Procedimiento para la preparación de electrodos de difusión de gas.

Procedimiento para la fabricación de un electrodo de difusión de gas que comprende las siguientes etapas:

(a) fabricar una mezcla en polvo que contiene por lo menos un catalizador y un aglutinante,

(b) aplicar la mezcla en polvo sobre un elemento de soporte eléctricamente conductor,

(c) comprimir la mezcla en polvo con el elemento de soporte eléctricamente conductor,

caracterizado porque la compresión según la etapa (c) se realiza mediante laminado y con una fuerza de 0,01 a 7 kN/cm y porque el catalizador contiene por lo menos óxido de plata I.

Procedimiento para la preparación de electrodos de difusión de gas

La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de electrodos de difusión de gas a partir de un material de soporte eléctricamente conductor y una mezcla en polvo que contiene por lo menos un catalizador y un aglutinante. Los electrodos de difusión de gas son adecuados, por ejemplo, para la electrolisis de cloruro sódico o para celdas de combustible alcalinas.

Por los documentos WO 03044245, DE 3 710 168 A y EP 297 377 A se sabe fabricar electrodos de difusión de gas laminando inicialmente una mezcla en polvo seca de un catalizador y un aglutinante, así como dado el caso otros constituyentes, en una estructura textil plana y a continuación aplicando la estructura textil plana sobre un soporte eléctricamente conductor mediante laminado. El soporte también tiene la función, además de la función de soporte mecánico, de aporte y evacuación de corriente hacia o del electrodo de difusión de gas. El soporte mecánico puede ser, por ejemplo, una red, material no tejido o tejido metálico. La aplicación de la estructura textil plana sobre el soporte puede realizarse, por ejemplo, mediante compresión o laminado.

Una desventaja de estos procedimientos es que se necesitan dos etapas de trabajo. En una primera etapa de trabajo, la mezcla en polvo que contiene un catalizador, un aglutinante, así como dado el caso otros constituyentes, se comprime dando una estructura textil plana, en una segunda etapa de trabajo, la estructura textil plana se comprime con el soporte. Otra desventaja es que durante la compresión de la estructura textil plana con el soporte, la estructura textil plana catalíticamente activa se expone de nuevo a un gran esfuerzo mecánico. Esto influye desventajosamente en el sistema de poros de la capa catalíticamente activa del electrodo de difusión de gas, lo que va acompañado de un empeoramiento de la actividad electroquímica del electrodo de difusión de gas.

Por el documento DE 101 30 441 A se conoce el modo de evitar la destrucción del sistema de poros en la compresión cargando la mezcla en polvo con un líquido.

Según el documento DE 101 48 599 A, las fuerzas de compresión en la compresión de la estructura textil plana con el soporte deben ajustarse exactamente para evitar un daño de la estructura textil plana. De esta manera sólo difícilmente puede fabricarse una estructura de poros óptima.

Es necesario elegir la fuerza de compresión en la compresión de la mezcla en polvo lo suficientemente grande para que se fabrique una estructura textil plana de suficiente estabilidad mecánica. En la compresión de la estructura textil plana con el soporte, la fuerza de compresión también se elige lo suficientemente grande para que se realice una unión (enganche) suficientemente fuerte de la estructura textil plana con el soporte. A fuerza de compresión demasiado baja, la estructura textil plana puede desprenderse ligeramente del soporte durante el uso del electrodo de difusión de gas, por ejemplo, en una celda de electrolisis. Además, a fuerza de compresión demasiado baja no puede fabricarse ningún contacto eléctrico suficiente entre la estructura textil plana y el soporte. Por consiguiente, se produce una resistencia adicional, por lo que aumenta el voltaje de la electrolisis.

Otra desventaja de los procedimientos conocidos por el estado de la técnica es que sólo pueden fabricarse electrodos de difusión de gas de una sola capa. Por un electrodo de difusión de gas de una sola capa se entiende un electrodo de difusión de gas que presenta una capa catalíticamente activa. Sin embargo, los electrodos de difusión de gas también pueden ser multicapa, es decir, estar constituidos por varias capas. A este respecto, las capas pueden presentar diferentes propiedades, por ejemplo, diferentes propiedades hidrófobas, hidrófilas, eléctricas. Los electrodos de difusión de gas multicapa no pueden fabricarse según los procedimientos conocidos por el estado de la técnica, ya que mediante compresión no pueden unirse de forma suficientemente estable varias capas entre sí y con el soporte eléctricamente conductor.

Por tanto, es objetivo de la presente invención proporcionar un procedimiento para la fabricación de un electrodo de difusión de gas que sea lo más sencillo posible y que proporcione un electrodo de difusión de gas con excelentes propiedades electroquímicas. Con el procedimiento podrán fabricarse electrodos de difusión de gas tanto de una sola capa como también de varias capas.

Correspondientemente, es objeto de la invención un procedimiento para la fabricación de un electrodo de difusión de gas que comprende las siguientes etapas:

(a) fabricar una mezcla en polvo que contenga por lo menos un catalizador y un aglutinante,

(b) aplicar la mezcla en polvo sobre un elemento de soporte eléctricamente conductor,

(c) comprimir la mezcla en polvo con el elemento de soporte eléctricamente conductor,

caracterizado porque la compresión según la etapa (c) se realiza mediante laminado y con una fuerza de 0, 01 a 7 A diferencia de los procedimientos conocidos por el estado de la técnica, en el procedimiento según la invención la mezcla en polvo que contiene el catalizador y el aglutinante, así como dado el caso otros componentes, se aplica directamente sobre el elemento de soporte eléctricamente conductor y a continuación se comprime con el elemento de soporte. Esto ahorra una etapa de trabajo, ya que la mezcla en polvo no se comprime primero en una estructura textil plana antes de que la estructura textil plana se comprima con el elemento de soporte.

La mezcla en polvo está constituida por lo menos por un catalizador y un aglutinante. Como catalizador sirve un metal, un compuesto metálico, un compuesto no metálico o una mezcla de metales, compuestos metálicos o compuestos no metálicos. Preferiblemente, en el caso del catalizador se trata de plata, óxido de plata I, óxido de plata II o sus mezclas. En el caso del aglutinante se trata preferiblemente de un polímero, con especial preferencia de politetrafluoroetileno (PTFE) . Se usan con especial preferencia mezclas en polvo que están constituidas por hasta el 70 al 95 % en peso de óxido de plata I, el 0 al 15 % en peso de polvo de metal de plata y el 3 al 15 % en peso de PTFE. Como mezcla en polvo también puede usarse una mezcla como se conoce, por ejemplo, por el documento DE 101 30 441 A. A este respecto, el catalizador, por ejemplo, plata, está precipitado sobre un sustrato de PTFE.

La mezcla en polvo puede contener otros componentes adicionales, por ejemplo, cargas que contienen polvo de metal de níquel, de níquel Raney, de plata Raney o sus mezclas.

La mezcla en polvo que contiene un catalizador y un aglutinante forma una capa electroquímicamente activa del electrodo de difusión de gas después de la aplicación sobre el elemento de soporte y la compresión con el elemento de soporte.

La preparación de la mezcla en polvo según la etapa (a) se realiza mediante mezcla del polvo del catalizador y del aglutinante, así como dado el caso otros componentes. La mezcla se produce preferiblemente en un dispositivo de mezcla que presenta elementos de mezcla de rápida rotación como, por ejemplo, cuchillas percutoras. Para mezclar los componentes de la mezcla en polvo, los elementos de mezcla giran preferiblemente con una velocidad de 10 a 30 m/s o con un número de revoluciones de 4000 a 8000 rpm. Si el catalizador, por ejemplo, óxido de plata I, se mezcla con PTFE como aglutinante en un dispositivo de mezcla de este tipo, el PTFE se extiende dando una estructura similar a aguja y de esta manera surte efecto como aglutinante para el catalizador. Después de la mezcla, la mezcla en polvo se tamiza preferiblemente. El tamizado se realiza preferiblemente con un dispositivo de tamizado que está provisto de redes o similares cuya abertura de malla asciende a 0, 1 a 1, 5 mm, con especial preferencia a 0, 2 a 1, 2 mm.

En otra forma de realización del procedimiento, después de la mezcla del catalizador y del aglutinante en el dispositivo de mezcla, la mezcla en polvo se compacta, por ejemplo, mediante compresión mediante laminado. A continuación, las dartas formadas a este respecto se procesan de nuevo en un polvo en un dispositivo de mezcla con elementos de mezcla giratorios. De esta manera, el residuo de tamizado se reduce y se mejora la fluidez. Este modo de proceder, que comprende la mezcla de... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la fabricación de un electrodo de difusión de gas que comprende las siguientes etapas:

(a) fabricar una mezcla en polvo que contiene por lo menos un catalizador y un aglutinante,

(b) aplicar la mezcla en polvo sobre un elemento de soporte eléctricamente conductor, 5 (c) comprimir la mezcla en polvo con el elemento de soporte eléctricamente conductor,

caracterizado porque la compresión según la etapa (c) se realiza mediante laminado y con una fuerza de 0, 01 a 7 kN/cm y porque el catalizador contiene por lo menos óxido de plata I.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la aplicación de la mezcla en polvo según la etapa

(b) se realiza por dispersión.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1-2, caracterizado porque la preparación de la mezcla en polvo según la etapa (a) se realiza mediante mezcla del catalizador y del aglutinante, así como dado el caso otros componentes, en una herramienta de mezcla, girándose los elementos de mezcla de la herramienta de mezcla con una velocidad de 4000 a 8000 rpm o de 10 a 30 m/s.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque la mezcla se realiza a una temperatura de 35 a 80 15 ºC.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque el aglutinante contiene por lo menos politetrafluoroetileno.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque la mezcla en polvo contiene adicionalmente plata, preferiblemente en forma de polvo con un diámetro de partícula de menos de 50 μm.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque el elemento de soporte eléctricamente conductor es una red, material no tejido, espuma, tejido, trenza o metal desplegado, preferiblemente de níquel, plata

o níquel plateado.