Procedimiento de revestimiento de un electrodo y electrodo asociado.

Un procedimiento de revestimiento de un electrodo, que comprende:

proporcionar un electrodo;

proporcionar una solución de un iniciador de radicales libres, un monómero que comprende al menos dos grupos amida seleccionados de

carbonildiamina y un compuesto de fórmula

(c),

en la que R3 es NH, radical alifático o unidad de éter, un monómero de fórmula (a),

en la que R1 es CH3 o H y ácido sulfónico o sal de monómero;

humedecer el electrodo con la solución; y

calentar el electrodo humedecido;

en la que el monómero que comprende al menos dos grupos amida, el monómero de fórmula (a), y el ácido sulfónico o sal de monómero son copolimerizados.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2010/045480.

Solicitante: GENERAL ELECTRIC COMPANY.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 1 RIVER ROAD SCHENECTADY, NY 12345 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: CHEN, LIN, LIU,HUI, CAI,WEI, DENG,ZHIGANG, YANG,HAI, ZHENG,LIPING, LU,SU, YU,XIANGUO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PULVERIZACION O ATOMIZACION EN GENERAL; APLICACION... > PROCEDIMIENTOS PARA APLICAR LIQUIDOS U OTRAS MATERIAS... > Procedimientos para aplicar líquidos u otros materiales... > B05D5/12 (para obtener un revestimiento que tenga propiedades eléctricas específicas)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > CABLES; CONDUCTORES; AISLADORES; ,o EMPLEO DE MATERIALES... > Conductores o cuerpos conductores caracterizados... > H01B1/12 (sustancias orgánicas)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones... > C08G69/08 (derivados a partir de ácidos aminocarboxílicos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS;... > Fabricación de artículos o modelado de materiales... > C08J5/20 (Fabricación de estructuras modeladas de resinas cambiadoras de iones)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS,... > Cambio de cationes; Utilización de una sustancia... > B01J39/20 (Compuestos macromoleculares obtenidos por reacciones que hacen intervenir únicamente enlaces insaturados carbono-carbono)

PDF original: ES-2523371_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento de revestimiento de un electrodo y electrodo asociado Antecedentes Los polímeros de intercambio iónico son útiles en muchas aplicaciones, por ejemplo, en la fabricación de membranas o revestimientos de intercambio iónico para procedimientos de separación iónica. La técnica usual para producir polímeros de intercambio iónico implica la polimerización de un agente de reticulación dietilénico, no iónico, no soluble en agua, por ejemplo, divinilbenceno, con un monómero tal como estireno en un disolvente no acuoso tal como dietilbenceno. El polímero sólido resultante, por ejemplo, en forma de película o membrana se equilibra o lava varias veces con un disolvente tal como dicloruro de etileno para retirar y reemplazar el disolvente dietilbenceno. Cuando se desean membranas de intercambio catiónico, las membranas, a continuación, se hacen reaccionar con una solución de trióxido de azufre y dicloruro de etileno para formar grupos sulfonato que al lavar con metanol y neutralizar con bicarbonato de sodio confiere al polímero propiedades de intercambio iónico fuertemente básicas. Los monómeros insolubles en agua y la reacción de polimerización y reacción subsiguiente llevadas a cabo en disolventes no acuosos precisa de problemas de eliminación química con la consiguiente pérdida de los disolventes orgánicos.

Para superar los problemas mencionados anteriormente, se han desarrollado agentes de reticulación solubles en agua polimerizables en sistemas de disolventes acuosos. La reticulación del polímero ocurre por medio de una reacción de condensación entre dos monómeros y tiene lugar de forma simultánea con la polimerización, de modo que no se requieren monómeros dietilénicos. Al mismo tiempo, se suprimen los gastos de los disolventes derivados del petróleo y el problema de su eliminación.

No obstante, la mayoría de los agentes de reticulación solubles en agua disponibles en la actualidad son costosos y no respetuosos con el medio ambiente. Mientras tanto, algunas aplicaciones, p. ej. los electrodos de supercondensador, prefieren polímeros que tengan resistencia baja, coeficiente de hinchamiento bajo y buena morfología de revestimiento y que puedan revestirse para disminuir el consumo de energía y aumentar la eficiencia de corriente de los electrodos.

Por tanto, sería deseable disponer de un procedimiento para hacer un polímero con coeficiente de hinchamiento bajo a partir de materiales solubles en agua, baratos y respetuosos con el medio ambiente y un procedimiento de revestimiento de un electrodo con el polímero para reducir la resistencia y aumentar la eficiencia de corriente del electrodo.

El documento JP2005063690 da a conocer una película electrólica para pilas de combustible que se obtiene mediante la copolimerización de monómeros tales como N-metilolacrilamida y monómeros que contienen sulfónico, sin embargo, este documento no relata un procedimiento de revestimiento de un electrodo, sino la provisión de un polímero electrólico.

El documento US5264249 da a conocer un procedimiento para hacer un producto revestido conductor que comprende las etapas de aplicar a un sustrato de metal una capa de una composición de revestimiento curable incluyendo ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, un agente de curación y opcionalmente metilen-bisacrilamida, sin embargo, este documento no da a conocer el uso de N-metilolacrilamida o un monómero que comprenda al menos dos grupos amida tales como carbonildiamina y un compuesto de la fórmula (c) en el procedimiento de revestimiento.

Breve descripción De acuerdo con las realizaciones descritas en el presente documento, se proporciona un procedimiento de revestimiento de un electrodo, que comprende:

proporcionar un electrodo;

proporcionar una solución de un iniciador de radicales libres, un monómero que comprende al menos dos grupos amida seleccionados de carbonildiamina y un compuesto de fórmula (c) ,

** (Ver fórmula) **

en la que R3 es NH, radical alifático o unidad de éter, un monómero de fórmula (a) , 5

** (Ver fórmula) **

en la que R1 es CH3 o H y ácido sulfónico o sal de monómero;

humedecer el electrodo con la solución; y calentar el electrodo humedecido;

en la que el monómero comprende al menos dos grupos amida, el monómero de fórmula (a) , y el ácido sulfónico o sal de monómeroson copolimerizados.

De acuerdo con las realizaciones descritas en el presente documento, se proporciona un electrodo revestido mediante el procedimiento anterior.

Las unidades de monómero adecuadas de fórmula (a) son, por ejemplo, compuestos etilénicamente insaturados solubles en agua que pueden polimerizarse mediante radicales libres y contienen grupos N-metilol (-NH-CH2OH) o derivados eterificados de los mismos (-NH-CH2OR, donde R=alquilo (C1-C6) ) . Las unidades de monómero preferentes son N-metilolacrilamida (N- (hidroximetil) acrilamida, NMA) , N-metilolmetacrilamida (NMMA) , N- (isobutoximetil) acrilamida (IBMA) , N- (isobutoximetil) metacrilamida y N- (n-butoximetil) acrilamida (NBMA) . Unidades de monómero particularmente preferentes son N-metilolacrilamida y N- (isobutoximetil) acrilamida.

En algunas realizaciones, el ácido sulfónico o sal de monómero es de fórmula (b) :

** (Ver fórmula) **

en la que R2 es CH3 o H; X es NH u O e Y es alquilo. Los monómeros de ácido sulfónico o sal adecuados son, por ejemplo, compuestos etilénicamente insaturados solubles en agua que pueden polimerizarse mediante radicales libres y contienen ácido sulfónico o grupos sulfonato -SO3M, donde M=H o un ion de metal alcalino, amonio o metal alcalinotérreo. Las unidades de monómero preferentes son ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, ácido estirenosulfónico, metacrilatos de sulfoalquilo, itaconatos de sulfoalquilo, preferentemente en cada caso con un radical alquilo (C1 a C6) , y ácido vinilsulfónico y sales de amonio, metal alcalino o metal alcalinotérreo de los mismos. Son particularmente preferentes las unidades de monómero ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, ácido estirenosulfónico, ácido p-estirenosulfónico, acrilato de sulfopropilo, itaconato de sulfopropilo y ácido vinilsulfónico y sales de amonio, sodio, potasio y calcio de los mismos.

Como se usa en el presente documento, el término "alquilo" se refiere a un radicalhidrocarburo saturado. Los ejemplos de grupos alquilo adecuados incluyen n-butilo, n-pentilo, n-heptilo, isobutilo, t-butilo, e isopentilo.

El monómero que comprende al menos dos grupos amida se selecciona de carbonildiamina y un compuesto de fórmula (c)

** (Ver fórmula) **

en la que R3 es NH, radical alifático o unidad de éter.

Como se usa en el presente documento, el término "radical alifático" se refiere a un radical orgánico que tiene una valencia de al menos la unidad que consiste en una disposición lineal o ramificada de átomos que no es cíclica. Los radicales alifáticos están definidos para comprender al menos un átomo de carbono. La disposición de átomos que

comprende el radical alifático puede incluir heteroátomos tales como nitrógeno, azufre, silicio, selenio y oxígeno o puede estar compuesta exclusivamente de carbono e hidrógeno. Por conveniencia, el término "radical alifático" se define en el presente documento para englobar, como parte de la "disposición lineal o ramificada de átomos que no es cíclica", radicales orgánicos sustituidos con una amplia gama de grupos funcionales tales como grupos alquilo, grupos alquenilo, grupos alquinilo, grupos haloalquilo, grupos dienilo conjugados, grupos alcohol, grupos éter, grupos aldehído, grupos cetona, grupos ácido carboxílico, grupos acilo (por ejemplo, derivados de ácido carboxílico... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento de revestimiento de un electrodo, que comprende: proporcionar un electrodo; proporcionar una solución de un iniciador de radicales libres, un monómero que comprende al menos dos grupos amida seleccionados de carbonildiamina y un compuesto de fórmula (c) ,

** (Ver fórmula) **

en la que R3 es NH, radical alifático o unidad de éter, un monómero de fórmula (a) ,

** (Ver fórmula) **

en la que R1 es CH3 o H y ácido sulfónico o sal de monómero;

humedecer el electrodo con la solución; y

calentar el electrodo humedecido;

en la que el monómero que comprende al menos dos grupos amida, el monómero de fórmula (a) , y el ácido sulfónico o sal de monómero son copolimerizados.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el ácido sulfónico o sal de monómero es de fórmula (b) :

** (Ver fórmula) **

en la que R2 es CH3º H; X es NH u O e Y es alquilo.

3. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que el ácido sulfónico o sal de monómero es ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el ácido sulfónico o sal de monómero es ácido p-estirenosulfónico.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el monómero de fórmula (a) es N- (hidroximetil) acrilamida.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el iniciador de radicales libres es dihidrocloruro de 2, 2â?- (azobis (2-metilpropionamidina) , persulfato de amonio, o persulfato de potasio.

7. Un electrodo revestido mediante el procedimiento de la reivindicación 1.