthält, eine Stunde auf 25O0C erhitzt.
The electrode is dried and under nitrogen, the 5th
Contains hydrogen, heated to 250 0 C for one hour.

Bei der Prüfung in einem Halbelement mit 6n-KaIilauge als Elektrolyten, wobei die Elektrode als Saueratoffelektrode verwendet wird, zeigt sie ein Potential bei einer Stromabgabe Null von
«125 Millivolt, bezogen auf die Normalwaβseretoffelektrode, und gibt im Betrieb 300 Milliampere pro cm bei einem Potential von -200 Millivolt ab.
When tested in a half-element with 6N caustic soda as the electrolyte, the electrode being used as an oxygen electrode, it shows a potential with a current output of zero
«125 millivolts, based on the normal waβseretoffelectrode, and emits 300 milliamps per cm at a potential of -200 millivolts when in operation.

SAD ORIGINALSAD ORIGINAL

009883/1674009883/1674

Claims (8)

PatentansprücheClaims 1. Elektrode, insbesondere für Brennelemente, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen dünnen Träger enthält, der aus einem Gewebe von Kohlenst of fäden besteht, der mindestens auf einer Oberfläche mit einer gefritteten Mischung eines normalerweise festen Polymeren und eines katalytischen Mittels bedeckt ist.1. Electrode, in particular for fuel assemblies, characterized in that that it contains a thin carrier, which consists of a fabric of carbon threads of at least one Surface is covered with a fritted mixture of a normally solid polymer and a catalytic agent. 2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie2. Electrode according to claim 1, characterized in that it 0,1 bis 300 g katalytisches Mittel, berechnet als Metallgewicht,0.1 to 300 g catalytic agent, calculated as metal weight, ο
und 0,05 bis 100 g Polymeres pro m Oberfläche enthält.
ο
and contains 0.05 to 100 grams of polymer per square meter of surface area.
3. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie 1 bis 100 g katalytisches Mittel, berechnet als Metallgewicht, und 0,5 bis 20 g Polymeres pro m Oberfläche enthält.3. Electrode according to claim 1, characterized in that it contains 1 to 100 g of catalytic agent, calculated as metal weight, and contains 0.5 to 20 g of polymer per square meter of surface area. 4. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,1 bis 60 Gew.-5t katalytisches Mittel, berechnet als Metall, und 0,05 bia 20 Gew.-# Polymeres enthält.4. Electrode according to claim 1, characterized in that it contains 0.1 to 60 wt. 5t catalytic agent, calculated as metal, and 0.05 to 20 wt% polymer. 5. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie5. Electrode according to claim 1, characterized in that it 1 bis 50 Gew.-^ katalytisches Mittel, berechnet als Metall, und 0,5 bie 10 Gew.-^ Polymeres enthält ο1 to 50 wt .- ^ catalytic agent calculated as metal, and 0.5 to 10 wt .- ^ polymer contains ο 009883/1674009883/1674 6. Verfahren but Herstellung von Elektroden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zuerst auf ein Kohlenstoffgewebe eine wässrige Dispersion» die ein pulverförmiges katalytisches Mittel und ein pulverförmiges normalerweise festes Polymeres enthält, aufbringt, die sich ergebende Hasse denn trocknet und frittet.6. Process but production of electrodes according to claim 1, characterized in that one first looks at a carbon fabric an aqueous dispersion containing a powdery catalytic agent and a powdery normally solid polymer is applied, the resulting hasse then dries and fries. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dall die wässrige Dispersion 0,1 bis 60 Gew.-^ Polymeres und 0,1 bis 50 Gew.-# katalytisches Mittel, berechnet als Metall, enthält».7. The method according to claim 6, characterized in that the aqueous dispersion 0.1 to 60 wt .- ^ polymer and 0.1 to 50 Weight # catalytic agent calculated as metal contains ». 8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Dispersion gleichzeitig ein.Verdickungsmittel enthält.8. The method according to claim 6, characterized in that the aqueous dispersion at the same time. Contains thickener. 9» Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das kataIytische Mittel aus der Gruppe Ib oder aus den Elementen mit den Atomnummern von 27 bis 78 der Gruppe VIII des Periodischen Systems gewählt wird»9 »Method according to claim 6, characterized in that the catalytic agents from group Ib or from the elements with the atomic numbers from 27 to 78 of group VIII of the periodic table is selected » Λ « Λ « * BAD ORIGINAL Λ « Λ « * BAD ORIGINAL 009883/1674009883/1674
DE19661571743 1965-12-16 1966-12-13 Electrodes and methods of making them Pending DE1571743A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR42602A FR1499879A (en) 1965-12-16 1965-12-16 New fuel cell electrodes and their manufacturing process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1571743A1 true DE1571743A1 (en) 1971-01-14

Family

ID=8595827

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19661571743 Pending DE1571743A1 (en) 1965-12-16 1966-12-13 Electrodes and methods of making them

Country Status (4)

Country Link
BE (1) BE691129A (en)
DE (1) DE1571743A1 (en)
FR (1) FR1499879A (en)
GB (1) GB1158580A (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2214974B1 (en) * 1973-01-24 1976-11-05 Alsthom
US3972735A (en) * 1974-02-15 1976-08-03 United Technologies Corporation Method for making electrodes for electrochemical cells
US4017663A (en) * 1974-02-15 1977-04-12 United Technologies Corporation Electrodes for electrochemical cells
US4293396A (en) * 1979-09-27 1981-10-06 Prototech Company Thin carbon-cloth-based electrocatalytic gas diffusion electrodes, and electrochemical cells comprising the same
US4248682A (en) * 1979-09-27 1981-02-03 Prototech Company Carbon-cloth-based electrocatalytic gas diffusion electrodes, assembly and electrochemical cells comprising the same
KR930000425B1 (en) * 1984-10-17 1993-01-21 가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼 Flexible fuel cell electrode plate
EP0942482B1 (en) * 1996-02-28 2001-11-21 Johnson Matthey Public Limited Company Use of catalytically active gas diffusion electrodes comprising a nonwoven fibrous structure in a Direct Methanol Fuel Cell
US6103077A (en) * 1998-01-02 2000-08-15 De Nora S.P.A. Structures and methods of manufacture for gas diffusion electrodes and electrode components

Also Published As

Publication number Publication date
FR1499879A (en) 1967-11-03
GB1158580A (en) 1969-07-16
BE691129A (en) 1967-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017222459B4 (en) METHOD FOR PRODUCING A PT ALLOY CATALYST USING OZONE AND A PROTECTIVE COATING OF A CARBON LAYER
DE60208262T2 (en) Process for producing an anode catalyst for fuel cells
DE3623686C2 (en)
DE68908042T2 (en) Electrocatalyst consisting of a platinum alloy on a support.
DE69102365T2 (en) Electrocatalyst consisting of a quaternary platinum alloy on a support.
DE2926614A1 (en) METHOD FOR PRODUCING A FINE DISTRIBUTED ALLOY FROM PRECIOUS METAL AND VANADIUM, CATALYST MADE THEREOF AND THE CATODE MADE THEREOF
DE2926613A1 (en) FUEL CELL CATODE
CH659956A5 (en) THREE-MATERIAL METAL ALLOY CATALYST AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF.
DE3643332A1 (en) ELECTRIC CATALYST WITH A PLATINUM-COPPER ALLOY AND AN ACID ELECTROLYT FUEL CELL ELECTRODE CONTAINING SUCH A CATALYST
DE102008023781A1 (en) Preparing porous, carbon and titanium oxide containing particles, useful in carrier catalyst for fuel cells, comprises forming dispersion from carbonizable polymer, surfactant and titanium alkoxide in fluid medium; evaporating; and heating
CH645037A5 (en) METHOD FOR PRODUCING ALLOY AND NON-PRECIOUS ALLOY CATALYSTS.
DE2328050C3 (en) Catalyst for fuel electrodes of fuel elements
DE2500302A1 (en) NEW FUEL CELL ELECTRODES AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME
DE2119702A1 (en) Catalytically active substances with a perovskite structure
DE10242911A1 (en) Electrode catalyst for fuel cell and method for its production
DE112007002462T5 (en) Catalyst carrier for a fuel cell
DE102020216592A1 (en) CATALYST AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME
EP2379782B1 (en) Electrochemical method for reducing molecular oxygen
DE102020126795A1 (en) Oxygen evolution catalyst, production and use thereof, membrane electrode assembly and fuel cell or electrolytic cell
DE1571743A1 (en) Electrodes and methods of making them
DE2924678A1 (en) ELECTRODE CATALYST FOR A FUEL ELEMENT
DE3780075T2 (en) LOW-VOLTAGE ELECTRODES FOR ALKALINE ELECTROLYTE.
DE1217469B (en) Process for the formation of a protective oxide on the active surface of a positive nickel electrode in a fuel element
DE1671826C3 (en) Fuel electrode
DE102007056352B4 (en) Process for the production of electrode catalyst material mixtures for fuel cells