DE19836651A1 - Mehrschichtige Elektrode für elektrochemische Anwendungen - Google Patents
Mehrschichtige Elektrode für elektrochemische AnwendungenInfo
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Abstract
Bei einer Elektrode für elektrochemische Anwendungen, welche aus mehreren leitenden Schichten aufgebaut ist, wird die Herstellung von großflächigen und dünnen Glaskohlenstoff-Elektroden dadurch erreicht, dass auf einer Unterlage aus einem Metallblech (10) eine Glaskohlenstoffschicht (14) aufgebracht ist.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Glaskohlenstoff-
Elektroden. Sie betrifft eine Elektrode für elektrochemische Anwendungen, welche
aus mehreren leitenden Schichten aufgebaut ist. Sie betrifft des weiteren Verfahren
zur Herstellung einer solchen Elektrode und ihre Verwendungen.
Kohlenstoffmaterialien werden in zahlreichen elektrochemischen Anwendungen
vorteilhaft als Elektrodenwerkstoffe verwendet. Dabei muss eine hohe spezifische
Oberfläche (100-1000 m2/gr) angestrebt werden, damit die elektrochemischen Reak
tionen effizient ablaufen. Kohlenstoff wird deshalb vor allem in Pulverform als Elek
trode verwendet. Damit entsteht die Aufgabe, aus dem losen Kohlepulver dünne,
flächenförmige Elektroden zu formen. Man benutzt dazu meist Bindemittel, die das
feinteilige Pulver kompaktieren; ausserdem werden Metallgitter verwendet, in die das
Kohlepulver/Bindemittel-Gemisch eingepresst wird. Angestrebt wird bei dieser Tech
nik ein optimaler Kompromiss zwischen einerseits grosser spezifischer Oberfläche
infolge lockerer Packung und andererseits guter elektrischer Leitfähigkeit, die durch
möglichst dichte Packung der Pulverpartikel erzielt wird. Nur hohe spezifische Ober
fläche in Kombination mit hinreichender Leitfähigkeit ergeben Elektroden mit hoher
elektrochemischer Effizienz. Zahlreiche Methoden, die zu einem möglichst optimalen
Kompromiss führen, sind bekannt.
Ein Werkstoff, der beide der obigen Forderungen hervorragend erfüllt, ist Glaskoh
lenstoff (Glassy Carbon, GK). Seine Dichte ist ca. 1.5 g/cm3, etwa 65% von Graphit
(Glassy Carbon, T.X. Neeman et al. in Polymeric Materials Encyclopedia, Editor in
Chief: Joseph C. Salamone, p. 2790, CRC Press, 1996). Es ist also ein Porenvolu
men von bis zu 35 Vol.% vorhanden. Glaskohlenstoff ist jedoch in unbearbeiteter
Form flüssigkeits- und gasdicht; die Poren sind folglich voneinander isoliert und von
der Oberfläche her nicht zugänglich. Die elektrische Leitfähigkeit von Glaskohlenstoff
liegt bei 200 (Ωcm)-1. Durch teilweisen oxidativen Abbau des Materials - entweder
elektrochemisch oder thermisch - lassen sich die oberflächennahen Poren aber zu
gänglich machen: Mit einer solchen Aktivierung erhält man eine hohe spezifische
Oberfläche in der Randzone, d. h. auf der Aussenseite, das verbleibende Gerüst der
aktivierten Zone aus amorphem Glaskohlenstoff behält dabei aber seine hohe Leit
fähigkeit. Aktivierter Glaskohlenstoff bietet einen besonders vorteilhaften Elektro
denwerkstoff.
Nachteilig bei der Anwendung von Glaskohlenstoff in grossen technischen elektro
chemischen Zellen sind seine mechanischen Eigenschaften: Sehr grosse Härte, ver
bunden mit extremer Sprödigkeit. Folien mit Dicken zwischen 50 µm und 500 µm wer
den mit zunehmender Flächengrösse schwieriger zu handhaben; sie brechen
äusserst leicht, und dies besonders bei lokaler mechanischer Zugbeanspruchung. In
elektrochemischen Zellen müssen deshalb genügend dicke Platten verwendet wer
den, die aber wegen des aufwendigen Herstellungsprozesses teuer sind. Zudem ist
auch dann ihre maximale Grösse praktisch begrenzt auf ca. 0.1 m2.
Versuche, diese Probleme zu lösen, wurden bereits unternommen, meist jedoch
können die beschriebenen Elektroden weder in ökonomischer Weise als bipolare
Zellstapel aufgebaut werden, noch kann eine stoffschlüssige, elektrisch leitende
Verbindung zwischen Glaskohlenstoff und einem Träger hergestellt werden. Diese
Verbindung muss u. a. so stark sein, dass ein anschliessendes thermisches oder
elektrochemisches Aktivieren der Oberfläche des Glaskohlenstoffs noch möglich ist.
Ausserdem stellt sich meist das Problem, dass die Verbindung zwischen Metall und
Glaskohlenstoff im Laufe der Zeit bei der elektrochemischen Verwendung korrosiv
angegriffen wird, was sowohl die Leitfähigkeit, als auch die mechanische Verbin
dungsfestigkeit reduziert.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, Mittel zur Verfügung zu stellen,
welche die Herstellung dünner, grossflächiger Elektroden für elektrochemische An
wendungen unter Verwendung der Glaskohlenstofftechnologie erlaubt.
Diese Aufgabe wird bei einer Elektrode der eingangs genannten Art dadurch gelöst,
dass auf einer Unterlage aus einem Metallblech eine Glaskohlenstoffschicht aufge
bracht ist. Der Kern der Erfindung besteht mit anderen Worten darin, einen elektrisch
leitenden Träger (die Metallplatte), welcher in dünner und mechanisch stabiler Form
verfügbar ist, mit einer fest daran haftenden Beschichtung aus Glaskohlenstoff zu
versehen. Dies führt zu einer Kombination der mechanisch und elektrisch vorteilhaf
ten Eigenschaften des Metallblechs und der hohen spezifischen Oberfläche des
Glaskohlenstoffs.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus,
dass die Beschichtung aus Glaskohlenstoff thermisch oder elektrochemisch aktiviert
ist. Dies führt zu einer noch grösseren spezifischen Oberfläche des Glaskohlenstoffs
und damit zu besseren elektrochemischen Eigenschaften.
Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Metallblech aus
einem Übergangsmetall besteht, bevorzugt aus den Gruppen 4, 5, 6, oder 8 (oder ei
ner Legierung aus diesen Metallen), welches weiter bevorzugt in der Lage ist, Me
tallcarbide zu bilden. Durch ein entsprechendes Verfahren kann so erreicht werden,
dass sich zwischen dem Metallblech und der Glaskohlenstoffbeschichtung eine
Schicht aus Metallcarbid bildet, welche Metall und Glaskohlenstoff schlüssig verbin
det. Ausserdem ist diese verbindende Schicht elektrisch leitend, was für die Funktion
des Schichtaufbaus als Elektrodenmaterial unabdingbar ist.
Eine andere Ausführungsform beruht darauf, dass die Glaskohlenstoffschicht aus
einem polymeren Glaskohlenstoffträger und eingelagerten Glaskohlenstoffpartikeln
besteht. Auf diese Weise kann im Herstellungsprozess sichergestellt werden, dass
sich die beteiligten Materialien Metall, Metallcarbid und Glaskohlenstoff nicht infolge
unterschiedlicher Ausdehnungen oder sonstiger Unterschiede der Materialeigen
schaften voneinander ablösen.
Weitere Ausführungsformen der Elektrode ergeben sich aus den abhängigen An
sprüchen.
Ausserdem wird ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode bestehend aus einer
Glaskohlenstoffschicht und einem Metallblech vorgestellt. In diesem Verfahren wird
das Metallblech aus einem Übergangsmetall der Gruppen 4, 5, 6, oder 8 (oder einer
Legierung aus diesen Metallen) mit einer Schicht aus bevorzugt aktiviertem Glas
kohlenstoff überzogen, wobei bevorzugt so vorgegangen wird, dass sich zwischen
der Metallschicht und der Glaskohlenstoffschicht eine Zwischenschicht aus Me
tallcarbid bildet.
Eine weitere Ausführungsform des obigen Verfahrens besteht darin, dass das Me
tallblech, bevor es mit Glaskohlenstoff beschichtet wird, aufgerauht wird, um eine
stoffschlüssige Verbindung zwischen Metall und Glaskohlenstoff sicherzustellen.
Eine andere Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch charakterisiert, dass die
Glaskohlenstoffschicht hergestellt wird, indem ein Gemisch aus einer Glaskohlen
stoff bildenden, im wesentlichen monomeren organischen Substanz und Glaskoh
lenstoffpartikeln oder Kohlenstoffpartikeln auf das aufgerauhte Metallblech aufgetra
gen wird, und daraufhin das Gemisch bei erhöhten Temperaturen an der Luft für
mehrere Stunden polymerisiert wird, und dass anschliessend das beschichtete Me
tallblech in einem Vakuumofen auf 700 bis 1200° aufgeheizt wird. So bildet sich eine
sehr starke, stoffschlüssige und elektrisch leitende Verbindungsschicht aus Me
tallcarbid. Insbesondere bipolare Zellstapel können mit diesem Verfahren auf öko
nomische Weise hergestellt werden.
Weitere Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen An
sprüchen.
Zusätzlich werden Verwendungen der obigen Elektrode als bevorzugt bipolare elek
trochemische Kondensatoren vorgeschlagen.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammen
hang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts des Aufbaus
einer mehrschichtigen Glaskohlenstoffelektrode, und
Fig. 2 zeigt die verschiedenen Herstellungsschritte einer mehrschichtigen
Glaskohlenstoffelektrode.
Den beschriebenen Ausführungsbeispielen liegen die beiden folgenden Sachver
halte zugrunde:
Erstens sind bestimmte organische Stoffe, z. B. Furfurylalkohol, in an sich bekannter Weise, polymerisierbar, und das gebildete, feste Polymerisat wandelt sich durch Py rolyse zwischen 700°C und 2000°C im Vakuum zu Glaskohlenstoff um. Der entstan dene Glaskohlenstoff wird dann weiter durch Erhitzen an Luft bei 400-600°C akti viert. Es entsteht durch partielle Oxidation eine hochporöse Randzone, deren spezi fische Oberfläche 100-1000 m2/gr beträgt und die elektrochemisch hochaktiv ist.
Erstens sind bestimmte organische Stoffe, z. B. Furfurylalkohol, in an sich bekannter Weise, polymerisierbar, und das gebildete, feste Polymerisat wandelt sich durch Py rolyse zwischen 700°C und 2000°C im Vakuum zu Glaskohlenstoff um. Der entstan dene Glaskohlenstoff wird dann weiter durch Erhitzen an Luft bei 400-600°C akti viert. Es entsteht durch partielle Oxidation eine hochporöse Randzone, deren spezi fische Oberfläche 100-1000 m2/gr beträgt und die elektrochemisch hochaktiv ist.
Andererseits ist auch bekannt, dass mit bestimmten, carbidbildenden Übergangs
metallen die Reaktion
Metall + Kohlenstoff -< Metallcarbid
stattfindet. Ferner sind die so gebildeten Carbide (z. B. TiC, WC, MoC, VC, TaC,
HfC), meist Einlagerungscarbide, elektrisch leitfähig, und haben eine metallartige,
hohe Leitfähigkeit.
Durch Versuche findet man heraus, dass an Kontaktflächen zwischen Glaskohlen
stoff und Titan bei 700-1000°C eine Reaktionszone von TiC gebildet wird, die einer
seits beide Stoffe mechanisch fest verbindet und andererseits auch einen sehr gut
leitfähigen elektrischen Kontakt zwischen beiden Stoffen herstellt.
Ausserdem zeigt es sich, dass die gewünschte, technisch brauchbare Verbindung in
besonderem Masse dann entsteht, wenn zwei Massnahmen getroffen werden:
- 1. Als Ausgangsstoff für die Glaskohlenstoff (GK) Schicht sollte ein Komposit aus bereits pyrolysiertem GK Pulver oder aktivem Kohlenstoffpulver und flüssigem Furfu rylalkohol benützt werden.
- 2. Die Oberfläche des Metallbleches, auf die der GK Ausgangsstoff aufgetragen wird, sollte in geeigneter Weise aufgerauht sein, z. B. durch Sandstrahlen.
Bei diesem Vorgehen läuft der Herstellprozess wie folgt ab (beispielhaft sei als Me
tall Titan gewählt): Das dickflüssige Gemisch von GK-Pulver und Furfurylalkohol,
dem ein geeigneter Katalysator zur Förderung der Polymerisation zugefügt wurde,
bringt man als Schicht von 10-200 µm Dicke auf die gerauhte Ti-Oberfläche, z. B.
durch Spritzen mit einer Farbspritzpistole. Der flüssige Teil des Gemisches dringt in
die aufgerauhte Struktur des Ti-Bleches ein. Er polymerisiert nach ca. 1/2 Stunde bei
100°C, und bildet ein festes Komposit aus Polyfurfuryl und GK Partikeln. Bereits in
diesem Stadium, besonders aber bei der anschliessenden pyrolytischen Zersetzung
bei 700°C bis 1000°C zu GK, tritt eine signifikante lineare Schrumpfung des reinen
Polyfurfuryls ein. Ohne die Beimischung von bereits pyrolysiertem GK Pulver würde
die Schicht mehr als 20% linear schrumpfen und sich deshalb u. U. vom Ti-Blech
ablösen. Das wird beim beschriebenen Vorgehen verhindert, zum einen weil die
Schrumpfung wegen des hohen Volumenanteils Pulver stark reduziert ist, zum ande
ren weil das Polymerisat in den Kavitäten der Ti-Oberfläche wirksam verankert ist
und bleibt. Die elektrische Leitfähigkeit der fertigen GK-Kompositschicht ist hoch, sie
entspricht mit σ = 100-200 (Ωcm-1) etwa der Leitfähigkeit von monolithischem GK,
hergestellt z. B. aus polymerisiertem Furfurylalkohol ohne Zugabe von pulverförmi
gem GK.
Zu Beginn des Prozesses benetzt der flüssige Anteil des Gemisches die aufgerauhte
Titanoberfläche und auch im Verlauf der Polymerisation bleibt der Kontakt erhalten.
Während sich im Vakuum mit steigender Temperatur aus dem Polymer durch Pyro
lyse allmählich reiner Kohlenstoff abspaltet, beginnt gleichzeitig die Reaktion mit Ti
tan zu TiC. Die Reaktion ist begleitet von Diffusionsvorgängen der Komponenten
ineinander, und deshalb wird die Reaktionszone zur stoffschlüssigen, mechanisch
festen Verbindung zwischen GK und Titan. Auch zwischen dem Polymer und dem
Füllstoff aus GK Pulver entsteht aus der anfänglichen Benetzung durch die nachfol
gende Pyrolyse eine stoffschlüssige Verbindung mit fester Bindung zwischen den
Kohlenstoffphasen.
Das Resultat des erfindungsgemässen Vorgehens wird schematisch in Fig. 1 ge
zeigt. Auf dem aufgerauhten Titan 10 liegt zunächst eine Titancarbidschicht 11, wel
che gut mit dem Titan 10 verzahnt und verbunden ist. Auf der Titancarbidschicht 11
befindet sich dann die Glaskohlenstoffschicht 14, welche sich aus dem polymeren
Glaskohlenstoffkörper 12 und den in diesem eingelassenen Glaskohlenstoffpartikeln
13 zusammensetzt.
Sowohl beim Schrumpfen während der Pyrolyse des Polymers, als auch durch Di
mensionsänderungen bei der Bildung von kristallinem TiC aus den Komponenten,
können hohe mechanische Spannungen zwischen dem Substrat Titan und der Be
schichtung entstehen. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde den
noch keine Ablösung des GK-Komposits vom Titan festgestellt, wenn die Prozess
bedingungen wie beschrieben gewählt werden. Offenbar werden die Spannungen
bereits weitgehend abgebaut während sich das Kohlenstoff-Kohlenstoff Komposit
ausbildet. Die verbleibenden Restspannungen Überschreiten dann die Haftfestigkeit
der Ti/TiC/GK Reaktionszone nicht mehr. Die Haftfestigkeit ist sowohl hinreichend
um die Spannungen, herrührend aus den unterschiedlichen Wärmeausdehnungen
von Titan und GK beim Kühlen von 700-1000°C auf Raumtemperatur zu überstehen
als auch beim Wiedererhitzen auf 400-600°C an Luft für die nachfolgende, thermisch
oxidative Aktivierung.
Im Detail sei nun folgendes Ausführungsbeispiel beschrieben. Fig. 2 zeichnet in
einem Flussdiagramm die sukzessiven Schritte graphisch nach.
Bleche aus Titan mit den Abmessungen 100×100 mm, Dicke 100 µm, werden auf bei
den Oberflächen mit Siliziumkarbidpulver so sandgestrahlt, dass eine gleichmässige
Rauhtiefe von 15 µm entsteht. Durch anschliessendes Tempern bei 800°C zwischen
ebenen Platten aus Al2O3 wird die beim Sandstrahlen entstandene Verbeulung be
seitigt; man erhält völlig ebene Bleche. Zur Beschichtung wird folgendes Gemisch
angesetzt:
- - 50 gr Furfurylalkohol,
- - 50 gr hochmolekularer Poly-Furfurylalkohol Molekulargewicht 300 (geliefert von Great Lakes Chemical Corporation, West Lafayette IN 47906, USA, Handelsna me: Quacorr 1300 Resin),
- - 300 gr Methylbutylketon (oder ein anderes organisches Lösungsmittel z. B. Iso propylalkohol), in dem 2 gr Paratoluolsulfonsäure als Katalysator gelöst wurde;
dazu wird 500 gr GK Pulver gegeben mit einer Partikeldurchmesserverteilung cha
rakterisiert durch 0.4 µm < d < 12 µm und 10 Minuten lang eingemischt mit einem
langsam laufenden Rührer. Die entstandene Mischung hat die Konsistenz von
Lackfarbe und wird in einer Spritzkapelle mit einer Farbspritzpistole schichtweise auf
die Titanbleche aufgetragen bis die Schichtdicke 10-100 µm beträgt.
Die beschichteten Bleche werden bei 40°C in einem gut belüfteten Ofen für 5 Std.
gelagert, der Ofen anschliessend mit 20°C/Std. auf 100°C gebracht. Die entstande
nen Polymerschichten haften dann fest auf den Titanblechen.
Anschliessend pyrolysiert man die Polymerschichten zu GK. Man bringt die be
schichteten Bleche in einen Vakuumofen, dessen Restdruck p≦10-5 Torr ist. Mit
100°C/Std. wird der Ofen auf 900°C gebracht und 60 Min. dort gehalten. Nach dem
Abkühlen haften 30-50 µm dicke Kompositschichten aus GK Partikeln in einer GK
Matrix fest auf den Titanblechen. Der Volumenanteil der GK Matrix ist ca. 15% vom
Volumen der Partikel. Die spezifische elektrische Leitfähigkeit, gemessen mit einer
Vierkontaktmethode an einer im gleichen Prozessgang hergestellten Probe auf iso
lierender Al2O3 Keramik, wurde zu σ=110 (Ωcm)-1 bestimmt.
Der spezifische Kontaktwiderstand zwischen GK Kompositschicht und Titanblech
wurde zu ca. ρk=10-4 Ωcm2 bestimmt. Die GK Elektroden werden jetzt noch aktiviert,
indem man sie an Luft mit 200°C/Stunde auf 450°C bringt, dort 2 Stunden hält und
wieder abkühlen lässt. Die fertigen Elektroden haben eine ca. 20 µm dicke Aktivzone
an der Oberfläche, deren spezifische Oberfläche zu 453 m2/g bestimmt wurde, dies
unter Verwendung der Methode der N2-Absorption nach Brunauer, Emmet und Tel
ler, auch BET Methode genannt (S. Brunauer, P.H. Emmet, and E. Teller, J. Am.
Chem. Soc. 60, 309, 1938).
10
Titanfolie
11
Titancarbidschicht
12
Polymerer Glaskohlenstoffkörper
13
Glaskohlenstoffpartikel
14
Glaskohlenstoffschicht
Claims (25)
1. Elektrode für elektrochemische Anwendungen, welche aus mehreren
leitenden Schichten aufgebaut ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf einer Unterlage aus einem Metallblech (10) eine Glaskohlenstoff
schicht (14) aufgebracht ist.
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glas
kohlenstoffschicht (14) aktiviert ist.
3. Elektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Glas
kohlenstoffschicht (14) elektrochemisch aktiviert ist.
4. Elektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Glas
kohlenstoffschicht (14) thermisch aktiviert ist.
5. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass das Metallblech (10) aus einem Übergangsmetall besteht.
6. Elektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall
blech (10) aus einem Übergangsmetall aus einer der Gruppen 4, 5, 6
oder 8, oder einer Legierung aus diesen Metallen besteht und dass das
Übergangsmetall oder die Übergangsmetalllegierung metallartig leiten
de Carbide bilden kann.
7. Elektrode nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall
blech (10) aus Titan besteht.
8. Elektrode nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeich
net, dass sich zwischen der Glaskohlenstoffschicht (14) und dem Me
tallblech (10) eine Übergangsmetallcarbid-Schicht (11) befindet.
9. Elektrode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall
blech (10) und die Glaskohlenstoffschicht (14) durch die Übergangs
metallcarbid-Schicht (11) stoffschlüssig und elektrisch gut leitend ver
bunden sind.
10. Elektrode nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Glas
kohlenstoffschicht aus einem polymeren Glaskohlenstoffkörper (12) mit
eingelagerten Glaskohlenstoffpartikeln (13) besteht.
11. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für elektrochemische An
wendungen, welche aus mehreren leitenden Schichten aufgebaut ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf einer Unterlage aus einem Metallblech (10) eine Glaskohlenstoff
schicht (14) aufgetragen wird, wobei dieses Metallblech aus einem
Übergangsmetall einer der Gruppen 4, 5, 6, oder 8 oder einer Legierung
derselben besteht, und wobei das Übergangsmetall oder die Über
gangsmetalllegierung metallartig leitende Carbide bilden kann.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Glas
kohlenstoffschicht (14) thermisch oder elektrochemisch aktiviert wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekenn
zeichnet, dass das beschichtete Metallblech (10) derart erhöhter Tem
peratur ausgesetzt wird, dass sich zwischen dem Metallblech (10) und
der Glaskohlenstoffschicht (14) eine Metallcarbidschicht (11) ausbildet,
und dass Metallblech (10) und Glaskohlenstoffschicht (14) durch die
Übergangsmetallcarbid-Schicht (11) stoffschlüssig und elektrisch gut
leitend verbunden sind.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeich
net, dass vor dem Auftragen der Glaskohlenstoffschicht (14) das Me
tallblech (10) aufgerauht wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Me
tallblech (10) mechanisch durch Sandstrahlen aufgerauht wird, und
dass die Rauhtiefe im Metallblech (10) 1 bis 20 Micrometer beträgt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeich
net, dass die Glaskohlenstoffschicht (14) hergestellt wird, indem ein
Gemisch aus einer Glaskohlenstoff bildenden, im wesentlichen mono
meren organischen Substanz und Glaskohlenstoffpartikeln (13) oder
Kohlenstoffpartikeln auf das Metallblech aufgetragen wird, und dann
die Beschichtung bei Temperaturen im Bereich von 50 bis 150°C an
der Luft für 1 bis 5 Stunden polymerisiert wird, und dass anschliessend
das beschichtete Metallblech (10) in einem Ofen für 15 bis 90 Minuten
auf 700 bis 1200° aufgeheizt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen
mit einem Restdruck von weniger als 10-5 Torr betrieben wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen
mit einem Inertgas, wie insbesondere He, Ar und/oder N2 gespült wird,
und dass die durch die Spülung erzeugte Atmosphäre bezüglich einem
oder mehreren der Fremdgase H2O, H2, NH3, und/oder O2 bis auf ein
Volumenanteil dieser Fremdgase von weniger als 10-5 gereinigt wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekenn
zeichnet, dass zur Aktivierung der Glaskohlenstoffschicht (14) am Ende
die Elektrode mit 50 bis 200° pro Stunde an Luft auf 400 bis 500°C
aufgeheizt und bei diesen Temperaturen für 0.1 bis 5 Stunden gehalten
wird, wobei sich auf der Glaskohlenstoffschicht (14) eine aktivierte Zo
ne von 1 bis 50 Micrometern bildet, deren spezifische Oberfläche 50
bis 1000 m2/gr beträgt.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas
kohlenstoff bildende Gemisch eine Mischung von Pulver aus Glaskoh
lenstoffpartikeln (13) mit Partikeldurchmessern im Bereich von 0.1 bis
50 Micrometer und flüssigem Furfurylalkohol, dem 0.5 bis 4.0 Ge
wichtsprozent Paratoluolsulfonsäure als Katalysator zugegeben wurde,
ist, dass die Mischung aus 10 bis 95 Volumenprozenten Pulver und 90
bis 5 Volumenprozenten Furfurylalkohol besteht, und dass
diese Mischung mit einer Schichtdicke im Bereich von 10 bis 500
Micrometern auf das Metallblech (10) aufgebracht wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass an Stelle
der Glaskohlenstoffpartikel (13) ein elektrochemisch aktives Kohlepul
ver mit einer spezifischen Oberfläche von 50 bis 2000 m2/gr für die Mi
schung verwendet wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekenn
zeichnet, dass an Stelle des Furfurylalkohols eine Mischung aus Furfu
rylalkohol und vorpolymerisiertem Furfurylalkohol mit einem Molekular
gewicht von 200 bis 500 gr/Mol für die Mischung verwendet wird, und
dass der Katalysator in einem organischen Lösungsmittel gelöst beige
geben wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 22, dadurch gekennzeich
net, dass das Metallblech aus Titan besteht.
24. Verwendung einer Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 10 für
elektrochemische Kondensatoren.
25. Verwendung einer Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 10 für
bipolare elektrochemische Kondensatoren.
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