DE1542552B1 - Verfahren zur Herstellung eines poroesen,Metall enthaltenden und geformten Katalysators - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines poroesen,Metall enthaltenden und geformten KatalysatorsInfo
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Description
1 2
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- mechanische Festigkeit nämlich durch Aktivierungslung
eines porösen, Metall enthaltenden und geform- und Reaktivierungsvorgänge stark abfällt, weil die
ten Katalysators, der gegenüber Sauerstoff unemp- Katalysatorteilchen bei diesen Vorgängen Volumensfindlich
ist und durch Wiederbeladung mit Wasser- änderungen unterliegen. Es sei in diesem Zusammenstoff
als Katalysator für Wasserstoffübertragungen, 5 hang auch darauf hingewiesen, daß Lösungs- und
insbesondere als Wasserstoffelektrode in bei Tempe- Imprägnierungsverfahren bei Pulvern einfacher und
raturen unterhalb 200° C arbeitenden Brennstoff- bedeutend schneller durchzuführen sind als bei
elementen, geeignet ist. porösen Körpern.
Es ist bereits bekannt, sauerstoffempfindliche Ka- Es wurde nun zwar bei Durchführung der erwähn-
talysatoren dadurch zu schützen, daß man sie nach io ten Verfahren zur Desaktivierung von Wasserstoff-
ihrer Herstellung bzw. Aktivierung unter Flüssig- Übertragungs-Katalysatoren durch Wasserstoffentzug
keiten aufhebt, beispielsweise unter Wasser, Alkali- von dem Erfinder erkannt, daß man aus dem inak-
laugen, alkoholischen Lösungen, flüssigen Kohlen- tivierten Pulver durch Kaltpressen foh'enförmige Ka-
wasserstoffen und flüssigen Ölen, talysatorkörper herstellen kann, die sich für kurze
In diesem Zusammenhang ist auch bereits berich- 1S Zeit als Gasverzehrelektroden und zum Einsatz in
tet worden, die Katalysatoren in Flüssigkeiten einzu- Niederdruck-Brennstoffelementen und Elektrodialy-
tragen, die beim Abkühlen erstarren. Genannt wur- seuren bewährten, nachdem man sie auf elektroche-
den hier Paraffin und höhere Fettalkohole. mischem oder chemischem Wege wieder mit Wasser-
Ein neuer Vorschlag beruht darauf, luftempfind- stoff beladen hatte. In Elektrolyseuren und als nega-
liche Katalysatoren, insbesondere Raney-Metall- 20 tive Elektroden für Akkumulatoren mit alkalischem
Katalysatoren, dadurch zu konservieren, daß man sie Elektrolyten lassen sich die aus inaktiviertem Kata-
mit wasser- oder laugelöslichen und schwerflüchtigen, lysatorpulver kaltgepreßten und anschließend reakti-
aber bei Zimmertemperatur flüssigen Alkoholen vierten. Katalysatorkörper jedoch wegen mangelnder
tränkt und den überschüssigen Alkohol entfernt; mechanischer Stabilität nicht anwenden,
man kann auf diese Weise auch pulverförmiges Ka- 25 Bei diesen Erprobungen zeigte sich auch, daß der
talysatormaterial nach der Konservierung an der Luft ursprüngliche Aktivitätsgrad nicht völlig erreicht
liegenlassen. wurde und die Festigkeit der kalt gepreßten Körper
Es ergab sich jedoch, daß die Weiterverwendung technischen Anforderungen nicht genügte,
derartig behandelter Katalysatoren schwierig zu Seit jeher ist man bestrebt, die Herstellung von handhaben ist. Die völlige Entfernung der Schutz- 30 Wasserstoffübertragungs-Katalysatoren, die für Remittel ist nicht einfach; gerade die aktiven Zentren aktionen im Temperaturbereich etwa zwischen —30 der Katalysatoren werden durch zurückbleibende und +15O0G und bei wenig erhöhten Wasserstoff-Spuren des Schutzmittels besonders stark blockiert. drücken benötigt werden, bei möglichst niedrigen Weiterhin gelang es nicht, die von ihrem Schutz- Temperaturen durchzuführen. Denn die vorliegenden mittel befreiten Katalysatoren nach üblicher Art und 35 Erfahrungen zeigten ganz deutlich, daß, je höher die Weise zu behandeln bzw. zu bearbeiten, da sie nach Herstellungstemperatur liegt, um so leichter Gitter-Entfernung des Schutzmittels wieder luftempfindlich fehler, welche wesentlich die Höhe der katalytischen geworden sind. Dieses Verhalten stört besonders, Aktivität mitbestimmen, durch Rekristallisation wenn der Katalysator Bestandteil von Elektroden ausheilen. Es schien deshalb nicht möglich, Katalywerden soll. 4° satorpulver ohne wesentliche Beeinträchtigung durch
derartig behandelter Katalysatoren schwierig zu Seit jeher ist man bestrebt, die Herstellung von handhaben ist. Die völlige Entfernung der Schutz- 30 Wasserstoffübertragungs-Katalysatoren, die für Remittel ist nicht einfach; gerade die aktiven Zentren aktionen im Temperaturbereich etwa zwischen —30 der Katalysatoren werden durch zurückbleibende und +15O0G und bei wenig erhöhten Wasserstoff-Spuren des Schutzmittels besonders stark blockiert. drücken benötigt werden, bei möglichst niedrigen Weiterhin gelang es nicht, die von ihrem Schutz- Temperaturen durchzuführen. Denn die vorliegenden mittel befreiten Katalysatoren nach üblicher Art und 35 Erfahrungen zeigten ganz deutlich, daß, je höher die Weise zu behandeln bzw. zu bearbeiten, da sie nach Herstellungstemperatur liegt, um so leichter Gitter-Entfernung des Schutzmittels wieder luftempfindlich fehler, welche wesentlich die Höhe der katalytischen geworden sind. Dieses Verhalten stört besonders, Aktivität mitbestimmen, durch Rekristallisation wenn der Katalysator Bestandteil von Elektroden ausheilen. Es schien deshalb nicht möglich, Katalywerden soll. 4° satorpulver ohne wesentliche Beeinträchtigung durch
Diese Nachteile beseitigt ein vor kurzem veröffent- Sinterverfahren zu mechanisch stabilen Körpern
lichtes Verfahren (F. P. Dousek in Ruvue Energie umzuformen. Deshalb wurde bewußt von allem da-
Primaire EPE, Journees Internationales d'Etude des von Abstand genommen, die spezifische Katalysator-
Piles ä Combustible, Brüssel 1965, Seances du 22 struktur durch Wärmezufuhr zu schädigen,
juin, S. 101 bis 105, Druckerei R. Louis, rue Borrens, 45 Aus diesen Gründen wurden von den Erfindern
37 bis 41, Brüssel 5), wonach die Katalysatoren der- nur sehr zögernd Versuche vorgenommen, um durch
art behandelt werden, daß sie zwar ihre Empfindlich- Temperaturerhöhung bei der Formung des Kataly-
keit gegenüber dem Luftsauerstoff verlieren, jedoch sators zu mechanisch stabileren Gebilden zu gelan-
durch eine einfache Behandlung nach ihrer Weiter- gen. Dabei ergab sich jedoch völlig unerwartet, daß
Verarbeitung bzw. Weiterverwendung wieder aktiviert 50 man aus für die Wasserstoffübertragung unterhalb
werden können, ohne daß ein Schutzmittel entfernt 200° C geeigneten metallischen Katalysatorpulvern
werden muß. Dies wird dadurch erzielt, daß man nach Entfernung des Wasserstoffs unter Anwendung
unter schonenden Bedingungen zwecks Aufrecht- von Druck und Wärme einen porösen, gegenüber
erhaltung der katalytisch aktiven Zentren den gebun- Sauerstoff unempfindlichen geformten Katalysator
denen Wasserstoff aus dem Katalysator durch lös- 55 erhielt, der mechanisch sehr stabil ist und nach
liehe, Wasserstoff aufnehmende chemische Verbin- Wiederbeladung mit Wasserstoff erneut als sehr ak-
dungen entfernt und ihn bei Ingebrauchnahme des river Katalysator für Wasserstoffübertragungen bei
Katalysators wieder einbaut. chemischen Verfahren, besonders auch in Brennstoff-
Es war auch schon vorher bekannt, durch elektro- elementen, zu verwenden ist,
chemischen Umsatz des im Katalysator enthaltenen 60 Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin,
Wasserstoffs den Katalysator zu desaktivieren; doch daß in an sich bekannter Weise das metallische Ka-
ist dieses Verfahren praktisch anwendbar nur bei talysatorpulver durch Wasserstoff verbrauchende
festen, elektrisch leitenden Körpern, die aus einem chemische Verbindungen inaktiviert, gewaschen und
Hydrierungs- und Dehydrierungs-Katalysator be- getrocknet und — gegebenenfalls nach Mischung mit
stehen oder derartige Katalysatoren enthalten. 65 einem das Porenvolumen erhöhenden, entfernbaren
Es ist viel einfacher, ferne Pulver in katalytisch pulverförmigen Füllstoff — so lange unter erhöhter
aktive Substanzen umzuwandeln, als auch dem je- Temperatur verpreßt wird, bis das Pulver zusam-
weiligen Pulver hergestellte feste Körper, da deren mensintert.
OBfGlNAL INSPECTED
3 4
Weiterhin hat es sich als günstig erwiesen, daß Setzung gewonnenes Nickel, Nickelchromit, eine aus
dem pulverförmigen Wasserstoffübertragungs-Kata- Kobalt mit wenig Thorium bestehende Fällung, die
lysator während oder nach seiner Herstellung als Trägermaterial Kieselgur enthält, sowie Nickel-Kupfer-
oder Silber-Ionen zugesetzt werden. Ganz borid und Nickelrnischboride, wie sie in der deutallgemein
bringt die Belegung des Katalysators mit 5 sehen Patentschrift 1202 255 beschrieben sind.
Promotoren, wie Kupfer, Quecksilber, Cadmium und Gegenüber den bekannten Doppelskelett-Kataly-
Promotoren, wie Kupfer, Quecksilber, Cadmium und Gegenüber den bekannten Doppelskelett-Kataly-
Silber, bei seiner Herstellung und vor der Verarbei- satorelektroden nach der deutschen Patentschrift
tung zu geformten Katalysatoren eine wesentliche 1019 361 weisen die nach dem Verfahren der Erfin-Verbesserung.
Es wird gewährleistet, daß die Promo- dung hergestellten geformten Katalysatoren den Vortoren
gleichmäßig auf dem Katalysatorpulver nieder- io zug auf, daß unter Einhaltung der Bedingung gleichgeschlagen werden können. Die Promotoren be- mäßiger Festigkeit der Anteil an Katalysatormaterial
wirken bei Raney-Metallen eine höhere Beständig- um einen wesentlichen Betrag erhöht ist; mußte man
keit gegen Desaktivierung, z. B, durch Wärmebe- früher beispielsweise 1,2 Gewichtsteile Carbonylhandlung
oder Vergiftung, und bei der Reaktivierung nickel mit einem Gewichtsteil Raney-Nickel-Legieeine
schnellere Aufnahme größerer Wasserstoffmen- 15 rung (Ni-Gehalt 43 Gewichtsprozent) mischen, so
gen und damit eine Verkürzung der Reaktivierungs- kann man nunmehr gleiche Gewichtsteile an Carzeit.
Außerdem erreicht man durch den Zusatz der bonylnickel und Raney-Nickel (Ni-Gehalt 100 %)
Promotoren eine schnelle Erholung der Elektroden verwenden. Dadurch wird der Reaktionsbereich
nach einem Zusammenbruch des Elektrodenpoten- beim elektrochemischen Umsatz von Gasen und
tials. Durch die Belegung des Katalysatorpulvers mit 20 Flüssigkeiten erheblieh vergrößert und die Vergif-Promotoren
erhält man nach dem erfindungsgemä- tungsgefahr wesentlich herabgedrückt,
ßen Verfahren geformte Katalysatoren, in deren Bei der Herstellung der bekannten Doppelskelett-
ßen Verfahren geformte Katalysatoren, in deren Bei der Herstellung der bekannten Doppelskelett-
katalytisch aktiver Schicht eine völlig gleichmäßige Katalysatorelektroden tritt während des Sinterns bzw.
Promotorenverteilung erreicht ist. des Heißpressens noch die nachteilige Reaktion ein,
Es wurden besonders gute Ergebnisse erzielt, wenn 25 daß aus den aluminiumreichen Raney-Legierungszur
Inaktivierung des Katalysatorpulvers wasserlös- körnern das Aluminium in das Stützgerüstmaterial
liehe Bromate und Jodate verwendet wurden. Diese hineinwandert. Hierdurch verarmen die Legierungs-Stoffe
nehmen den im Katalysatorpulver befindlichen körner an der katalytisch inaktiven Komponente
Wasserstoff besonders gut auf, während die von Aluminium. Dabei entstehen sowohl aus der Raneyihnen
verbleibenden Reste während des Sinterns des 30 Legierung als auch aus dem Carbonylnickel des
Katalysatorpulvers mit dazu beitragen, eine Schutz- Stützgerüstes beträchtliche Mengen an NiAl, die sich
atmosphäre zu schaffen. nicht zu Raney-Nickel aktivieren lassen. Außerdem
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des werden durch diesen Vorgang gerade die elektroerfindungsgemäßen
Verfahrens wird dem inakti- chemisch wichtigen Bereiche in den Poren der Elekvierten
Katalysatorpulver vor dem Formen Metall- 35 trode blockiert. Die mit dem erfindungsgemäßen
pulver als Stützsubstanz beigemischt. Dadurch läßt Katalysator hergestellten Elektroden sind dagegen
sich die mechanische Festigkeit des geformten Kata- daran erkenntlich, daß das Stützgerüstpulver sich
lysators ganz wesentlich erhöhen und zugleich ein nicht mit der inaktiven Komponente der Raney-Teil
des meist wertvolleren Katalysatormaterials ein- Legierung verbindet, da als Ausgangsmaterial praksparen.
40 tisch aluminiumfreies Raney-Nickel Verwendung
Die Erfindung enthält einmal den Schlüssel dazu, findet.
andere als die bisher bekannten Katalysatoren auf Ein weiterer Vorteil bei der Herstellung dieser
eine neue Art in einen porösen und hochfesten Kör- Elektroden liegt nämlich darin, daß die Aktivierung
per einzulagern; zum anderen ist es nun möglich ge- des Katalysators vor der Herstellung der Elektrodenworden,
Katalysatoren in ihrer Vorform durch eine 45 körper erfolgen kann. Beispielsweise kann Raneybesondere
Art des Wasserstoffentzugs in großen Legierungspulver durch Behandlung mit Lösungs-Mengen
herzustellen und über lange Zeit zu lagern. mitteln für die katalytisch inaktive Komponente in
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfah- Abhängigkeit von der Korngröße innerhalb von 30
rens ist keineswegs auf die Herstellung von geformten bis 100 Minuten voll aktiviert werden. Die gleiche
Katalysatoren aus luft- und sauerstoffempfindlichen 50 Behandlung zur Aktivierung eines 4 mm starken
Raney-Metallen beschränkt; das Verfahren ist an- porösen Katalysatorkörpers erfordert selbst in der
wendbar auf alle Wasserstoffübertragungs-Katalysa- Hitze und unter Hinzufügung von Komplexbildnern
toren, die bei verhältnismäßig niedrigen Tempera- für die inaktive Komponente eine Zeit von 6 bis
türen und Drücken bereits aktiv sind. Außer den in 10 Tagen; der zeitliche und materielle Vorteil ist
einer Raney-Form vorliegenden Metallen Nickel, 55 klar erkennbar.
Kobalt und Eisen und sogenannten Raney-Misch- Wenn für das metallische Stützgerüstpulver das
legierungen, die man beispielsweise durch Zusatz von gleiche Metall wie für den Katalysator Verwendung
Titan, Chrom und Vanadin in Mengen von 0,1 bis findet, entstehen beim Sintem und Heißpressen nach
10 Gewichtsprozent zu üblichen Raney-Legierungen dem Verfahren der Erfindung mechanisch äußerst
erhält, wie es z. B, in der österreichischen Patent- 60 stabile Katalysatoren, die noch nicht einmal bei
schrift 206 867 näher beschrieben ist, gehören dazu Drücken bersten, welche doppelt so hoch sind wie
die Metalle der Platingruppe, wie Platin- und Palla- Drücke, die bei den bekannten. DSK-Elektroden zu
diumschwarz, die in Mengen von 0,01 bis 0,5 Ge- Rissen führen,
wichtsprozent auf einem im jeweiligen Elektrolyten . · 1 -,
wichtsprozent auf einem im jeweiligen Elektrolyten . · 1 -,
unlöslichen Trägermaterial, wie Kohle, Bariumsulfat, 65 Beispiel 1
Aluminiumoxid und Kieselgur, aufgebracht sein kön- Jeweils 500 g Raney-Legierung (50 Gewichtspro-
nen. Ferner sind hier noch aufzuführen aus Nickel- zent Nickel, Rest Aluminium) von der Korngröße
formiat, -carbonat, -oxalat und -hydroxid durch Zer- 10 bis 15 μ wurden vorsichtig in kalte 6 n-KOH
5 6
eingebracht. Die Lauge enthielt 10 g/l Kalium- rührt und erst dann abfiltriert, als der Gehalt an
natriumtartrat als Komplexbildner für das in Lösung KBrO3 nicht mehr abnahm. Nach dem Waschen und
gehende Aluminium. Nach Beendigung der ersten Trocknen wurde das desaktivierte Nickelpulver mit
stürmischen Wasserstoffentwicklung wurde bei den 28 Gewichtsprozent Aktivkohle und 1,5 Gewichts-Versuchen,
bei denen Kupfer als Promotor zugesetzt 5 prozent Polyäthylen gemischt und in einer heizbaren
wurde, 1,25 g CuCl2-2H2O nach und nach unter Preßform bei 160° C einem Preßdruck von 0,48 t/cm2
kräftigem Rühren zugesetzt, wobei sich das Kupfer 6 Minuten lang ausgesetzt. Anschließend ließ man
in feinster Verteilung an den aktiven Zentren des den Formkörper in der Preßform unter Druck ab-Raney-Nickels
niederschlug. Anschließend wurde die kühlen. Eine besondere Schutzatmosphäre war nicht
Suspension unter ständigem Rühren bis zum Sieden io erforderlich,
der Lauge erhitzt und erst nach Beendigung jeg- Beispiel 4
licher Wasserstoffentwicklung das Raney-Nickel aus
der Lauge erhitzt und erst nach Beendigung jeg- Beispiel 4
licher Wasserstoffentwicklung das Raney-Nickel aus
der Lösung isoliert. Es wurde zunächst zweimal mit Von dem gemäß Beispiel 1 inaktivierten Raneyfrischer
KOH gewaschen, um das Aluminat weit- Nickel wurden 20 g in eine heizbare Preßform eingehend
auszuspülen und danach der Katalysator 15 gefüllt, auf 550° C erwärmt und gleichzeitig unter
sechsmal unter kräftigem Rühren mit je 51 destil- einen Preßdruck von 2 t/cm2 gebracht. Ließ man die
liertem Wasser gewaschen. Anschließend wurde das 3,5 mm dicke Scheibe mit einem Durchmesser von
Raney-Nickelpulver mit einer wäßrigen Lösung von 40 mm in der Form abkühlen, so waren keinerlei
122 g Kaliumjodat bedeckt. Die Lösung wurde Schutzmaßnahmen erforderlich. Beim Abkühlen
20 Stunden lang gerührt. Danach trat keine Ab- 20 außerhalb der Form hat sich Stickstoff als Schutzgas
nähme des Jodatgehaltes mehr auf. bewährt. Nach dem Abkühlen ist die Elektrode völlig
Nach dem Konservierungsverfahren wurde das unempfindlich gegenüber Luft. Sie besitzt eine gute
Pulver im Vakuum alkalifrei gewaschen und auf mechanische Festigkeit und läßt sich ausgezeichnet
einer Fritte abgesaugt und getrocknet, ohne daß zur Zersetzung von Natriumboranat unter Wasserirgendeine
Wärmeentwicklung zu beobachten war. 25 Stoffentwicklung verwenden, sobald sich das Raney-Anschließend
wurde ein Gewichtsteil des desakti- Nickel selbst wieder mit Wasserstoff beladen hat.
vierten Pulvers mit 1,3 Gewichtsteilen Carbonyl- . . ^ _
nickel 24 Stunden lang in einem Wurfelmischer lang- ß e 1 s ρ 1 e 1 ο
sam gemischt. Die Mischung wurde in die Preß- 12 g Aktivkohle, von der etwa 70 Gewichtspromatrize eingefüllt und mit einem Druck von 4 t/cm2 30 zent einen Korndurchmesser von 15 bis 55 μ und verdichtet. Danach wurde sie bei 550° C 30 Minuten etwa 30 Gewichtsprozent einen kleineren Durchlang im Wasserstoffstrom gesintert. Die Elektrode messer aufwiesen, wurde mit einer l°/oigen wäßrigen konnte beliebig lange Zeit gelagert werden. Die Was- Lösung von H2PtCl6 im Vakuum getränkt, anschlieserstoffstrombehandlung wurde durchgeführt, um zu ßend getrocknet und danach mit Ameisensäuredampf vermeiden, daß sie bei diesen hohen Temperaturen 35 zwecks Reduktion der Platin-Ionen behandelt. Nach mit Sauerstoff in Berührung kommt. dem Auswaschen mit Wasser wurde die feuchte . Aktivkohle, die nunmehr insgesamt 76 mg Pt ent-Is eis pi el hielt, in einer wäßrigen Kaliumjodat-Lösung so lange
vierten Pulvers mit 1,3 Gewichtsteilen Carbonyl- . . ^ _
nickel 24 Stunden lang in einem Wurfelmischer lang- ß e 1 s ρ 1 e 1 ο
sam gemischt. Die Mischung wurde in die Preß- 12 g Aktivkohle, von der etwa 70 Gewichtspromatrize eingefüllt und mit einem Druck von 4 t/cm2 30 zent einen Korndurchmesser von 15 bis 55 μ und verdichtet. Danach wurde sie bei 550° C 30 Minuten etwa 30 Gewichtsprozent einen kleineren Durchlang im Wasserstoffstrom gesintert. Die Elektrode messer aufwiesen, wurde mit einer l°/oigen wäßrigen konnte beliebig lange Zeit gelagert werden. Die Was- Lösung von H2PtCl6 im Vakuum getränkt, anschlieserstoffstrombehandlung wurde durchgeführt, um zu ßend getrocknet und danach mit Ameisensäuredampf vermeiden, daß sie bei diesen hohen Temperaturen 35 zwecks Reduktion der Platin-Ionen behandelt. Nach mit Sauerstoff in Berührung kommt. dem Auswaschen mit Wasser wurde die feuchte . Aktivkohle, die nunmehr insgesamt 76 mg Pt ent-Is eis pi el hielt, in einer wäßrigen Kaliumjodat-Lösung so lange
Eine Raney-Legierung, bestehend aus 48 Gewichts- aufbewahrt, bis die Jodatkonzentration sich nicht
prozent Nickel, 3,0 Gewichtsprozent Vanadin und 40 mehr veränderte. Die Aktivkohle wurde getrocknet
49 Gewichtsprozent Aluminium, wurde, wie im Bei- und anschließend innig mit 4 g Polyvinylchlorid
spiel 1 beschrieben, aktiviert. Das nasse Raney- (Korndurchmesser unter 30 μ) vermischt. Beim For-
Nickel-Vanadin-Pulver wurde in 3 1 Wasser aufge- men des Katalysators wurde bei einer Temperatur von
schwemmt, in die Flüssigkeit als Bezugselektrode 1300C ein Druck von 0,45 t/cm2 angewendet. Der
eine gesättigte Kalomel-Elektrode eingehängt und 45 Katalysator war luftunempfindlich, zeigte jedoch
potentialkontrolliert so lange Wasserstoffperoxid nach Wiederbeladung mit Wasserstoff in der Gas-
(3%ige wäßrige Lösung) hinzugefügt, bis eine Posi- phase eine katalytische Aktivität, die diejenige von
tivierung des ursprünglichen Potentials um 200 mV üblichen Platinschwamm-Katalysatoren erheblich
eingetreten ist. Die überstehende Lösung wird nun übertraf.
abgesaugt, alsdann erfolgt ein Zusatz von Kalium- 50 In dem Diagramm sind zwei Kurven eingetragen,
jodatlösung. Diese Lösung läßt man nun 15 Stunden wobei die mit 1 bezeichnete Kurve das Röntgendiaauf
das aktivierte Raney-Pulver einwirken. Die Nach- gramm eines Raney-Nickelpulvers zeigt, das nur mit
behandlung und Trocknung des Pulvers erfolgt wie Wasserstoffperoxid völlig vom Wasserstoff befreit I
im Beispiel 1. Das erhaltene Pulver wurde im glei- wurde. Kurve 2 zeigt ein unter gleichen Bedingungen I
chen Verhältnis wie im Beispiel 1 mit Leichtcarbonyl- 55 aufgenommenes Röntgendiägramm eines Raneynickelpulver
gemischt und in eine Preßmatrize ge- Nickelpulvers, das mit einer Wasserstoffperoxidfüllt,
die bereits eine Deckschicht aus Leichtcarbo- lösung nur vordesaktiviert wurde; die letzten Reste
nylnickel enthielt. Anschließend wurden noch 5 g an eingebautem Wasserstoff wurden mit Hilfe einer
einer Mischung aus 75 Gewichtsprozent Carbonyl- Kaliumjodatlösung entfernt. Der Vergleich der beinickel
und 25 Gewichtsprozent Kaliumchlorid (Korn- 60 den Kurven zeigt recht deutlich, daß die mit IA und
größe von etwa 200 bis 300 μ) aufgefüllt. Die Elek- IB bezeichneten Spitzen, die beide auf das Vorhantrode
wurde bei einer Temperatur von 450° C unter densein von Nickeloxyd hinweisen, bei Kurve 2 nicht
einem Preßdruck von 0,5 t/cm2 ausgeformt. vorhanden sind. Der bei 2 A vorhandene Berg zeigt
„ . . ... hingegen, daß das desaktivierte Nickel in einer stark
? 6g aufgeweiteten kubischen Form vorliegt
Durch thermische Zersetzung von Nickeloxalat Abschließend sei nochmals herausgestellt, daß es
gewonnenes feines Nickelpulver wurde in eine mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gelingt,
Kaliumbromat enthaltende wäßrige Lösung einge- geformte Katalysatoren herzustellen, die eine höhere
katalytische Aktivität aufweisen als das als Ausgangsmaterial dienende Katalysatorpulver und die
zudem auch noch langsamer altern.
Weitere Vorteile der geformten Katalysatoren liegen darin, daß sie eine ausgezeichnete mechanische
Festigkeit besitzen. Sie haben vor allem, wenn sie aus Metallen oder einer Mischung aus Metall und
Kunststoff bestehen, eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit,
so daß sich Filtrationen bei ihrer Verwendung in Flüssigkeiten erübrigen. Sie können an einer be- ίο
beliebigen Stelle eines Reaktionsraumes konzentriert werden und eignen sich besonders für Durchflußreaktionen,
insbesondere auch deshalb, weil es sich bei ihnen um Katalysatorschichten handelt, die eine
vorzügliche Leitfähigkeit für Elektronen und, wenn sie aus metallisch gestützten Schichten bestehen,
auch für Wärme aufweisen. Durch die Konzentrierung in eine festgelegte Zone läßt sich bei einer etwa
erforderlichen Verwendung von Edelmetall-Katalysatoren eine ganz erhebliche Einsparung an Katalysatormaterial
erreichen.
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung eines porösen, Metall enthaltenden und geformten Katalysators,
der gegenüber Sauerstoff unempfindlich und durch Wiederbeladung mit Wasserstoff als Katalysator
für Wasserstoffübertragungen geeignet ist, insbesondere als Wasserstoffelektrode in bei Temperaturen
unterhalb 200° C arbeitenden Brennstoffelementen,
dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise das metallische
Katalysatorpulver durch Wasserstoff verbrauchende chemische Verbindungen inaktiviert,
gewaschen und getrocknet und — gegebenenfalls
nach Mischung mit einem das Porenvolumen erhöhenden, entfernbaren pulverförmigen Füllstoff
— so lange unter erhöhter Temperatur verpreßt wird, bis das Pulver zusammensintert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem pulverförmigen Wasserstoffübertragungskatalysator
während oder nach seiner Herstellung Kupfer- oder Silber-Ionen zugesetzt
werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Inaktivierung
des Katalysatorpulvers wasserlösliche Bromate und Jodate verwendet werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem inaktivierten
Katalysatorpulver vor dem Formen Metallpulver als Stützsubstanz beigemischt wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 009 525/271
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