174088. lajstromszámú szabadalom • Eljárás hidrofób elektród zárórétegének előállítására tüzelőanyag elemek és fém-levegő áramforrások számára
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG SZABADALMI LEÍRÁS SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY 174088 0 Bejelentés napja: 1976. XI. 18. (VI-1102) Kiállítási elsőbbség: 1976. V. 19. Nemzetközi osztályozás: H 01 M 4/88 országos találmányi HIVATAL Közzététel napja: 1979. III. 28. Megjelent: 1980. IV. 30. \ *. Ív ’ Feltalálók: Dr. Lukács József oki. gépészmérnök 1/3 Horváth Pál oki. fizikus 1/3 Kulcsár Sándor oki. vegyészmérnök 1/3 budapesti lakosok. Szabadalmas: Villamosipari Kutató Intézet Budapest. Eljárás hidrofób elektród zárorétegenek előállítására tüzelőanyag-elemek és fém-levegő áramforrások számára 1 A találmány tárgya eljárás hidrofób elektródok zárórétegének előállítására tüzelőanyag-elemek és fém-levegő áramforrások számára. A korszerű fém-levegő áramforrások majdnem teljesen, a tüzelőanyag-elemek pedig egyre növekvő 5 számban hidrofób típusú elektródot tartalmaznak A hidrofób elektródok legnagyobb előnye, hogy nem igényelnek komplikált — túlnyomást létrehozó — szerkezeteket. Az elektrolit hidrosztatikai 10 nyomását a pórusok falának kapilláris nyomása egyenlíti ki, így az elektrolit nem tud kifolyni a pórusokon. A korszerű, nagy teljesítményű hidrofób elektródok általában tartalmaznak vezetést is szolgáló 15 hordozóanyagot (gyakran fémhálót), katalizátorréteget és hidrofobizáló anyagot. Ilyen elektród készítését úja le az 1 159 343 sz. angol szabadalom, amely nikkelhálóra felépített platinakatalizátorral működő elektródot ír le, amely PTFE-vel van 20 hidrofobizálva. A 3 753 782 sz. USA szabadalom szerint nikkel és kobalt porból, valamint szén és teflon keverékéből készítenek elektródot. A hidrofób elektródot általában olyan módon 25 készítik el, hogy külön elkészítik az elektród katalizátoranyagát és külön az un. záróréteget, amely tiszta PTFE-ből készülő vékony fólia és ezt rápréselik az elektródra. Ilyen technológiát ír le a 3 668 014 sz. USA szabadalom. 30 2 Ezeknek a technológiáknak közös hibája az, hogy préselést és hőkezelést igényelnek a hidrofób záróréteg kialakítására. A hőkezelés következtében a PTFE-ből készült ún. zárórétegen mikrorepedések keletkeznek, amelyek később a lúgszivárgást is lehetővé teszik. A repedések oka az, hogy a PTFE és a katalizátort hordozó fémháló hőtágulása jelentősen (kb. 1 nagyságrenddel) eltér egymástól, így a felmelegedés és lehűtés a PTFE kialakult struktúráját rongálja. A találmányunk szerinti eljárás PTFE réteg diszperzióból történő előállítását teszi lehetővé hőkezelés nélkül. Kísérleteink során kitűnt, hogy a hőkezelést — amely nélkül a diszperzióból készült PTFE réteg az elektródon maradó diszpergáló szer és az elektrolitban levált víz hatására ismét diszperzióba mehetne — szerves oldószerekben történő mosással helyettesíthetjük. Találmányunk lényege tehát, hogy az elektródra felvitt vizes diszperziós réteget szárítjuk szobahőmérséklet és 150 C között, és a szárítás után az elektródot legalább két lépésben poláros és apoláros oldószerekkel mossuk, így a diszpergáló szert eltávolítjuk. Célszerű, ha poláros szerves oldószerként - előnyösen alkoholt és homológjait, vagy triklóretilént és apoláros szerves oldószerként, - előnyösen benzolt, toluolt és homológjait, széntetrakloridot vagy dioxánt alkalmazunk. 174088
