[go: up one dir, main page]

RU2172542C2 - Способ непрерывного получения соединения "мембрана-электроды" - Google Patents

Способ непрерывного получения соединения "мембрана-электроды" Download PDF

Info

Publication number
RU2172542C2
RU2172542C2 RU98113858/09A RU98113858A RU2172542C2 RU 2172542 C2 RU2172542 C2 RU 2172542C2 RU 98113858/09 A RU98113858/09 A RU 98113858/09A RU 98113858 A RU98113858 A RU 98113858A RU 2172542 C2 RU2172542 C2 RU 2172542C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
membrane
ion
contact material
laminate
components
Prior art date
Application number
RU98113858/09A
Other languages
English (en)
Other versions
RU98113858A (ru
Inventor
Харальд БЕНСЕЛЬ (DE)
Харальд БЕНСЕЛЬ
Йоахим КЛАУСС (DE)
Йоахим Клаусс
Грегор ДЕККЕРС (DE)
Грегор ДЕККЕРС
Георг ФРАНК (DE)
Георг ФРАНК
Арнольд ШНЕЛЛЕР (DE)
Арнольд ШНЕЛЛЕР
Хельмут ВИТТЕЛЕР (DE)
Хельмут Виттелер
Мике РЕММЛЕР (DE)
Мике РЕММЛЕР
Михель ХАЙНЕ (DE)
Михель Хайне
Original Assignee
Желанезе Вентурес Гмбх
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7781202&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RU2172542(C2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Желанезе Вентурес Гмбх filed Critical Желанезе Вентурес Гмбх
Publication of RU98113858A publication Critical patent/RU98113858A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2172542C2 publication Critical patent/RU2172542C2/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/92—Metals of platinum group
    • H01M4/925—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers
    • H01M4/926—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers on carbon or graphite
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
    • C25B9/23—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms comprising ion-exchange membranes in or on which electrode material is embedded
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/92—Metals of platinum group
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0213—Gas-impermeable carbon-containing materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/1023—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having only carbon, e.g. polyarylenes, polystyrenes or polybutadiene-styrenes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/1025—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having only carbon and oxygen, e.g. polyethers, sulfonated polyetheretherketones [S-PEEK], sulfonated polysaccharides, sulfonated celluloses or sulfonated polyesters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/1027—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having carbon, oxygen and other atoms, e.g. sulfonated polyethersulfones [S-PES]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/103—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having nitrogen, e.g. sulfonated polybenzimidazoles [S-PBI], polybenzimidazoles with phosphoric acid, sulfonated polyamides [S-PA] or sulfonated polyphosphazenes [S-PPh]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/1032—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having sulfur, e.g. sulfonated-polyethersulfones [S-PES]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1039—Polymeric electrolyte materials halogenated, e.g. sulfonated polyvinylidene fluorides
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y—GENERAL 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/10—Methods of surface bonding and/or assembly therefor
    • Y10T156/1052—Methods of surface bonding and/or assembly therefor with cutting, punching, tearing or severing
    • Y10T156/1084—Methods of surface bonding and/or assembly therefor with cutting, punching, tearing or severing of continuous or running length bonded web

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способам изготовления составляющих топливного элемента. Согласно изобретению способ получения ламинатов, содержащих по меньшей мере одну центрально расположенную ионопроводящую мембрану, соединенную с возможностью электропроводимости посредством по меньшей мере одной значительной части своих обеих, противоположно расположенных плоских сторон по меньшей мере с одним каталитически активным веществом и по меньшей мере с одним плоским, газопроницаемым, контактным материалом с электронной проводимостью, при котором соединение по меньшей мере двух из названных компонентов выполнено ламинированием. Способ отличается тем, что соединение ионопроводящей мембраны, каталитически активного вещества и контактного материала с электронной проводимостью между собой проводят непрерывно. С помощью устройств перемещения и подачи ионопроводящая мембрана сводится вместе по меньшей мере с контактными материалом с электронной проводимостью с обеспечением точного позиционирования и оба компонента путем сжатия ламинируются и соединяются между собой. Предел отклонения общего сопротивления ламинатов, полученных способом, согласно изобретению, составляет ± 10%. Ламинаты пригодны, в частности, для использования в топливных элементах или электролизерах. Техническим результатом изобретения является повышение производительности и снижение стоимости производства. 3 с. и 25 з.п.ф-лы, 11 ил.

Description

Топливные элементы представляют собой электрохимические системы, способные превращать химическую энергию в электрохимическую. Так, например, в водородно-кислородном топливном элементе эти газы преобразуются в воду с выделением электроэнергии.
Топливные элементы состоят из системы, образованной несколькими элементами "мембрана-электроды", разделенными биполярными пластинами, из так называемой сборки (Stack), причем элементы "мембрана-электроды" (MEA) в свою очередь состоят из двух каталитически активных электродов, предназначенных для электрохимического преобразования химических веществ, ионопроводяющего электролита между электродами для передачи заряда. Биполярные пластины используются для разделения газовых камер и для электрического подключения отдельных топливных элементов. В топливных элементах более современной конструкции, используемых в условиях низких температур, применяются не жидкие электролиты, а проводящие полимерные ионитные мембраны (полимерные твердые электролиты).
Наиболее обнадеживающими в настоящее время способами изготовления элементов "мембрана-электроды" являются пропитка и Casting, к которым примыкает и способ горячего прессования компонентов.
При пропитке растворенный твердый электролит кистью наносят на электродную поверхность или напыляют в виде эмульсии посредством рабочего газа; электролит способен проникать внутрь пористой системы на несколько микрон. После этого подготовленные электроды спрессовывают с подогревом до сплавления с ними электродной мембраны. Такой способ получения элементов "мембрана- электроды" раскрыт, например, в заявке США А-5 211984, в которой на катионную мембрану наносится покрытие из катионитного раствора, в котором во взвешенном состоянии находится платиновый катализатор. Такой способ также известен и называется способом "Ink" (нанесение покрытия).
При способе "Casting" растворенный твердый электролит смешивают с каталитическим материалом и при необходимости с материалом, обеспечивающим водоотталкивающие свойства, например, политетрафторэтиленом, для получения пасты. Эту пасту наносят либо сначала на подложку, либо непосредственно намазывают на мембрану и затем спрессовывают с ней горячим способом с тем, чтобы уменьшить до минимума контактное сопротивление на переходных участках между мембраной и слоями из твердого электролита внутри пасты или на электроде.
Другой способ получения электродно-мембранных композитных материалов из образующего серединную часть ионитного материала и электродов, контактирующих с ним на обеих сторонах, для применения в топливных элементах описан в заявке ФРГ С-42 41 150. Ионитный материал получают в этом случае из гомо- или сополимеров, содержащих, по меньшей мере, один растворимый в растворителе, диссоциируемый на ионы радикал.
Все способы изготовления газодиффузионных электродов с полимерными мембранами требуют проведения многочисленных, большей частью ручных и трудно автоматизируемых технологических операций. То, что при лабораторных экспериментах оказывается приемлемым, в промышленном масштабе применения часто вызывает непреодолимые трудности, прежде всего из-за большой стоимости.
Несмотря на то, что топливные элементы уже находят свое применение в космической технике, повсеместное коммерческое использование, например, в автомобильной промышленности в ближайшее время не предвидится, поскольку издержки на производство, в частности, элементов "мембрана-электроды" и на их основе топливных элементов на несколько порядков превышают затраты на традиционные двигатели внутреннего сгорания. Также и для целей децентрализованного энергоснабжения имеющиеся в настоящее время топливные элементы являются слишком дорогими, например, по сравнению с мазутным или газовым отоплением или дизельными агрегатами.
При использовании в автомобиле топливных элементов в сочетании с электроприводом, напротив, создается новая концепция привода, характеризующаяся некоторыми преимуществами. Так, при использовании топливного элемента, работающего, например, на водороде и кислороде, в автомобиле отсутствуют выбросы вредных веществ, а выбросы по всей цепочке преобразования энергии ниже по сравнению с другими автомобильными приводными системами. Кроме того заметно выше общий КПД при соотнесении с первичной энергией. Применение топливных элементов в автомобильной промышленности могло бы внести заметный вклад в снижение выбросов вредных веществ транспортными средствами и потребление энергетических ресурсов.
В связи с этим возникла задача создать способ получения ламинатов, в частности элементов "мембрана-электроды", пригодных для использования в топливных элементах, при котором издержки производства и производительность отвечают требованиям пользователей.
Настоящее изобретение решает данную задачу за счет создания способа получения ламинатов, т. е. композитных материалов, получаемых соединением между собой по меньшей мере двух компонентов, в частности элементов "мембрана-электроды", содержащих по меньшей мере одну, расположенную в середине, ионопроводящую мембрану, которая большей частью (>50%) своих обеих противолежащих боковых плоских сторон контактирует по меньшей мере с одним каталитически активным веществом и по меньшей мере с одним плоским, газопроницаемым контактным материалом с электронной проводимостью, и в которых посредством ламинирования соединены между собой по меньшей мере два из упомянутых компонентов. Способ отличается тем, что соединение ионопроводящей мембраны, каталитически активного вещества и контактного материала с электронной проводимостью осуществляют непрерывно.
Предпочтительно ионопроводящую мембрану и по меньшей мере контактный материал с электронной проводимостью сводить вместе с обеспечением точного позиционирования посредством устройств перемещения и подачи, при этом по меньшей мере оба компонента ламинируют и соединяют между собой сжатием. При этом ламинирование проводят под действием давления валков, а ионопроводящую мембрану и/или контактный материал подают в виде ленты и обрабатывают. Контактный материал с электронной проводимостью и/или по меньшей мере одна из плоских сторон ионопроводящей мембраны имеют покрытие из каталитически активного вещества. В качестве ионопроводящей мембраны применяют катионопроводящую мембрану. Альтернативно в качестве ионопроводящей мембраны применяют мембрану, содержащую полимер из группы полиарилэфирных кетонов, полиариленсульфидов, полиарилэфирных сульфонов, поли- (1,4-фенилен)ов, полибензимидазолов, или из группы сульфонированных полиамидов или целиком фторированный полимер. Желательно в качестве катализатора применять катализатор из платины, золота, родия, иридия или рутения.
В качестве контактных материалов с электронной проводимостью могут использоваться, например, все виды полотен из углеродных волокон с электропроводностью предпочтительно свыше 0,01 Ом и с пористой структурой, обеспечивающей достаточную газовую диффузию.
Наряду с композитными материалами, электропроводная модификация которых содержит в себе углерод, могут также применяться и металлы, в частности, качественная сталь, никель и титан, предпочтительно в виде порошка и гранулята, а также бумага, волокна, войлок, нетканые материалы, ткани, спеченные пластины или их комбинации, в частности сетчатые полотна из металла или окислов металлов с достаточной проводимостью.
В этом случае особо предпочтительными являются изделия, толщина которых в зависимости от используемого металла или окисла металла составляет от 0,01 до 1 мм, предпочтительно от 0,025 до 0,25 мм, а размер отверстия - от 0,001 до 5 мм, предпочтительно от 0,003 до 0,5 мм. Для углеродных изделий предпочтительными толщинами являются от 0,05 до 5 мм, в частности, от 0,1 до 2 мм. Вес единицы поверхности углеродных изделий составляет от 5 до 500 г/м2, в частности от 20 до 150 г/м2, пористость - от 10 до 90%, предпочтительно от 50 до 80%.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения используются графитизированные полотна из углеродных волокон. В частности, применяют следующие контактные материалы:
бумага из углеродных волокон (например, RSIGRATHERM РЕ 204, РЕ 704, РЕ 715), ткани из углеродных волокон (например, RSIGRATEX SPG 8505 и KDL 8023, KDL 8048), войлок из углеродных волокон (например, RSIGRATHERM KFA 5 и GFA 5), нетканое полотно из углеродных волокон (например, RSIGRATEX SPC 7010 или TGP-H-120 (Toray)), а также композитные материалы из углеродных волокон (например, RSIGRABOND 1001 и 1501 и 3001).
В другом варианте выполнения изобретения, в целях повышения проводимости полотен из углеродных волокон, волокна и контактные точки волокон могут иметь дополнительное углеродное покрытие.
Вариантом получения такого волокнистого полотна является применение полиакрилнитриловых тканей и нетканых материалов, которые посредством специального процесса прямого окисления непосредственно переводятся в науглероженную/графитизированную форму, в результате чего можно отказаться от дорогостоящего обходного пути, каким является процесс получения отдельных элементарных нитей и их последующая обработка для изготовления волокнистого полотна (заявка ФРГ P 195 17 911.0).
Особый интерес представляют материалы для ионопроводящей мембраны, одной части структуры которых присущи свойства твердого тела и другой ее части - свойства жидкого тела, в результате они имеют очень устойчивую форму и очень хорошо проводят протоны. Пригодными для этого полимерами являются полимеры, содержащие радикал, способный диссоциироваться в ионах. Преимущественно используются материалы с катионной проводимостью. Предпочтительно, чтобы ионопроводимость протонов составляла 0,5-200 мС/см, в частности 5-50 мС/см. Толщина мембраны составляет от 0,1 мкм до 10 мм, в частности от 3 мкм до 1 мм. В процессе обработки полимеров для изготовления мембраны необходимо обеспечить ее герметичность.
В качестве базовых материалов для ионопроводящей мембраны используются их гомо- и сополимеры, получаемые посредством приемлемых жидкостей в виде вязких растворов или дисперсий и пригодные к обработке при изготовлении мембран. В случае применения смесей необходимо, чтобы по меньшей мере один ее компонент был ионопроводящим, а остальные компоненты могут служить изоляторами в отношении ионопроводимости, которые, с другой стороны, придают мембране, например, определенные механические или водоотталкивающие свойства.
Особенно пригодны в качестве мембранного материала для использования в топливных элементах полимеры, характеризующиеся положительной механической прочностью, температурной устойчивостью и достаточной стойкостью к воздействию реактивов.
Применяемые, согласно изобретению, полимеры описаны, например, в заявках ФРГ С-42 41 150, США А-4 927 909, США А-5 264 542, ФРГ A-42 19 077, европейском патенте A-0 574 791, заявках ФРГ А-42 42 692, ФРГ A-19 50 027, ФРГ A-19 50 026 и ФРГ A-19 52 7435. Ссылка делается в основном на эти источники.
В качестве ионопроводящих материалов для мембраны, согласно изобретению, предпочтительно применяются полимеры с диссоциируемыми группами. Диссоциируемыми группами могут быть либо функциональные группы с ковалентной связью (например, -SO3M, -PO3MM', COOM и др. (М,М'= H, NH4, металлы) или кислоты, присутствующие в полимере в качестве агента набухания (например, H3PO4 или H2SO4). Предпочтительными являются полиарилы с ковалентной связью, диссоциируемые группы, фторированные полимеры с ковалентно связанными диссоциируемыми группами или основные полимеры кислотного разбухания с ариловыми кольцами. Особо предпочтительные полиарилы содержат в качестве основной цепочки полиарилэфирный кетон, полиприлаэфирный сульфон, полиарилсульфон, полиарилсульфид, полифенилен, полиариламид или полиарил сложного эфира. Также особо предпочтительными являются полибензимидазолы, содержащие диссоциируемые кислотные группы (например, полибензимидазолы, набухаемые под действием H3PO4). Пригодны также композиции, содержащие в себе, по меньшей мере, один из указанных выше полимеров.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения также могут использоваться полностью фторированные полимеры, т.е. полимеры, содержащие связи "углерод-фтор" вместо "углерод-водород". Такие полимеры отличаются большой стойкостью к окислению и восстановлению и частично сродственны политетрафторэтиленам. Особо предпочтительно, чтобы такие фторированные полимеры содержали в себе помимо водоотталкивающих (гидрофобных) фтористых групп также гигроскопичные (гидрофильные) группы сульфоновой кислоты (О3Н). Такие свойства присущи, например, полимерам, известным под маркой RNafion.
Подобные полимеры, будучи в набухшем состоянии (вследствие водопоглощения), являются, во-первых, благодаря своей гидрофобной, твердотельной структуре относительно формоустойчивыми и, во-вторых, на своих гидрофильных, жидкотельных участках имеют очень хорошую протонную проводимость.
Катализаторами, способными использоваться при изготовлении элементов "мембрана-электроды" способом, согласно изобретению, являются все электрохимические катализаторы, оказывающие каталитическое действие на реакции восстановления и окисления 2 H2/4 H+ и O2/2 O2-. Основу таких веществ образуют в большинстве случаев элементы 8-й подгруппы периодической системы элементов, при этом дополнительно могут содержаться вещества, образуемые элементами других групп периодической системы. Кроме того, могут использоваться металлы или их соединения, которые при низких температурах оказывают каталитическое воздействие при превращении метанола и воды в двуокись углерода и водород. В частности, в качестве катализаторов используются металлы и окислы, сплавы или смеси окислов указанных элементов.
Используемое в качестве электрода газопроницаемое, электропроводящее изделие может быть переведено в активную форму путем нанесения на него каталитического покрытия, обеспечивающего электрический контакт.
В целом способом, согласно изобретению, можно наносить каталитическое покрытие как на ионопроводящую мембрану, так и на контактный материал с электронной проводимостью или на то и другое вместе.
Концентрация катализатора на ионопроводящей мембране или на контактном материале составляет, как правило, от 0,001 до 4,0 мг/см2, причем верхний предел этой концентрации определяется ценой на катализатор, а нижний - каталитической активностью. Нанесение и закрепление катализатора производится известными способами.
Так, например, контактный материал можно покрывать суспензией, содержащей катализатор и раствор катионитового полимера. В качестве катионитовых полимеров пригодны все перечисленные выше ионопроводящие полимеры.
Предпочтительно использовать в качестве каталитически активных материалов металлы или сплавы металлов, выбираемых из 1-, 2-й 8-й подгрупп периодической системы элементов, а также Sn, Re, Ti, W и Mo, в частности, Pt, Ir, Cu, Ag, Ru, Ni, Zn, Rh, Sn, Re, Ti, W и Mo. Другими примерами катализаторов, используемых, согласно изобретению, могут служить платина, золото, родий, иридий и рутений, наносимые на подложки, например, RХС-72 и RХС-72 R фирмы "E-TEK".
На покрываемом материале катализатор может осаждаться посредством химической реакции (заявка ФРГ А-4 437 492.5). Так, например, возможно пропитать мембрану и/или контактный материал гексахлорплатиновой кислотой и выделить элементарную платину с помощью восстановителя, например, гидрацина или водорода (заявка Японии 80/38934). Платину можно наносить из водного раствора, содержащего предпочтительно (Pt(NH3)Cl2) (заявка США А-5 284 571).
Другими возможностями для нанесения катализатора являются, например, напыление, способ CDV (Chemical Vapor Deposition - химическое осаждение паров), холодное плазменное осаждение, способ PVD (Physical Vapor Deposition - физическое осаждение паров), испарение электронным лучом и электрохимическое осаждение на покрываемом материале. Кроме того может проводиться активирование драгметаллов посредством ионного обмена на окислительно модифицированных видах сажи с последующим восстановлением.
Особо целесообразным в способе, согласно изобретению, оказалось нанесение покрытия из каталитической суспензии на волокнистое полотно, содержащее готовый катализатор, например, металлическую платину. При этом существенные преимущества выражаются, в частности, в равномерном распределении каталитических компонентов и последующем закреплении электродной структуры на катионитовой мембране.
Для нанесения активной каталитической суспензии пригодно, например, ракельное устройство в комбинации с горячим валком (фиг. 1) или устройство для нанесения покрытий, известное по непрерывному приготовлению препрега.
Пропитанное таким образом волокнистое полотно, так называемый газодиффузионный электрод, мажет быть затем свернуто в рулон или сразу подаваться в процесс изготовления элемента "мембрана-электроды" (MEA) (фиг. 2).
Как на качество поверхности ионопроводящего материала, так и фиксирование каталитической суспензии можно влиять посредством предвключенной ванны для обработки погружением. Подбором средств, улучшающих адгезию, и связующих, а также наполнителей можно регулировать, во-первых, объем открытых пор волокнистого полотна и соединение по границе раздела фаз и, во-вторых, прочность адгезии каталитической суспензии (фиг. 1 и 2). Для данной операции целесообразно использовать устройство, состоящее из вакуумного ленточного фильтра с расположенным за ним регулируемым сушильным участком.
Консистенция и степень сушки нанесенного покрытия из каталитической суспензии может регулироваться затем таким образом, чтобы можно было оптимально осуществить последующее ламинирование.
Если перед последующей обработкой газодиффузионный электрод должен быть свернут в рулон, то подбором соответствующей прокладочной бумаги, которая сматывается одновременно, можно предупредить самосклеивание этого электрода.
Теперь контактный материал с электронной проводимостью и ионопроводящая мембрана непрерывно и с точным позиционированием сводятся вместе, и ионопроводящая мембрана, по меньшей мере, на одной из ее плоских сторон посредством ламинатора прокатывается и соединяется с контактным материалом.
В варианте, согласно изобретению, контактный материал в случае его ламинирования на обеих плоских сторонах ионол-проводящей мембраны может содержать на каждой стороне этой мембраны разный катализатор. Кроме того, наряду с ионопроводящей мембраной исходными материалами могут служить два, состоящих при необходимости из разных веществ контактных материала.
В альтернативном варианте осуществления контактный материал с электронной проводимостью может сначала непрерывно покрываться и ламинироватьcя ионопроводящей мембраной на одной из сторон, затем эти оба полуфабриката с покрытием (половинки элементов "мембрана- электроды") после смачивания или размягчения ионопроводящей поверхности формируются посредством сжатия друг с другом в элемент "мембрана-электроды" и ламинируются. Также и при этом варианте могут применяться либо половинные элементы "мембрана-электроды", состоящие из компонентов из одинакового материала, т.е. одинаковый контактный материал с электронной проводимостью и ионопроводящая мембрана, состоящие из одинакового полимера, или половинные элементы "мембрана-электроды" разного строения, т. е. другая ионопроводящая мембрана и/или другой контактный материал и/или другой катализатор.
Для повышения адгезии между мембраной и контактным материалом мембрана может быть, по меньшей мере, частично пластифицирована перед операцией ламинирования при необходимости либо разбуханием в среде нерастворителя, например, в воде, ацетоне, метаноле или другом алифатическом спирте, либо разбуханием в смеси, состоящей из растворителя, предпочтительно и преимущественно полярно-апротонного растворителя, например, N- метилпирролидона, диметилсульфоксида, диметилформамида, q- бутиролактона, или протонного растворителя, например, серной или фосфорной кислоты, или нерастворителя.
Кроме того для улучшения адгезии и соединения компонентов контактный материал или, по меньшей мере, плоская сторона мембраны или оба эти компонента могут быть размягчены, смочены или приведены в разбухшее состояние растворителем или раствором полимера, после чего компоненты, т.е. одна или обе плоские стороны ионопроводящей мембраны и, по меньшей мере, контактный материал с электронной проводимостью прижатием друг к другу сцепляются и посредством ламинирования соединяются.
Нанесение покрытия на компоненты может производиться либо с помощью чистого растворителя, либо полимерным раствором, причем концентрация полимера может составлять 0-100%, предпочтительно 5- 50 вес.%. Полимеры, которые могут использоваться для приготовления растворов для нанесения покрытия, являются указанными выше ионопроводящими полимерами. Предпочтительно, чтобы для нанесения покрытия применялся раствор полимера, образующего ионопроводящую мембрану.
Покрытие наносится предпочтительно толщиной от 1 до 200 мкм, в частности от 5 до 100 мкм.
В этом случае покрытие каталитически активным веществом может выполняться либо на контактный материал, либо, по меньшей мере, на одну из плоских сторон ионопроводящей мембраны. В дополнительном варианте, согласно изобретению, катализатор может содержаться в обеспечивающем слипание материале покрытия, т. е. в растворителе или в наносимом покрытии из полимерного раствора.
Нанесение покрытия или так называемое кондиционирование ионопроводящей мембраны проводится посредством щелевого сопла в том случае, когда требуется одностороннее покрытие растворителем или полимерным раствором. В качестве щелевых сопел пригодны, согласно изобретению, сопла с шириной от 0,1 до 5 м и толщиной щели от 10 до 1000 мкм.
При нанесении покрытия мембрана перемещается возле щелевого сопла либо в горизонтальном направлении (выше или ниже сопла), либо в вертикальном.
В случае двустороннего кондиционирования мембраны нанесение покрытия из растворителя или полимерного раствора может производиться пропусканием мембраны возле двух щелевых сопел или путем кондиционирования мембраны в погружной ванне с раствором для покрытия.
В качестве альтернативы нанесение покрытия на мембрану может производиться пропусканием ее возле ракеля. Ширина ракеля составляет предпочтительно от 0,1 до 5 м при толщине щели от 5 до 500 мкм. При этом скорость перемещения ленты составляет в частности от 0,5 мм/с до 10 м/с, предпочтительно от 5 мм/с до 1 м/с.
При ламинировании отдельные компоненты, т.е. по меньшей мере, один материал с электронной проводимостью и, по меньшей мере, одна ионопроводящая мембрана, сводятся воедино с помощью устройств подачи и позиционирования и ламинируются между валковыми парами или в прессе. Предпочтительно, чтобы контактный материал и/или ионопроводящая мембрана сводились вместе в виде плоского изделия и прокатывались при температуре от 5 до 300oC, в частности от 25 до 200oC, и при соответствующем усилии прижатия, предпочтительно при 107-1012 Па, в частности при 108-1010 Па. В этом случае необходимо учитывать, что усилие прижатия при использовании валков часто зависит от формы и размера последних.
Посредством такого процесса ламинирования электродная структура запрессовывается в самый верхний размягченный или расплавленный слой ионопроводящей мембраны.
Изготовление соединения из двух половинных элементов "мембрана-электроды" происходит соответственно путем размягчения ионопроводящей мембраны одного или обоих половинных элементов "мембрана-электроды" с помощью растворителя или полимерного раствора, позиционирования, подачи обоих элементов в валковые пары и их ламинирования с получением целикового элемента "мембрана- электроды".
Диаметр применяемых, согласно изобретению, валковых пар составляет преимущественно от 0,1 до 2 м.
В особом варианте осуществления ионопроводящая мембрана может прокатываться вместе с контактным материалом, из которого нарезаны предназначенные для последующего применения, готовые к использованию заготовки, например, куски углеродного нетканого материала, форма и размер которых соответствуют углеродному нетканому материалу, применяемому в топливных элементах. Согласно изобретению, элементы могут быть размотаны таким образом, чтобы расстояние между элементами соответствовало двойной ширине необходимого, свободного от покрытия края мембраны, преимущественно от 0,1 до 100 мм, в частности от 1 до 50 мм.
Преимуществом такого варианта способа, согласно изобретению, является прежде всего сокращение числа технологических операций в ходе последующей обработки полученных элементов "мембрана-электроды" для изготовления топливных элементов.
Ламинаты, полученные непрерывным способом, согласно изобретению, из контактного материала с электронной проводимостью, катализатора и ионопроводящей мембраны, освобождают на последующей после прокатки и непрерывно с ней связанной стадии от налипших, излишних компонентов.
Возможность для такого кондиционирования обеспечивается, например, за счет того, что ламинат в виде ленты пропускают через сушильный участок с температурой нагрева от 10 до 250oC, в частности от 20 до 200oC, например, через печь с циркуляцией воздуха. За счет этого обеспечивается испарение оставшейся части растворителя или воды. В особом варианте осуществления на сушильном участке в направлении движения может обеспечиваться температурный градиент.
Другая возможность удаления летучих компонентов состоит в сушке ламината инфракрасными лучами, в частности в сочетании с дополнительно подключенной печью с циркуляцией воздуха.
В еще одном варианте осуществления присутствующие избыточные компоненты могут удаляться последующей промывкой. Так, например, остатки растворителя или нерастворителя или полимерные компоненты могут экстрагироваться с помощью жидкости, которая не растворяет мембранообразующие полимеры. Здесь применяются, например, смеси из воды и N-метилпирролидона, а также смеси из N-метилпирролидона и низших алифатических спиртов. Предпочтительно, когда доля N-метилпирролидона составляет в этом случае менее 25%. Экстракция по этому варианту проводится в частности путем напыления на ламинат жидкости или протягиванием ленточного ламината с помощью огибных роликов через соответствующую ванну для обработки погружением. После стекания экстракта ламинат сразу подвергают сушке. Сушка ламината может проводиться, как описано выше.
Для приведения ламината, полученного способом согласно изобретению, в состояние, пригодное для его установки в топливном элементе, дальнейшей технологической операцией на стадии кондиционирования является так называемая конфекция.
В этом случае ламинат в виде ленты может разрезаться на соответствующих режущих или вырубных машинах на равные, соответствующие дальнейшему применению длины. Если при изготовлении ламината уже были использованы в качестве контактного материала куски углеродного нетканого материала, то ленточный ламинат раскрывается на участках, на которых отсутствует покрытие, таким образом, чтобы полученные куски ламината имели покрытие только в средней части, а не по краю.
Кроме того можно на последующей операции нанести покрытие из самотвердеющих уплотнительных материалов на наружную, не имеющую покрытие или на имеющую покрытие краевую зону ламината, в результате чего контактный материал становится газонепроницаемым (заявка США А-5 264 299). В частности, в качестве уплотнительных материалов в данном случае используются твердеющие силиконовые смолы, наносимые в жидком состоянии и самоотверждающиеся. Нанесенный таким образом уплотнительный материал при последующем встраивании ламината или мембранно-электродного элемента в топливный элемент служит для бокового уплотнения топливного элемента и для предупреждения утечек жидкостей, а также горючих или окислительных газов.
Путем определения полного сопротивления можно сделать вывод относительно воспроизводимости процесса получения ламинатов. В ламинатах одной серии сопротивление коррелируется с производительностью, но не коррелируется между разными ламинатами. Ламинаты, получаемые известными способами периодического действия, характеризуются сопротивлением, которое колеблется в диапазоне от 10 мОм до 10 Ом. Полученное таким образом изделие часто имеет коробление, воздушные включения или аналогичные дефекты.
Непрерывный способ, согласно изобретению, напротив, обеспечивает сплошное соединение электродной структуры с ионопроводящей мембраной и регулярное получение ламинатов, отклонение которых составляет ± 10%, в частности ± 5% (при замере в готовом к использованию виде). Сопротивление элементов "мембрана-электроды", полученных способом согласно изобретению, составляет, как правило, от 0,02 до 0,6 Ом, в частности от 0,04 до 0,45 Ом.
Способом, согласно изобретению, можно получать ламинаты, в частности элементы "мембрана-электроды" и/или электродно-мембранные композитные материалы, просто, рентабельно и с хорошей воспроизводимостью. Благодаря низкому общему сопротивлению они пригодны поэтому, в частности, для использования в топливных элементах и электролизерах.
Ниже изобретение более подробно поясняется примерами осуществления и приложенными чертежами.
Пример 1
Мембранный материал (фиг. 3.1): сульфонированный полиарилэфирный кетон, согласно формуле (1), получаемый по европейскому патенту ЕР 0 574 791, ионитовый эквивалент 1,4 ммоля/г, толщина - 100 мкм, в форме рулона шириной 400 мм.
Figure 00000002

Материал покрытия (фиг. 3.3): композиция, состоящая из:
15 г сульфонированного полимера, идентичного материалу мембраны;
15 г платинового катализатора (30% Pt/VulcanXC-72, ф. "E-TEK, Inc.Natick", США),
70 г N-метилпирролидона.
Углеродная ткань (фиг. 3,4): VP 676, ф. "SGL Carbon GmbH", г. Висбаден, Германия.
Мембрана 1 со скоростью 5 мм/с пропускается между двумя щелевыми соплами 2 (ширина сопла - 370 мм, толщина щели - 500 мкм); при этом на обе стороны мембраны наносится покрытие 3 толщиной 100 мкм.
За щелевыми соплами посредством двух валков 5 (шириной 450 мм и диаметром 200 мм) с обеих сторон пропускают углеродную ткань 4 и получают ламинат. Верхний валок воздействует на расположенный под ним ламинат с усилием 1000 Н. Ламинат в форме ленты пропускается через двухкамерную печь 6 (длиной 3 м), в которой удаляется N-метилпирролидон из материала покрытия 3. Температура в первой камере (длиной 1 м) задается равной 120oC, во второй камере (длиной 2 м) - 80oC. За печью ламинат режется на куски 8 барабанными ножницами 7 непрерывного действия, ширина таких кусков определяется шириной ленточного ламината, длина кусков составляет 500 мм. Полученный таким образом ламинат может использоваться в качестве элемента "мембрана-электроды" в мембранном топливном элементе, вырабатывая в режиме "водород-кислород" (соответственно при 2 барах и 80oC) максимальную электрическую мощность 3,1 мВ/м2.
Пример 2
Вариант примера 1. После накатывания углеродной ткани (фиг. 3) ламинат вводится посредством огибного ролика (диаметром 1 м) в схематично показанный на фиг. 4 аппарат на участке А. Двумя сопловыми головками 9 на мембрану с обеих сторон распыляется вода (25 мл/с), посредством которой происходит экстрагирование N-метилпирролидона из материала покрытия. На расстоянии 0,5 м ниже сопловых головок по обеим сторонам ленточного ламината располагаются отводные лотки 10 для распыляемой воды. Затем по огибному ролику ламинат направляется в печь 6 (температура в обеих камерах - 80oC; за печью дополнительно находятся по две стандартных лампы инфракрасного излучения по 150 Вт, расположенные на 100 мм выше и ниже ламината), дальнейшая обработка проводится, как описано в примере 1. Полученный таким образом ламинат может использоваться в качестве элемента "мембрана-электроды" в мембранном топливном элементе и в режиме "водород-кислород" (соответственно при 2 барах и 80oC) вырабатывает максимальную электрическую мощность 3,8 кВт/м2.
Пример 3
В следующем примере осуществления используют ламинат, изготовленный из стандартного углеродного нетканого материала (TGP-H-120 ф. Toray, Токио, Япония), на котором напылено платиновое покрытие толщиной 40 г/м2, и из стандартной полиэтиленовой сетки. Углеродный нетканый материал отдельными кусками 11 (80 мм х 120 мм) напрессовывают на сетку 12, в результате происходит распределение, схематично показанное на фиг. 5, при котором куски углеродного нетканого материала разделены между собой промежутками. Поверхность с нанесенной платиной обращена в обратную сторону от поверхности, ламинированной полиэтиленовой сеткой.
В примере 2 вместо углеродной ткани используется ламинат. В противоположность примеру 2 в растворе для нанесения покрытия катализатор не содержится. Контакт ламината с мембраной происходит на стороне углеродного нетканого материала. Полученный в результате ламинат состоит из мембраны 13, которая на обеих своих сторонах имеет изолированные куски 14 углеродной ткани (фиг. 6). Посредством комбинации из ножниц непрерывного действия (стандартные перфорационные инструменты) проводится резка указанного ламината вдоль линий 15. При этом образуются куски ламината (фиг. 7), края 16 которых состоят только из мембраны, а внутри по краю имеется покрытие из углеродного полотна 17 с содержанием катализатора. Такие куски в качестве элементов "мембрана-электроды" особенно пригодны для укладки в стопу в мембранных топливных элементах, поскольку свободный гладкий край - при необходимости с использованием обычных упругих уплотнений - способен обеспечить герметичность. Ламинат в качестве элемента "мембрана-электроды" встраивается в мембранный топливный элемент и обеспечивает в режиме "водород-кислород" (соответственно при 2 барах и 80oC) максимальную электрическую мощность 2,9 кВт/м2.
Пример 4
На полученный, согласно примеру 1, ламинат технически обычным, непрерывным способом глубокой печати наносят раствор силиконовой резины (SylgardTM, DOW). Печатное устройство расположено сразу за печью и позволяет получать на ламинате раствор (фиг. 8) из гуммированных участков 18, на которых происходит полная пропитка углеродного полотна силиконовой резиной. С помощью комбинации ножниц непрерывного действия (стандартные перфорационные инструменты) производится резка ламината вдоль линий 15. Таким образом получают элементы "мембрана-электроды" с встроенным боковым газовым уплотнением (фиг. 9).
Пример 5
Сравнительный эксперимент к примеру 1. Мембранный материал, материал покрытия, углеродная ткань, количественные соотношения, как указано в примере 1.
Способ: мембранный материал 19 (200 х 200 мм2), материал покрытия (20) (180 х 180 мм2), нанесение выполнено коробчатым ракелем) и углеродное полотно (21) (180 х 180 мм2) спрессовывают вместе, как показано на фиг. 1) (p= 109 Па, t=30 мин, Т=80oC).
Определение полного сопротивления ламинатов:
Для замера ламинат зажимают между обеими половинками стальной болванки с выфрезерованной выемкой цилиндрической формы диаметром 40 мм. Выфрезерованная выемка выложена стальным нетканым материалом. Расположенный на самом верхнем участке стальной нетканый материал выступает на 0,2 мм из выфрезерованной выемки. Размер ячеек нетканого материала - 0,5 мм.
Электроды выступают на 5 мм за край стального нетканого материала. В данном случае воспроизводились условия испытательного топливного элемента, и для уподобления условий такого топливного элемента применяли элемент "мембрана- электроды" в готовом для использования виде.
После зажатия ламината между половинками стальной болванки производили их стягивание винтами с резьбой М12. Для обеспечения равномерной нагрузки между стальной болванкой и гайками установлены пружинные шайбы.
Перед затягиванием гаек для замера полного сопротивления к ламинату прикладывали напряжение прямоугольной формы 1 кГц. Замеренное напряжение (VSS) составляет менее 12 В. При замерах используется измерительный прибор Voltcraft LCR, тип 4090.
Крестообразно осторожно затягивали гайки до тех пор, пока не отмечались заметные изменения полного сопротивления.
Окончательное сопротивление считывали после 3-минутной уравнительной паузы.
Отклонение полного сопротивления ламинатов, изготовленных согласно изобретению, составило < 10%, в частности, < 5%. Надписи на чертежах
Фиг. 1. 1 - контактный материал + катализатор; 2 - сушильный участок; 3 - каландр; 4 - ламинат; 5 - устройство для нанесения покрытия из катализатора + растворитель; 6 - контактный материал; 7 - пара сжимающих валков; 8 - контактный материал + C; 9 - устройство для нанесения каталитического покрытия; 10 - С + вяжущее + средство, улучшающее адгезию; 11 - карбонизация; 12 - сушильный участок; 13 - вакуумный ленточный фильтр; 14 - ионитовая мембрана.
Фиг. 2. 1 - контактный материал; 2 - контактный материал + Pt/C; 3 - пара сжимающих валков; 4 - сушильный участок; 5 - контактный материал + C; 6 - горячий валок; 7 - ракель; 8 - С + вяжущее + средство, улучшающее адгезию; 9 - карбонизация; 10 - сушильный участок; 11 - вакуумный ленточный фильтр; 12 - Pt/C (катализатор).

Claims (28)

1. Способ получения ламинатов, содержащих по меньшей мере одну расположенную в середине ионопроводящую мембрану, соединенную с возможностью электропроводимости посредством по меньшей мере одной большей частью своих обоих противоположно расположенных плоских сторон с по меньшей мере одним каталитически активным веществом и по меньшей мере с одним плоским, газопроницаемым, электронопроводящим контактным материалом, при котором соединение, по меньшей мере, двух из названных компонентов выполнено ламинированием, отличающийся тем, что соединение ионопроводящей мембраны, каталитически активного вещества и контактного материала с электронной проводимостью между собой проводят непрерывно.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ионопроводящую мембрану и по меньшей мере контактный материал с электронной проводимостью сводят вместе с обеспечением точного позиционирования посредством устройств перемещения и подачи, при этом по меньшей мере оба компонента ламинируют и соединяют между собой сжатием.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что ламинирование проводят под действием давления валков.
4. Способ по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что ионопроводящую мембрану и/или контактный материал подают в виде ленты и обрабатывают.
5. Способ по одному из пп.1 - 4, отличающийся тем, что контактный материал с электронной проводимостью и/или по меньшей мере одна из плоских сторон ионопроводящей мембраны имеют покрытие из каталитически активного вещества.
6. Способ по одному из пп.1 - 5, отличающийся тем, что в качестве ионопроводящей мембраны применяют катионопроводящую мембрану.
7. Способ по одному из пп.1 - 5, отличающийся тем, что в качестве ионопроводящей мембраны применяют мембрану, содержащую полимер из группы полиарилэфирных кетонов, полиариленсульфидов, полиарилэфирных сульфонов, поли-(1,4-фенилен)ов, полибензимидазолов, или из группы сульфонированных пoлиамидов, или целиком фторированный полимер.
8. Способ по одному из пп.1 - 4, отличающийся тем, что в качестве катализатора применяют катализатор из платины, золота, родия, иридия или рутения.
9. Способ по одному из пп.1 - 4, отличающийся тем, что в качестве контактного материала с электронной проводимостью применяют полотно из углеродных волокон из группы углеродная бумага, углеродный нетканый материал, углеродная ткань, углеродный войлок или композитные структуры из углеродных волокон или металлы.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что в качестве контактного материала применяют графитизированное полотно из углеродных волокон.
11. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что в качестве контактного материала применяют полотно из углеродных волокон, волокна и контактные точки волокон которого дополнительно имеют углеродное покрытие.
12. Способ по одному из пп.1 - 11, отличающийся тем, что ионопроводящая мембрана по меньшей мере на одной из своих плоских сторон ламинирована контактным материалом с электронной проводимостью.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что каждая из плоских сторон мембраны соединена с разным контактным материалом.
14. Способ по одному из п.12 или 13, отличающийся тем, что ионопроводящая мембрана на своих обеих плоских сторонах ламинирована контактным материалом с электронной проводимостью, содержащим катализатор, причем контактный материал на каждой стороне мембраны содержит разные катализаторы.
15. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что элемент "мембрана-электрод" получают ламинированием двух ламинатов, состоящих каждый из ионопроводящей мембраны и контактного материала с электронной проводимостью, по ионопроводящим поверхностям.
16. Способ по одному из пп.1 - 15, отличающийся тем, что соединения компонентов на контактный материал с электронной проводимостью или по меньшей мере на одну плоскую сторону мембраны или на оба компонента непрерывно наносят покрытие из растворителя или полимерного раствора.
17. Способ по п.16, отличающийся тем, что катализатор содержится в материале покрытия, обеспечивающем адгезию.
18. Способ по п.16 или 17, отличающийся тем, что для покрытия используют полимерный раствор, содержащий ионопроводящий полимер, образующий мембрану.
19. Способ по одному из пп.1 - 18, отличающийся тем, что ламинируемые компоненты сводят вместе соответствующим образом посредством устройств подачи и позиционирования и ламинируют при 5 - 300oC.
20. Способ по одному из пп.1 - 19, отличающийся тем, что ламинируемые компоненты сводят вместе соответствующим образом посредством устройств подачи и позиционирования и ламинируют при давлении 107 - 1012 Па.
21. Способ по одному из пп.1 - 20, отличающийся тем, что полученные ламинаты освобождают от налипающих и избыточных компонентов на непрерывной стадии, связанной с ламинированием и проводимой после него.
22. Способ по п.21, отличающийся тем, что ламинат пропускают через подогреваемый сушильный участок с температурой 10 - 250oC.
23. Способ по п.21, отличающийся тем, что избыточные компоненты удаляют последующей операцией промывки и после этого сушат ламинат.
24. Способ по одному из пп.1 - 23, отличающийся тем, что на последующей после ламинирования непрерывной стадии на наружные краевые зоны ламината наносят уплотнительные материалы, необходимые для последующего уплотнения от утечек жидкой среды и газов.
25. Способ по одному из пп.1 - 24, отличающийся тем, что ламинат на последующей после ламинирования стадии разрезают на соответствующие длины, необходимые для последующего применения.
26. Ламинат, отличающийся тем, что получен способом по одному из пп.1 - 25, при этом предел отклонения общего сопротивления ламинатов одной серии ±10%.
27. Ламинат по п.26, отличающийся тем, что он представляет собой элемент "мембрана-электрод".
28. Ламинат по п.27, отличающийся тем, что он установлен в топливном элементе или электролизере.
RU98113858/09A 1995-12-22 1996-12-20 Способ непрерывного получения соединения "мембрана-электроды" RU2172542C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19548421.5 1995-12-22
DE19548421A DE19548421B4 (de) 1995-12-22 1995-12-22 Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Membranelektrodeneinheiten

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98113858A RU98113858A (ru) 2000-06-20
RU2172542C2 true RU2172542C2 (ru) 2001-08-20

Family

ID=7781202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98113858/09A RU2172542C2 (ru) 1995-12-22 1996-12-20 Способ непрерывного получения соединения "мембрана-электроды"

Country Status (16)

Country Link
US (1) US6197147B1 (ru)
EP (1) EP0868760B2 (ru)
JP (1) JP3965484B2 (ru)
KR (1) KR100400950B1 (ru)
CN (1) CN1129972C (ru)
AT (1) ATE193159T1 (ru)
BR (1) BR9612164A (ru)
CA (1) CA2241022C (ru)
CZ (1) CZ195998A3 (ru)
DE (2) DE19548421B4 (ru)
DK (1) DK0868760T3 (ru)
ES (1) ES2148834T3 (ru)
PL (1) PL327288A1 (ru)
RU (1) RU2172542C2 (ru)
TW (1) TW387841B (ru)
WO (1) WO1997023919A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2279906C1 (ru) * 2005-02-28 2006-07-20 Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского Сибирского отделения Российской академии наук (ИрИХ СО РАН) Способ получения протонпроводящих полимерных мембран
RU2663189C2 (ru) * 2013-04-09 2018-08-02 Блю Солюшнз Устройство и способ изготовления ленты узла аккумулирования электроэнергии

Families Citing this family (119)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6159533A (en) * 1997-09-11 2000-12-12 Southwest Research Institute Method of depositing a catalyst on a fuel cell electrode
DE19548422A1 (de) * 1995-12-22 1997-09-11 Hoechst Ag Materialverbunde und ihre kontinuierliche Herstellung
DE19548421B4 (de) † 1995-12-22 2004-06-03 Celanese Ventures Gmbh Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Membranelektrodeneinheiten
US7625420B1 (en) * 1997-02-24 2009-12-01 Cabot Corporation Copper powders methods for producing powders and devices fabricated from same
US5945233A (en) * 1997-07-16 1999-08-31 Avents Research & Technologies Gmbh & Co. Kg Process for producing polybenzimidazole pastes and gels for use in fuel cells
US6042968A (en) * 1997-07-16 2000-03-28 Aventis Research & Technologies Gmbh & Co. Kg Process for producing polybenzimidazole fabrics for use in fuel
US5910378A (en) * 1997-10-10 1999-06-08 Minnesota Mining And Manufacturing Company Membrane electrode assemblies
US6291091B1 (en) * 1997-12-24 2001-09-18 Ballard Power Systems Inc. Continuous method for manufacturing a Laminated electrolyte and electrode assembly
BE1011693A3 (nl) * 1998-01-07 1999-12-07 Zevco Belgium Besloten Vennoot Werkwijze voor het vervaardigen van een pem-enkelcel.
US6610436B1 (en) 1998-09-11 2003-08-26 Gore Enterprise Holdings Catalytic coatings and fuel cell electrodes and membrane electrode assemblies made therefrom
WO2000026982A2 (de) * 1998-10-30 2000-05-11 Siemens Aktiengesellschaft Membran-elektroden-einheit für eine pem-brennstoffzelle und verfahren zu ihrer herstellung
DE19910773A1 (de) * 1999-03-11 2000-09-28 Degussa Verfahren zum Aufbringen von Elektrodenschichten auf eine bandförmige Polymerelektrolytmembran für Brennstoffzellen
JP4639415B2 (ja) * 1999-07-02 2011-02-23 トヨタ自動車株式会社 薄膜積層装置
DE19962686A1 (de) * 1999-12-23 2001-07-26 Siemens Ag Membran-Elektroden-Einheit für eine Brennstoffzelle und Herstellungsverfahren dazu
FR2805927B1 (fr) * 2000-03-03 2002-04-12 Commissariat Energie Atomique Procede de preparation d'assemblages electrodes-membrane-et electrode-membraneelectrode, assemblage ainsi obtenus, et dispositif de pile combustible comprenant ces assemblages
FR2810794A1 (fr) * 2000-06-26 2001-12-28 Sorapec Association d'electrodes et de membrane comportant des conducteurs protoniques
JP2002015755A (ja) * 2000-06-30 2002-01-18 Honda Motor Co Ltd リン酸型燃料電池の製造方法
WO2002005371A1 (en) * 2000-07-06 2002-01-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for producing film electrode jointed product and method for producing solid polymer type fuel cell
KR100544921B1 (ko) * 2000-07-14 2006-01-24 미츠비시 레이온 가부시키가이샤 수지 함침 경화 시트의 제조 장치 및 제조 방법과, 탄소계재료 시트의 제조 장치 및 제조 방법
JP4641612B2 (ja) * 2000-09-14 2011-03-02 株式会社トクヤマ ガス拡散電極用プロトン伝導性付与剤
DE10050467A1 (de) 2000-10-12 2002-05-16 Omg Ag & Co Kg Verfahren zur Herstellung einer Membran-Elektrodeneinheit für Brennstoffzellen
JP2002280012A (ja) * 2001-03-15 2002-09-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池用電解質膜電極接合体の製造方法
US6823584B2 (en) 2001-05-03 2004-11-30 Ballard Power Systems Inc. Process for manufacturing a membrane electrode assembly
DE10124272A1 (de) * 2001-05-18 2002-11-21 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer Polymerelektrolytmembran-Elektrodenanordnung
US6689970B2 (en) * 2001-10-04 2004-02-10 Lester E. Burgess Pressure actuated switching device and method and system for making same
US20030108664A1 (en) * 2001-10-05 2003-06-12 Kodas Toivo T. Methods and compositions for the formation of recessed electrical features on a substrate
US7732002B2 (en) 2001-10-19 2010-06-08 Cabot Corporation Method for the fabrication of conductive electronic features
US7553512B2 (en) * 2001-11-02 2009-06-30 Cabot Corporation Method for fabricating an inorganic resistor
DE10159476A1 (de) * 2001-12-04 2003-07-17 Omg Ag & Co Kg Verfahren zur Herstellung von Membran-Elektrodeneinheiten für Brennstoffzellen
RU2208271C1 (ru) * 2002-01-28 2003-07-10 Государственное унитарное предприятие Компания "МЭТИС" (дочернее предприятие ГП "Красная Звезда") Активный слой электродов для топливных элементов
EP1341250B1 (de) * 2002-02-28 2011-05-11 Umicore AG & Co. KG Verfahren zur Herstellung von katalysatorbeschichteten Membranen und Membran-Elektrodeneinheiten für Brennstoffzellen
DE10209419A1 (de) * 2002-03-05 2003-09-25 Celanese Ventures Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Polymerelektrolytmembran und deren Anwendung in Brennstoffzellen
CN1277869C (zh) * 2002-03-06 2006-10-04 佩密斯股份有限公司 低甲醇渗透性的质子导电电解质膜及其在燃料电池中的应用
US20050118478A1 (en) * 2002-03-06 2005-06-02 Joachim Kiefer Mixture comprising sulphonic acid containing vinyl, polymer electrolyte membrane comprising polyvinylsulphonic acid and the use thereof in fuel cells
DE10213540A1 (de) * 2002-03-06 2004-02-19 Celanese Ventures Gmbh Lösung aus Vinylphosphonsäure, Verfahren zur Herstellung einer Polymerelektrolytmembran aus Polyvinylphosphaonsäure und deren Anwendung in Brennstoffzellen
US7432009B2 (en) 2002-04-03 2008-10-07 3M Innovative Properties Company Lamination apparatus and methods
US20030188616A1 (en) * 2002-04-03 2003-10-09 Behymer Lance E. Compliant cutting die apparatus for cutting fuel cell material layers
US6740131B2 (en) * 2002-04-03 2004-05-25 3M Innovative Properties Company Apparatus for automatically fabricating fuel cell
US6868890B2 (en) * 2002-04-03 2005-03-22 3M Innovative Properties Company Method and apparatus for peeling a thin film from a liner
US20030188615A1 (en) * 2002-04-03 2003-10-09 3M Innovative Properties Company Angled product transfer conveyor
DE50313070D1 (de) * 2002-04-25 2010-10-21 Basf Fuel Cell Gmbh Mehrschichtige elektrolytmembran
US6933003B2 (en) * 2002-06-13 2005-08-23 General Motors Corporation Method of making membrane electrode assemblies
DE10230477A1 (de) * 2002-07-06 2004-01-15 Celanese Ventures Gmbh Funktionalisierte Polyazole, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung
CN100544104C (zh) * 2002-08-02 2009-09-23 巴斯夫燃料电池有限责任公司 包括含有磺酸基团的聚合物的质子导电聚合物膜及其在燃料电池中的应用
DE10239701A1 (de) * 2002-08-29 2004-03-11 Celanese Ventures Gmbh Polymerfolie auf Basis von Polyazolen und deren Verwendung
DE10246459A1 (de) * 2002-10-04 2004-04-15 Celanese Ventures Gmbh Protonenleitende Polymermembran umfassend Phosphonsäuregruppen enthaltende Polyazole und deren Anwendung in Brennstoffzellen
DE10246373A1 (de) * 2002-10-04 2004-04-15 Celanese Ventures Gmbh Protonenleitende Polymermembran umfassend Sulfonsäuregruppen enthaltende Polyazole und deren Anwendung in Brennstoffzellen
US20040071881A1 (en) * 2002-10-09 2004-04-15 Ballard Power Systems Inc. Method and apparatus for the continuous coating of an ion-exchange membrane
DE10301810A1 (de) * 2003-01-20 2004-07-29 Sartorius Ag Membran-Elektroden-Einheit, Polymermembranen für eine Membran-Elektroden-Einheit und Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen sowie Verfahren zur Herstellung derselben
US20050031938A1 (en) * 2003-01-27 2005-02-10 Burdine Robert Van Rapidly rechargeable electric power system
JP4068988B2 (ja) * 2003-02-20 2008-03-26 Ｊｓｒ株式会社 電解膜−電極基板複合体の製造方法
JP4033126B2 (ja) * 2003-02-20 2008-01-16 セイコーエプソン株式会社 燃料電池製造装置および燃料電池の製造方法
US7195690B2 (en) 2003-05-28 2007-03-27 3M Innovative Properties Company Roll-good fuel cell fabrication processes, equipment, and articles produced from same
EP1492184A1 (de) * 2003-06-27 2004-12-29 Umicore AG & Co. KG Verfahren zur Herstellung einer katalysatorbeschichteten Polymerelektrolyt-Membran
US20050014056A1 (en) * 2003-07-14 2005-01-20 Umicore Ag & Co. Kg Membrane electrode unit for electrochemical equipment
US8394551B2 (en) * 2003-07-14 2013-03-12 Umicore Ag & Co. Kg Membrane electrode assembly for use in electrochemical devices
EP1652259A2 (de) 2003-07-27 2006-05-03 Pemeas GmbH Protonenleitende membran und deren verwendung
US20050041251A1 (en) * 2003-08-18 2005-02-24 Hong Cao Method and apparatus for measuring loading of waterproofing agent in carbon substrate
US20050072514A1 (en) * 2003-10-06 2005-04-07 Yan Susan G. Method of making membrane electrode assemblies
CN101740789B (zh) 2003-12-02 2013-08-07 日产自动车株式会社 燃料电池的制造
JP3912384B2 (ja) * 2004-02-10 2007-05-09 セイコーエプソン株式会社 燃料電池の製造方法
JP4696462B2 (ja) * 2004-04-01 2011-06-08 トヨタ自動車株式会社 膜電極接合体の製造方法
ITMI20041035A1 (it) * 2004-05-24 2004-08-24 Hysytech Srl Metodo per fabbricare componenti per celle combustibili e cella combustile realizzata con tale metodo
CN1977415B (zh) * 2004-07-01 2010-07-28 尤米科尔股份公司及两合公司 制造整体膜电极组件的层合方法
US20080020253A1 (en) * 2004-07-09 2008-01-24 Ingo Neubert Method for Producing a Membrane-Electrode Unit
JP4290616B2 (ja) * 2004-07-21 2009-07-08 三洋電機株式会社 燃料電池用電解質、膜電極接合体、燃料電池スタック、燃料電池システムおよび燃料電池用電解質の製造方法
JP4290615B2 (ja) 2004-07-21 2009-07-08 三洋電機株式会社 膜電極接合体、燃料電池スタック、燃料電池システムおよび膜電極接合体の製造方法
US20060022081A1 (en) * 2004-07-30 2006-02-02 Pemeas Gmbh Cartridge and method for handling thin film membranes
JP5168903B2 (ja) * 2004-08-18 2013-03-27 旭硝子株式会社 燃料電池用電解質ポリマー、その製造方法、電解質膜、及び膜・電極接合体
DE102004040123B4 (de) * 2004-08-18 2007-05-31 Sartorius Ag Dosiervorrichtung für pulverförmiges Material und Pressvorrichtung
JP2006116816A (ja) * 2004-10-21 2006-05-11 Sumitomo Chemical Co Ltd 積層体の製造方法及び製造装置
DE102004054503A1 (de) * 2004-11-11 2006-05-24 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Membran-Elektroden-Einheiten
KR100612873B1 (ko) 2004-11-20 2006-08-14 삼성에스디아이 주식회사 금속 촉매와 전극의 제조방법
JP4870360B2 (ja) 2005-01-07 2012-02-08 三星電子株式会社 燃料電池用電極および燃料電池並びに燃料電池用電極の製造方法
WO2006076610A2 (en) * 2005-01-14 2006-07-20 Cabot Corporation Controlling ink migration during the formation of printable electronic features
WO2006076606A2 (en) * 2005-01-14 2006-07-20 Cabot Corporation Optimized multi-layer printing of electronics and displays
US20060163744A1 (en) * 2005-01-14 2006-07-27 Cabot Corporation Printable electrical conductors
US7824466B2 (en) 2005-01-14 2010-11-02 Cabot Corporation Production of metal nanoparticles
US7533361B2 (en) * 2005-01-14 2009-05-12 Cabot Corporation System and process for manufacturing custom electronics by combining traditional electronics with printable electronics
US20060190917A1 (en) * 2005-01-14 2006-08-24 Cabot Corporation System and process for manufacturing application specific printable circuits (ASPC'S) and other custom electronic devices
US8383014B2 (en) 2010-06-15 2013-02-26 Cabot Corporation Metal nanoparticle compositions
CN101870218A (zh) * 2005-01-14 2010-10-27 卡伯特公司 防伪特征件、其使用及其制造方法
WO2006076613A2 (en) * 2005-01-14 2006-07-20 Cabot Corporation Metal nanoparticle compositions
US20060158497A1 (en) * 2005-01-14 2006-07-20 Karel Vanheusden Ink-jet printing of compositionally non-uniform features
WO2006076609A2 (en) * 2005-01-14 2006-07-20 Cabot Corporation Printable electronic features on non-uniform substrate and processes for making same
WO2006132595A1 (en) * 2005-06-04 2006-12-14 Agency For Science, Technology And Research Laminated battery
US8663872B2 (en) * 2005-09-15 2014-03-04 Panasonic Corporation Method for manufacturing membrane-membrane reinforcing member assembly, membrane-catalyst layer assembly, membrane-electrode assembly, and polymer electrolyte fuel cell
JP5714801B2 (ja) * 2005-12-29 2015-05-07 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 膜電極接合体の製造方法
JP4725355B2 (ja) * 2006-02-22 2011-07-13 大日本印刷株式会社 撥水性材料の製造装置、及び撥水性材料の製造方法
US8168025B2 (en) * 2006-04-21 2012-05-01 Bdf Ip Holdings Ltd. Methods of making components for electrochemical cells
KR100776687B1 (ko) 2006-05-11 2007-11-28 한국과학기술연구원 대전 및 전사 과정을 이용한 연료전지용 막-전극 결합체제조 방법
JP4946666B2 (ja) * 2006-07-04 2012-06-06 住友化学株式会社 高分子電解質エマルションおよびその用途
US8318385B2 (en) * 2006-09-19 2012-11-27 Nanotek Instruments, Inc. Process for producing fuel cell electrode
KR100774729B1 (ko) * 2006-11-15 2007-11-08 현대자동차주식회사 서브레이어를 이용한 전사법으로 3-레이어 전해질막/전극접합체를 제조하는 방법
JP2008311012A (ja) * 2007-06-13 2008-12-25 Toyota Motor Corp 燃料電池用電極材料接合体の製造装置および製造方法、燃料電池
JP5169057B2 (ja) * 2007-08-03 2013-03-27 トヨタ自動車株式会社 膜電極拡散層接合体の製造方法および製造装置、燃料電池
JP2011150789A (ja) * 2008-05-13 2011-08-04 Sharp Corp 膜電極複合体およびその製造方法
DE102008025930A1 (de) 2008-05-29 2009-12-03 Elcomax Membranes Gmbh Verfahren zur automatisierten Herstellung von Membran-Elektrodeneinheiten
JP5201349B2 (ja) * 2008-12-17 2013-06-05 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用膜−電極接合体製造方法
DE102010029966A1 (de) * 2009-06-10 2010-12-16 Wieland Kg Verbesserter Elektrokatalysator, Brennstoffzellen-Kathode und Brennstoffzelle
CN102414888A (zh) * 2010-02-10 2012-04-11 松下电器产业株式会社 膜-催化剂层接合体的制造方法及装置
JP2012094315A (ja) * 2010-10-26 2012-05-17 Nihon Gore Kk 燃料電池用アノード側触媒組成物およびこれを含んでなる固体高分子形燃料電池用膜電極接合体（ｍｅａ）
JP5898572B2 (ja) * 2012-06-13 2016-04-06 信越化学工業株式会社 非水電解質二次電池用負極材の製造方法及び非水電解質二次電池の製造方法
CN102945977B (zh) * 2012-11-09 2014-09-03 江南石墨烯研究院 一种用于甲醇燃料电池的复合质子交换膜及制备方法
US20140261981A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 GM Global Technology Operations LLC Cathode composite structure and methods thereof for improved fuel cell performance under high humidity
JP6655941B2 (ja) * 2015-10-19 2020-03-04 東京応化工業株式会社 触媒層形成装置、触媒層の形成方法、燃料電池製造システム、及び燃料電池の製造方法
US10377512B2 (en) * 2016-10-10 2019-08-13 Alliance Spacesystems, Llc Assembly and mounting of a reflective film on a composite structure
US20200102662A1 (en) * 2017-03-22 2020-04-02 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Electrode for electrolysis, laminate, wound body, electrolyzer, method for producing electrolyzer, method for renewing electrode, method for renewing laminate, and method for producing wound body
CN108796540B (zh) * 2018-05-30 2020-04-21 中氧科技（广州）有限公司 臭氧发生器用膜电极组件的生产设备及其使用方法
CN108842161B (zh) * 2018-05-30 2019-11-01 中氧科技（广州）有限公司 用于制备臭氧的膜电极组件的生产设备及其使用方法
JP7234252B2 (ja) * 2018-09-21 2023-03-07 旭化成株式会社 積層体、積層体の保管方法、積層体の輸送方法、保護積層体、及びその捲回体
US11430974B2 (en) * 2019-05-17 2022-08-30 Ppg Industries Ohio, Inc. System for roll-to-roll electrocoating of battery electrode coatings onto a foil substrate
CN111477885B (zh) * 2020-04-10 2021-07-23 武汉理工氢电科技有限公司 一种3ccm的生产方法
KR20220080929A (ko) * 2020-12-08 2022-06-15 현대자동차주식회사 막-전극 접합체 제조장치 및 막-전극 접합체를 제조하는 방법
US20240167219A1 (en) * 2021-03-31 2024-05-23 Sony Group Corporation Adaptive fabrics with selective permeability and their uses
DE102023200659A1 (de) * 2023-01-27 2024-08-01 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Verfahren zur Herstellung einer katalysatorbeschichteten Membran für eine Elektrolysezelle und entsprechend hergestellte Zelle
DE102023205168A1 (de) * 2023-06-02 2024-12-05 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Verfahren zur Herstellung einer katalysatorbeschichteten Membran für eine elektrochemische Zelle und entsprechend hergestellte Elektrolysezelle
DE102024204388A1 (de) * 2024-05-13 2025-11-13 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionselektrode für eine elektrochemische Zelle, Gasdiffusionselektrode sowie Elektrolysezelle mit einer Gasdiffusionselektrode
DE102024205623A1 (de) 2024-06-18 2025-12-18 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Verfahren zur Herstellung einer Elektrode auf einem Trägermaterial für eine elektrochemische Zelle sowie Beschichtungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU675491A1 (ru) * 1978-03-16 1979-07-25 Предприятие П/Я В-2763 Способ изготовлени мембраноэлектродного блока
US4826554A (en) * 1985-12-09 1989-05-02 The Dow Chemical Company Method for making an improved solid polymer electrolyte electrode using a binder
DE4241150C1 (de) * 1992-12-07 1994-06-01 Fraunhofer Ges Forschung Elektrodenmembran-Verbund, Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3134697A (en) † 1959-11-03 1964-05-26 Gen Electric Fuel cell
DE1471649A1 (de) * 1964-03-20 1969-03-13 Siemens Ag Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Gasdiffusionselektroden
US3393100A (en) † 1965-10-01 1968-07-16 Gen Electric Process of generating electrical energy utilizing a fuel containing carbon monoxide and a fuel cell electrode structure therefor, comprising a carbon-monoxide resistant electrode body
NL6914874A (ru) 1968-10-03 1970-04-07
FR2019831A1 (ru) 1968-10-03 1970-07-10 Owens Illinois Inc
US4161815A (en) * 1977-06-30 1979-07-24 Polaroid Corporation Methods for making electrical cells and batteries
US4175165A (en) † 1977-07-20 1979-11-20 Engelhard Minerals & Chemicals Corporation Fuel cell system utilizing ion exchange membranes and bipolar plates
US4287232A (en) † 1978-06-28 1981-09-01 United Technologies Corporation Dry floc method for making an electrochemical cell electrode
JPS5538934A (en) 1978-09-07 1980-03-18 Agency Of Ind Science & Technol Production of ion exchange membrane-catalyst electrode bonded material
US4215183A (en) * 1979-01-02 1980-07-29 General Electric Company Wet proofed conductive current collector for the electrochemical cells
DE2941774C2 (de) † 1979-10-16 1985-03-21 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer kunststoffgebundenen Aktivkohleschicht für dünne Gasdiffusionselektroden
NL8003949A (nl) * 1980-07-09 1982-02-01 Electrochem Energieconversie Werkwijze voor de vervaardiging van een laag van een elektrode voor een cel, in het bijzonder voor een brandstofcel.
GB2095025B (en) † 1981-03-17 1984-11-21 Hitachi Ltd Acid electrolyte fuel cell
US4469579A (en) † 1981-06-26 1984-09-04 Diamond Shamrock Corporation Solid polymer electrolytes and electrode bonded with hydrophylic fluorocopolymers
US4498941A (en) * 1981-08-05 1985-02-12 Goldsworthy Engineering, Inc. Method for producing fiber reinforced sheet structures
US4437952A (en) * 1982-01-04 1984-03-20 E. I. Du Pont De Nemours & Co. Coextruded multilayer cation exchange membranes
DE3307057C2 (de) * 1983-03-01 1991-02-14 Held, Kurt, 7218 Trossingen Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung kupferkaschierter Elektrolaminate
CH663221A5 (de) * 1984-01-26 1987-11-30 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren zur kontinuierlichen beschichtung eines feststoffelektrolyten mit einem katalytisch aktiven metall.
JPS63269458A (ja) † 1987-04-28 1988-11-07 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 燃料電池
US5146391A (en) * 1987-04-30 1992-09-08 Specialised Conductives Pty. Ltd. Crosslinked electrolyte capacitors and methods of making the same
US4927909A (en) 1987-09-18 1990-05-22 Hoechst Celanese Corp. Fabrication of high performance polybenzimidazole films
DE3813744A1 (de) * 1988-04-23 1989-11-02 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur herstellung von werkstoffverbunden als blechtafeln, blechbaender und folien mit oberflaechiger skelettstruktur und verwendung der werkstoffverbunde
US4855196A (en) † 1988-06-23 1989-08-08 Kw Battery Company Multilaminate material and separator assembly for electrochemical cells
US4988582A (en) † 1990-05-04 1991-01-29 Bell Communications Research, Inc. Compact fuel cell and continuous process for making the cell
US5290642A (en) † 1990-09-11 1994-03-01 Alliedsignal Aerospace Method of fabricating a monolithic solid oxide fuel cell
US5176966A (en) † 1990-11-19 1993-01-05 Ballard Power Systems Inc. Fuel cell membrane electrode and seal assembly
US5211984A (en) * 1991-02-19 1993-05-18 The Regents Of The University Of California Membrane catalyst layer for fuel cells
US5219673A (en) † 1991-08-23 1993-06-15 Kaun Thomas D Cell structure for electrochemical devices and method of making same
US5399184A (en) † 1992-05-01 1995-03-21 Chlorine Engineers Corp., Ltd. Method for fabricating gas diffusion electrode assembly for fuel cells
US5264542A (en) 1992-05-27 1993-11-23 Hoechst Celanese Corp. Process for preparing stabilized polybenzimidazole products
EP0574791B1 (de) 1992-06-13 1999-12-22 Aventis Research & Technologies GmbH & Co. KG Polymerelektrolyt-Membran und Verfahren zu ihrer Herstellung
JPH0644984A (ja) * 1992-07-23 1994-02-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 固体高分子電解質型燃料電池用電極
US5284571A (en) 1992-09-04 1994-02-08 General Motors Corporation Method of making electrodes for electrochemical cells and electrodes made thereby
SE470534B (sv) † 1992-11-27 1994-07-25 Electrolux Ab Förfarande för framställning av ett membranfilter samt membranfilter för fluidrenare
JP2649470B2 (ja) 1993-01-22 1997-09-03 株式会社エクォス・リサーチ 燃料電池
US5470357A (en) † 1993-03-05 1995-11-28 Bell Communications Research, Inc. Method of making a laminated lithium-ion rechargeable battery cell
US5494550A (en) * 1993-09-07 1996-02-27 Sensormatic Electronics Corporation Methods for the making of electronic article surveillance tags and improved electronic article surveillance tags produced thereby
US5645932A (en) * 1993-12-30 1997-07-08 Kabushiki Kaisha Miyake Circuit-like metallic foil sheet and the like and process for producing them
DE4437492A1 (de) 1994-10-20 1996-04-25 Hoechst Ag Metallisierte Kationenaustauscher-Membran
DE19509749C2 (de) * 1995-03-17 1997-01-23 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Verfahren zur Herstellung eines Verbundes aus Elektrodenmaterial, Katalysatormaterial und einer Festelektrolytmembran
DE19517911A1 (de) 1995-05-16 1996-11-21 Sgl Technik Gmbh Verfahren zum Umwandeln von aus Polyacrylnitrilfasern bestehenden mehrdimensionalen flächigen Gebilden in den thermisch stabilisierten Zustand
DE19527435A1 (de) 1995-07-27 1997-01-30 Hoechst Ag Polymerelektrolyte und Verfahren zu deren Herstellung
DE19548421B4 (de) † 1995-12-22 2004-06-03 Celanese Ventures Gmbh Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Membranelektrodeneinheiten

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU675491A1 (ru) * 1978-03-16 1979-07-25 Предприятие П/Я В-2763 Способ изготовлени мембраноэлектродного блока
US4826554A (en) * 1985-12-09 1989-05-02 The Dow Chemical Company Method for making an improved solid polymer electrolyte electrode using a binder
DE4241150C1 (de) * 1992-12-07 1994-06-01 Fraunhofer Ges Forschung Elektrodenmembran-Verbund, Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2279906C1 (ru) * 2005-02-28 2006-07-20 Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского Сибирского отделения Российской академии наук (ИрИХ СО РАН) Способ получения протонпроводящих полимерных мембран
RU2663189C2 (ru) * 2013-04-09 2018-08-02 Блю Солюшнз Устройство и способ изготовления ленты узла аккумулирования электроэнергии

Also Published As

Publication number Publication date
CN1129972C (zh) 2003-12-03
JP2000503158A (ja) 2000-03-14
DE19548421B4 (de) 2004-06-03
BR9612164A (pt) 1999-07-13
TW387841B (en) 2000-04-21
KR19990076657A (ko) 1999-10-15
KR100400950B1 (ko) 2004-02-05
CA2241022C (en) 2009-04-28
DE19548421A1 (de) 1997-09-11
EP0868760B2 (de) 2009-11-18
CZ195998A3 (cs) 1998-11-11
WO1997023919A1 (de) 1997-07-03
ES2148834T3 (es) 2000-10-16
MX9805024A (es) 1998-09-30
CA2241022A1 (en) 1997-07-03
DK0868760T3 (da) 2000-10-09
PL327288A1 (en) 1998-12-07
EP0868760B1 (de) 2000-05-17
EP0868760A1 (de) 1998-10-07
JP3965484B2 (ja) 2007-08-29
US6197147B1 (en) 2001-03-06
CN1205803A (zh) 1999-01-20
ATE193159T1 (de) 2000-06-15
DE59605262D1 (de) 2000-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2172542C2 (ru) Способ непрерывного получения соединения &#34;мембрана-электроды&#34;
JP4897990B2 (ja) ウエブ状ポリマー電解質膜に電極層を被着する方法及び膜／電極アセンブリの製造方法並びにポリマー電解質膜燃料電池のための膜／電極アセンブリ
CA2256975C (en) Improved structures and method of manufacture for gas diffusion electrodes and electrode components
EP2172999B1 (en) Membrane electrode assembly and solid polymer electrolyte fuel cell
WO2002003489A1 (en) Polyelectrolyte fuel cell
WO2002059989A2 (en) Gas diffusion electrode manufacture and mea fabrication
US8614028B2 (en) Membrane and electrode assembly and method of producing the same, and polymer electrolyte membrane fuel cell
GB2394597A (en) Electrode catalyst layer for fuel cell
KR20170029570A (ko) 멤브레인 전극 어셈블리
US20040071881A1 (en) Method and apparatus for the continuous coating of an ion-exchange membrane
JP7152318B2 (ja) 膜及び方法
EP1531509A1 (en) Method and apparatus for the continuous coating of an ion-exchange membrane
HK1017949A (en) Process for continuous production of membrane-electrode composites
WO2025040911A1 (en) Hydrocarbon membrane
WO2025040912A1 (en) Hydrocarbon membrane
KR100676647B1 (ko) 소수성 고분자 박막을 이용한 연료 전지용 수소이온 전도성 전해질막
MXPA98005024A (en) Continuous procedure to produce mixed bodies of membranes and electrodes (m

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20051221