163698. lajstromszámú szabadalom • Eljárás a hidrofóbia folyamatos változtatására elektródák keresztmetszetén
163698 3 A találmány szerint kitűzött feladat eljárás kidolgozása olyan szénelektróda előállítására, amely csekély üzemi nyomásnál, illetve atmoszferikus nyomásnál a gázátalakulás nagy hatásfokával, nagy teljesítménnyel, hosszú időn át üzemeltethető. A találmány szerint e feladatot úgy oldjuk meg, hogy hordozóra felvitt szénelektródát készítünk, amelynek hidrofobitása az elektróda keresztmetszetében folyamatosan változik és amelynél a szénszemcsék nincsenek a kötőanyagréteggel tökéletesen bevonva. Az elektródának az elektrolit felé eső oldala tartalmazza a legkevesebb kötőanyagot. A találmány szerint úgy járunk el, hogy több, például 4, 8, 12 és 16% kisnyomású polietilénport tartalmazó szénréteget hordozóra viszünk, majd szinterezzük és tömörítjük. Ezután az elektródát oldószerrel, például xilollal átitatjuk és az oldószernek megfelelő hőmérsékleten szárítjuk. Ekkor a pórusokban levő kötőanyag feloldódik és az oldószer elpárologtatásával film alakjában a pórusokban ismét kiválik. Az oldószer elpárologtatásának időtartamát úgy választjuk meg, hogy az oldott kötőanyag az elektróda kötőanyagban szegényebb pórusaiba hatoljon be, miáltal a hidrofobitásnak a koncentrációesésnek megfelelő folytonos változása érhető el. A találmány szerinti eljárás egy másik változata szerint a kötőanyag oldhatóságát, valamint az oldószer elpárologtatásának sebességét oldószerkeverékek (pl. xilol—benzol—tetrahidrofurán) alkalmazásával irányítjuk. Azt találtuk, hogy olyan egyrétegű elektródák is előállíthatók, amelyeknél az elektróda testén a hidrofóbia egyenletesen oszlik el, oly módon, hogy aktív szénből és kötőanyagból préselt elektródákat oldószerrel, például xilollal itatunk át. Az oldószer elpárologtatásával a kötőanyag film alakjában kiválik és az elektróda hidrofobitását növeli. A találmány szerint az oldószerhez mindig adható valamely monomer szénhidrogén, így sztirol is, amely az oldószer elpárologtatása során polimerizálódik. Azt tapasztaltuk továbbá, hogy az oldószerhez víztaszító tulajdonsággal rendelkező anyagokat, így paraffint is adhatunk, amely a találmány szerinti eljárással elérhető hidrofób hatást még fokozza. A találmány szerinti eljárás kiviteli módját az alábbi példák szemléltetik. 1. példa: Vezetőképes hordozóra szénből (WDK 0,2—1) és kisnyomású polietilénből álló három réteget viszünk fel, úgy, hogy a szén kötőanyagtartalma a rétegekben 5, 10 és 15% legyen és az így felépített elektródát a következő kezelésnek vetjük alá: Az elektródatestet 80 C°-ra melegítjük és xilollal átitatjuk, vagy az átitatást szobahőfokon vákuumban végezzük. Ezután az elektródát 2 órán át 130—150 C°-ra melegítjük, miáltal a kötőanyag egy része oldódik és finom film alakjában az elektróda felületén és a pórusokban lerakódik. Az így kezelt elektróda hidrofobitása az elektrokémiai mérés szerint jelentősen nagyobb, mint a kezelést 5 megelőzően. Az elektróda élettartama 15% aktivitáscsökkenés és 20% ellenállásnövekedés mellett túlnyomás nélküli üzemelésnél nyolcszorosára növekedett. 10 2. példa: Az 1. példa szerint járunk el, de az elektróda átitatása előtt a xilolhoz megfelelő mennyiségű, előnyösen 1—5% kismértékben polimerizált sztirolt adunk. A melegítés alatt a sztirol tökéletesen poli-15 merizálódik, miáltal a hidrofóbia növekszik. Az aktivitás csökkenése 15—20%, az ellenállás növekedése 20—25%, az elektróda élettartama tízszeresére növekedett. 20 3. példa: Ebben az esetben nagynyomású polietilént is használunk. Az elektródát úgy készítjük el, hogy megfelelő vezetőképes hordozóra három réteget: szenet (P 33) 25 és 5%) nagynyomású polietilént, szenet és 10% kisnyomású polietilént, és szenet és 20% kisnyomású polietilént tartalmazó réteget viszünk fel. Az elektródát az 1., illetve 2. példa szerint kezelve az aktivitáscsökkenés 5%, az ellenállásnövekedés 10—12% 30 és az elektróda élettartama 50 mA/cm2 -nél, oxigénnel, 65 C°-on, a kétszeresére növekszik. 35 Szabadalmi igénypontok 1. Eljárás a hidrofóbia folyamatos változtatására galvánelemek elektródáinak keresztmetszetén, azzal jellemezve, hogy a többrétegű elektródák 40 pórusfelületein a kötőanyagrészecskéket oldószerrel átitatjuk és az oldószert elpárologtatjuk és így a kötőanyagot az elektróda keresztmetszetén folyamatosan változó hidrofobitású filmmé alakítjuk. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási 45 módja, azzal jellemezve, hogy többrétegű elektródák készítéséhez oldószerkeveréket alkalmazunk. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy egyrétegű elektródákat alkalmazunk. 50 4. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az oldószerhez egy másik hidrofobizáló anyagot is adunk, amelyet a kötőanyag oldott részecskéivel együtt csapatunk le. 55 5. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az oldószerhez monomer szénhidrogént, például sztirolt adunk, amelyet az oldószer elpárologtatásakor polimerizálunk. A kiadásért felel: a Közgazdasági és Jogi Könyvkiadó igazgatója 75-5273 — Szegedi Nyomda 2
