DE2513078A1 - Kohlekoerper, insbesondere zur verwendung als elektroden und verfahren zu deren herstellung - Google Patents
Kohlekoerper, insbesondere zur verwendung als elektroden und verfahren zu deren herstellungInfo
- Publication number
- DE2513078A1 DE2513078A1 DE19752513078 DE2513078A DE2513078A1 DE 2513078 A1 DE2513078 A1 DE 2513078A1 DE 19752513078 DE19752513078 DE 19752513078 DE 2513078 A DE2513078 A DE 2513078A DE 2513078 A1 DE2513078 A1 DE 2513078A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- oxide
- carbon
- oxides
- coal
- composition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/96—Carbon-based electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
Description
Λ»Λ ,Λ-uiS-HüCHST
Unsere Nr. 19 699 ' Pr/br
Exxon Research and Engineering
Company Linden, N.J., V.St.A.
Kohlekörper, insbesondere zur Verwendung als Elektroden und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft verbesserte poröse Kohlekörper, insbesondere solche Kohlekörper, die zur Verwendung als
Elektroden gedacht sind.
Die Verwendung von Kohle als Katalysatorträger für zahlreiche chemische und elektrochemische Reaktionen ist bekannt.
Einer der erkannten Vorteile von pulverförmiger Kohle als Katalysatorträger ist der große Kontaktbereich, der durch
die hoch unregelmäßige Oberfläche der Kohleteilchen geliefert wird. Beispielsweise hängt die katalytische Wirksamkeit
509841 /0867
einer Elektrode direkt vom Oberflächenkontaktbereich des
Elektrokatalysators ab. Polglich hat verdichtete poröse
Kohle Verwendung als Elektrokatalysatorträger gefunden. In diesen Elektrodenstrukturen ist aktiviertes katalytisches
Metall gleichmäßig auf die Oberfläche von verdichteter Kohle geschichtet. Trotz der bekannten Vorteile von Kohle als
Trägermaterial und als ein aktives Elektrodenmaterial besitzt die Kohle nicht immer die ausreichende Fähigkeit, katalytisch
aktive Materialien zu dispergieren. Andererseits lassen sich Metalloxide, wie Tonerde, Kieselerde, Magnesiumoxid,
Titandioxid, Bariumtitanat und Niobpentoxid, als katalytische Trägermaterialien verwenden, insbesondere da diese Oxide
oft unter den Anwendungsbedingungen inert sind. Für elektrochemische Reaktionen jedoch sind diese Metalloxide im
wesentlichen isolierend oder nichtleitend und somit in Elektrodenstrukturen nicht geeignet.
Es wurde nun eine neue Kohlezusammensetzung gefunden, die ein nichtleitendes Oxid enthält mit einem Kohleniederschlag
auf seiner Oberfläche. Die Morphologie des Kohleniederschlags auf der Oberfläche des nichtleitenden Oxids ist im wesentlichen
identisch mit derjenigen des Oxids. Zu den geeigneten nichtleitenden Oxiden, die in der erfindungsgemäßen Kohlezusammensetzung
enthalten sind, gehören Oxide von Magnesium, Titan, Niob, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel, Zink, Aluminium
und Silicium. Der Kohleniederschlag auf der Oberfläche des Oxids liegt in Mengen vor, die ausreichen, um die Zusammensetzung
elektrisch leitfähig zu machen. Im Falle solcher Oxide, die nach Reduktion nichtstöchiometrische Verbindungen
bilden, kann die Kohle in Mengen von nur 12 Gew.-ί, bezogen auf das Gewicht der Kohle und des Oxids, vorliegen und im
S09841/0887
allgemeinen liegt die Kohle in Mengen von etwa 2 bis 12 Gew.-J
vor. In solchen Oxiden dagegen, die durch Reduktion keine nichtstöchiometrischen Verbindungen bilden, beträgt die
Kohlemenge, die erforderlich ist, um die Zusammensetzung ausreichend elektrisch leitfähig zu machen, etwa 50 bis etwa
90 Gew.-Jt.
Durch die Erfindung wird außerdem ein Verfahren zum elektrisch Leitfähigmachen von nichtleitfähigen Oxidträgern bereitgestellt,
bei dem Kohle auf der Oberfläche von nichtleitenden Oxiden niedergeschlagen wird. Die Kohle wird vorzugsweise durch
thermische Zersetzung eines Kohlenwasserstoffs in Gegenwart des Oxids niedergeschlagen. Wenn das nichtleitende
Oxid ein Material ist, das außerdem einer Reduktion unterworfen ist, um nichtstöchiometrische Verbindungen zu bilden,
wird die Kohle in Mengen niedergeschlagen, die ausreichen,
um das Oxid leitfähig zu machen, beispielsweise in Mengen von etwa 2 bis 12 ί, und wenn das nichtleitende Oxid ein Material
ist, das nicht reduziert wird, um eine nichtstöchiometrische Verbindung zu bilden, wird die Kohle im allgemeinen in
Mengen von etwa 4 bis etwa 20 Gewichtsprozent niedergeschlagen und danach das mit Kohle überzogene Oxid behandelt, beispielsweise
mit Säure, um ausreichend Oxid zu entfernen, um die Kohlezusammensetzung elektrisch leitfähig zu machen.
Die Erfindung betrifft ferner neue Elektrodenstrukturen, die eine coherente Masse von nichtleitenden Oxidpulverteilchen
enthalten, auf deren Oberfläche Kohleteilchen aufgebracht - sind , deren Morphologie im wesentlichen identisch mit derjenigen
der Oxide ist.
509841 /0867
Figur 1 ist ein Elektronenmikrobild mit einer 280 OOOfachen
Vergrößerung eines handelsüblichen Graphits.
Figur 2 ist ein Elektronenmikrobild mit einer 280 OOOfachen Vergrößerung eines handelsüblichen Kohlepulvers.
Figur 3 ist ein Elektronenmikrobild mit einer 280 OOOfachen Vergrößerung von reiner Tonerde.
Figur 4 ist ein Elektronenmikrobild mit einer 280 OOOfachen Vergrößerung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung mit
45 Gew.-% Kohle, niedergeschlagen auf
Figur 5 ist ein Elektronenmikrobild mit einer 280 OOOfachen
Vergrößerung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung mit 85 Gew.-% Kohle, niedergeschlagen auf Al2O,.
Figur 6 ist ein Elektronenmikrobild einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung mit 60 Gew.-% Kohle auf MgO.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung kann jedes Oxid als Träger für die Kohle verwendet werden.
Im allgemeinen ist das Trägermaterial ein im wesentlichen elektrisch isolierendes Oxid, d.h. ein nichtleitendes Oxid.
Besonders bevorzugt sind solche Oxide, die normalerweise als Katalysatorträger verwendet werden. So bestehen die
besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Oxidträgerstoffe aus Al2O3, TiO2, BaTiO3, MgO, MoO2, ZnO, Nb3O MnO, NiO, SiO3
und COgO .
Erfindungsgemäß wird es besonders bevorzugt, daß das Oxidmaterial feinteilig ist und eine große Oberfläche aufweist.
Eine große Oberfläche ist zwar zur Erzielung von ausreichendem
509841/086
Niederschlag der Kohle auf dem Oxid nicht unbedingt erforderlich, jedoch ist sie besonders bevorzugt, wenn die Kohlezusammensetzung
beispielsweise zu einem Katalysatorträger zu einer Elektrode verarbeitet wird.
Der nichtleitende Oxidträger wird dadurch carbonisiert, daß
man das Oxid mit einem Kohlenwasserstoffgasstrom unter Pyrolysebedingungen behandelt. Beispielsweise kann das Oxidpulver
mit Kohlenmonoxid oder einem Olefin, wie Äthylen oder Propylen, oder einem Alkan, wie Propan, bei Temperaturen
zwischen allgemein etwa 500 bis etwa 75O°C bei einem Druck von etwa 1,05 kp/cm behandelt werden. Beispielsweise, wenn
Äthylen der verwendete Kohlenwasserstoff ist, betragen die
Pyrolysetemperaturen im allgemeinen etwa 600 bis etwa 700 C
ρ
bei 1,05 kp/cm . Im Fall der Pyrolyse von Alkanen beträgt die bevorzugte Temperatur etwa 500 bis etwa 600°C bei 1,05 kp/cm2.Druck. Selbst-Drücke angewendet werden.
bei 1,05 kp/cm . Im Fall der Pyrolyse von Alkanen beträgt die bevorzugte Temperatur etwa 500 bis etwa 600°C bei 1,05 kp/cm2.Druck. Selbst-Drücke angewendet werden.
2
1,05 kp/cm .Druck. Selbstverständlich können auch erhöhte
1,05 kp/cm .Druck. Selbstverständlich können auch erhöhte
In jedem Fall wird unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen Kohle auf der Oberfläche des Metalloxids niedergeschlagen.
Die Pyrolyse wird fortgesetzt, bis ausreichend Kohle aufgebracht ist. Im allgemeinen beträgt die Menge an
aufgebrachter Kohle etwa 2 bis etwa 20 Gew.-Ji, bezogen auf das Gewicht des vorliegenden Oxids. Für solche Oxide, die
zur Bildung von nichtstöchiometrischen Verbindungen unter den Pyrolysebedingungen einer Reduktion unterliegen, ist die Menge
an niedergeschlagener Kohle nur eine Menge, die ausreicht, um das Oxid leitend zu machen und liegt im allgemeinen bei
etwa 2 bis etwa 12 Gew.-?, bezogen auf das Gewicht des Oxids.
509841 /0867
Typische Oxide, die nichtstöchiometrische Verbindungen
bilden, sind Bariumtitanat, Titaniumdioxid und Niobpentoxid.
Die bevorzugte Menge an Kohle, die auf diesen vorstehend genannten Oxiden niedergeschlagen wird, beträgt 2 bis 5 Gew.-ί,
Während die Menge an Kohle, die auf der Oberfläche des Oxids in der Carbonisierungsstufe niedergeschlagen wird, im allgemeinen
nicht über 20 Gew.-% beträgt, erhöht sich die Kohlemenge in der Kohle/Oxidzusammensetzung durch Extrahieren oder
Auslaugen des Oxids aus dem carbonisierten Substrat. In den Fällen, in denen das carbonisierte Oxid selbst nach der
Pyrolysestufe nicht leitend ist, ist es notwendig, Oxid aus dem carbonisierten Oxidmaterial zu extrahieren oder auszulaugen.
Beispielsweise würde in Fällen, in denen 2 Gew.-? Kohle auf Magnesiumoxid oder 12 Gew.-% Kohle auf Tonerde
niedergeschlagen wird, das dabei entstehende Material mit einer Säure, wie Salpetersäure, behandelt werden, um ein
säureunlösliches Material zu erhalten, das etwa 50 und bis
zu 90 Gew.-% Kohle, bezogen auf das Gesamtgewicht von Kohle
und Oxid, enthält.
Um die Pyrolysereaktion zu erleichtern, kann ferner der Katalysator gegebenenfalls vor der Behandlung mit dem kohlenstoffhaltigen
Gasstrom auf dem Oxid niedergeschlagen werden. So kann beispielsweise Tonerde behandelt oder mit einem
Platinsalz getränkt und anschließend aktiviert werden, um Dispersion des Platinmetalls auf der Oberfläche der Tonerde
zu erzielen. Diese metallisierte Tonerde wird dann mit dem kohlenstoffhaltigen Gasstrom unter Pyrolysebedingungen behandelt.
Es wird jedoch allgemein bevorzugt, das Oxid nicht vor der Pyrolyse mit dem Katalysator zu behandeln, vielmehr
ist es vorzuziehen, wenn die erfindungsgemäße Kohlezusammensetzung
als Katalysatorträger verwendet werden soll, das
509841 /0867
_ τ —
katalytische Material auf die Kohle nach Niederachlagen der
Kohle aufzubringen.
Wie bereits vorstehend ausgeführt, werden die nichtleitenden Oxide durch die erfindungsgemäße Behandlung leitend gemacht.
Scheinbar entwickelt sich der kohleartige Rückstand auf der Oxidoberfläche zu einem kontinuierlichen Netzwerk, wobei
der Träger mit elektrischer Leitfähigkeit im Makroskopischen Maßstab versehen wird.
Eine andere bedeutende Eigenschaft der Erfindung besteht darin, daß die auf dem nichtleitenden Oxid niedergeschlagene
Kohle eine Morphologie besitzt, die im wesentlichen identisch mit der Morphologie des Trägers ist. Dies ist leicht ersichtlich
bei genauer Betrachtung der Elektronenmikrobilder, wie sie in den Figuren 1 bis 6 gezeigt werden. Figur 1 zeigt
ein* Elektronenmikrobild eines handelsüblichen Graphits. Die kristalline Morphologie des Graphits ist leicht erkennbar»
Figur 2 zeigt ein Elektronenmikrobild einer amorphen Kohle. Dabei wird auf die kleinen sphärischen Teilchen dieses
handelsüblichen Kohlepulvers hingewiesen. Figur 3 ist ein Elektronenmikrobild von reiner Tonerde. Figuren 4 und 5
sind Elektronenmikrobilder von Kohle, aufgebracht auf Tonerde, gemäß der Erfindung. Genaue Betrachtung der Figuren
zeigt eindeutig, daß die Kohlemorphologie in Figuren 4 und 5 sich von Figuren 1 und 2 unterscheidet und die Kohlemorphologie
tatsächlich im wesentlichen identisch mit der Morphologie des darunter liegenden Trägers ist. Das gleiche gilt
für die aus Figur 6 ersichtliche auf Magnesiumoxid niedergeschlagene Kohle.
609841/0867
Die Kohlezusammensetzungen der Erfindung sind elektrisch leitend. Diese Zusammensetzungen können geformt werden ,
beispielsweise zu einer Elektrode,und in einer Brennstoffzelle
verwendet werden. Normalerweise wird die Kohlezusammensetzung
zuerst mit einem katalytischen Metall behandelt. Am typischsten ist es, wenn das katalytische Metall ein
solches ist, welches normalerweise in katalysierenden elektrochemischen Reaktionen in Brennstoffzellen verwendet wird.
Zu diesen typischen Metallen gehören Edelmetalle und Übergangsmetalle. Beispielsweise können Platinmetalle, Kombinationen
von Platinmetallen, Silber, Nickel oder Cobalt und Kombinationen dieser Metalle als Katalysator verwendet
werden. In jedem Falle stellt die vorstehende Aufzählung der Metalle keine Begrenzung dar, sondern erläutert lediglich
die Metalle, die auf die Kohlezusammensetzung der Erfindung aufgebracht werden können.
Im allgemeinen wird der Katalysator auf die erfindungsgemäße Kohlezusammensetzung nach bekannten Methoden zum Tränken von
aktivierten Kohlen aufgebracht. Beispielsweise kann die Kohlezusammensetzung mit wäßriger Salzlösung des katalytischen
Metalls behandelt und die so behandelte Kohlezusammensetzung anschließend getrocknet und aktiviert werden, beispielsweise
mit einem Wasserstoffstrom. Methoden zum Tränken von Kohlekörpern sind bekannt und bilden keinen Teil der vorliegenden
Erfindung.
Nachstehende Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
509841 /0867
-s-
Nichtleitende Oxide von Titan, Niob und Strontiuratitanat
wurden jeweils mit einem Propylenstrom bei 500 bis 65O°C
behandelt. Da jedes dieser Oxide unter den Pyrolysebedingungen nxchtstöchiometrische Verbindungen bildet, wurde nach der
Carbonisierung keine Entfernung des Oxids vorgenommen. Einzelheiten der Herstellung werden in nachstehender Tabelle I
wiedergegeben.
Oxid Pyrolysetemperatur Gewicht der niedergeschlagenen Kohle
TiO2 | 65O°C | 7 I |
Nb2O5 | 5000C | 6,4 % |
SrTiO, | 65O°C | 3 % |
Die vorstehenden Zusammensetzungen wurden zu Elektroden verformt, indem man 0,2 g der Kohlezusammensetzung mit einer
wäßrigen Suspension von Polytetrafluoräthylen als Bindemittel vermischte und die dabei entstehende Paste auf ein
ausgebreitetes Stahlnetz preßte. Die fertige Elektrode besaß einen 5 cm großen offenliegenden Katalysatorbereich, der
in einer Halbzelle mit einem Pufferelektrolyten getestet
wurde. Als Oxidationsmittel wurde Luft mit einer Fließgeschwindigkeit von 17 bis 22 cm /Sek. verwendet. Die Aktivi-
50984 1/0867
tat der Elektrode wurde laufend durch eine potentiotaktische
Abtastung (potentiotactic sweep) bei 0,5 mv/Sek. überwacht. In nachstehender Tabelle II wird die Stromdichte wiedergegeben,
die für die Oxide bei 0 Volt vs. ENH (Standard-Wasserstoffelektrode)
und bei 0,1 Volt unter 0 ENH erhalten wurde.
Kathodenaktivität von Oxiden in einem Pufferelektrolyten bei 75°C . -
Stromdichte Stromdichte ma/cm ma/cm2 bei 0 ENH bei 0,1 Volt unter
ENH
Carbonisiertes
SrTiO, 4 . 35
Carbonisiertes
TiO2 Anatase 13 90
Carbonisiertes
Nb2O5 7 26
In diesem Test wurden Bariumtitanat und Titandioxid-Anatas
mit Äthylen bei 65O0C 2 Stunden lang carbonisiert. Danach
wurde die Kohlezusammensetzung mit einer wäßrigen Lösung von "^2PtCIg und RuCl, getränkt. Für Vergleichszwecke wurde ein
handelsübliches Kohlepulver, das unter dem Handelsnamen "Carbolac" vertrieben wird, ebenfalls mit dem Platin-Ruthenium-Katalysator
getränkt. Jedes der Materialien wurde dann zu einer Elektrodenscheibe unter Verwendung eines Silbernetzesh
509841/0867
- li -
als Stromkollektor geformt. Im Fall von Carbolac jedoch war aufgrund der niederen Dichte und der schlechten Cohäsion
1 % Polyvinylchloridbindemittel erforderlich. Danach wurden die Elektroden in einer Halbzelle auf ihr elektrochemisches
Oxidationsvermögen von Methanol in einem Pufferelektrolyten getestet. Aus nachstehender Tabelle III ist
ersichtlich, daß die Aktivität der verschiedenen Elektroden bei niedrigen Stromdichten wesentlich höher ist, d.h. bei
Stromdichten bis zu 40 ma/cm ,als der mit Carbolac beschichtete
Katalysator.
Katalysator | Kataly | Gewicht des | Stromdichte bei | 0,3VoIt | • |
träger | sator | Edelmetalls | 0,2 Volt | polari | |
polari | siert | ||||
siert | 2 45ma/cm |
||||
Carbonisiertes | 1* Pt | 320 mg/cm2 | 2 lOma/cm |
||
BaTiO,, | 1% Ru | ||||
3 % Kdhle | 2 40ma/cm |
||||
Carbonisiertes | 2% Pt | 330 mg/cm2 | 2 8ma/cm |
||
TiO | 2% Ru | ||||
7 % Kohle | 2 27ma/cm |
||||
Carbolac | 2% Pt | 300 mg/cm2 | 4,2ma/cm | ||
2% Ru | |||||
Beispiel 3 |
In diesem Beispiel wurden zwei Kohlezusammensetzungen unter
Verwendung der in nachstehender Tabelle IV angegebenen Oxide hergestellt. Die Carbonisierungsbedingungen sind ebenfalls
in der Tabelle angegeben.
509841 /0867
Tabelle IV
Oxide Kohlenwasserstoff
A12°3
MgO
MgO
Äthylen Äthylen
Pyrolysetemperatur
60O0C
600°C
Menge an niedergeschlagener Kohle
12 % 15 %
Nachdem die Kohle niedergeschlagen worden war, wur.denjiie
Pulver in einer sauren Lösung suspendiert, um überschüssiges Oxid zu lö^en. Die Suspension wurde filtriert und das Piltrat
getrocknet. Die Bedingungen und Ergebnisse werden in nachstehender Tabelle V wiedergegeben.
Carboni- | Verwen | Konz. | Extraktions | Kohlenmenge im |
sierte | dete | der Säure | temperatur | entstehenden |
Oxide | Säure | Produkt | ||
Al2O3 | HBP4 | konz. | 75°C | 73 % |
MgO | HNO, | 3N | 25°C | 31 % |
Schließlich wurde die Kohlezusammensetzung mit einer wäßrigen Lösung von RuCl3 und H2PtCIg getränkt und bei 3000C
in Wasserstoff reduziert. Für Vergleichszwecke wurde eine
handelsübliche Kohle, die unter dem Namen Carbolac verkauft wird, ebenfalls mit RuCl, und H3PtCIg getränkt. Die getränkten
Materialien wurden zu Elektroden geformt und auf ihre Methanoloxidation in einem basichen Elektrolyten bei 75°C
getestet. Die Ergebnisse dieser Tests werden in nachstehender Tabelle VI wiedergegeben.
50984 1 /0867
Tabelle VI
Katalysator | Katalysa | Pt | Gewicht des | Stromdichte | bei |
träger | tor | Ru | Edelmetalls | 0,2 Volt | 0,3 Volt |
polarisiert | polarisiert | ||||
Carbonisiertes | 2% | % Pt | 2 67 mg/cm |
2 10 ma/cm |
2 27 ma/cm |
Al 0 | 2% | % Ru | |||
73 % 3KOhIe | |||||
Carbonisiertes | 2 | % Pt | 77 mg/cm2 | 56 ma/cm2 | 14 ma/cm |
MgO | 2 | % Ru | |||
31 % Kohle | |||||
Carbolac | 2 | 2 80 mg/cm |
• P 3,6ma/cm |
12 ma/cm | |
2 | |||||
Um weiterhin die einzigartigen Eigenschaften der erfindungsgemäßen
Kohlezusammensetzungen zu veranschaulichen, wurden Gemische aus handelsüblichem Kohlepulver und nichtleitenden
Oxiden mit EdelmetalJLkatalysatoren getränkt, zu Elektroden verformt und in Halbzellen auf ihre Methanoloxxdation in
basischen Elektrolyten getestet. Die Ergebnisse werden in nachstehender Tabelle VII wiedergegeben.
509841 /0867
Tabelle VII
Katalysa- Menge an tor zugesetztem Oxid
2% Pt,2% Ru auf Carbolac
12 Pt, 12 Ru auf Carbolac
12Pt,12 Ru auf Carbolac
22Pt,2% Ru oder TiO „
keine
152 MgO
1o2A120
Menge an Gewicht Stromdichte bei zugesetztem des Edel- 0,2 Volt 0,3 Volt
Carbolac metalls polari- polarisiert siert
50%
300 2 mg/cm |
4 | ο ,2ma/cm |
27 | 2 ma/cm |
324 2 mg/cm |
4 | 2 ,2raa/cm |
11 | 2 ma/cm |
324 2 mg/cm |
4 | 2 ,2ma/cm |
17 | 2 ma/cm |
270 2 mg/cm |
- | 3, | 5ma/cm |
Wie aus vorstehenden Versuchen ersichtlich ist, zeigen die .erfindungsgemäßen carbonisierten Oxide eine größere Aktivität
als physikalische Gemische von Kohle und Oxid oder als Kohle allein.
B09841 /086?
Claims (12)
- Patentansprüche:11,J Kohlezusammensetzung, enthaltend ein nichtleitendes, auf seiner Oberfläche einen Kohlenniederschlag aufweisendes Oxid, wobei die im Elektronenmikrobild beobachtete Morphologie der niedergeschlagenen Kohle im wesentlichen identisch mit der des Oxids ist.
- 2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin die Oxide säurelösliche Oxide sind.
- 3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin die Oxide solche Oxide sind, die bei der Reduktion nichtstöchiometrische Verbindungen bilden.
- 4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin die Kohle in Mengen von etwa 2 bis etwa 90 Gew.-Ϊ vorliegt.
- 5. Verfahren zur Herstellung einer Katalysatorträgerzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,daß man ein kohlenstoffhaltiges Material in Gegenwart eines Oxids bei Temperaturen thermisch zersetzt, die ausreichen, um Kohle auf dem Oxid niederzuschlagen.
- 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ^kohlenstoffhaltige Material bei Temperaturen von etwa 500 bis etwa 75O°C thermisch zersetzt wird.
- 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man Oxide verwendet, die unter den Bedingungen des Kohleniederschlagens nichtstöchiometrische Verbindungen bilden und daß man die Kohle in Mengen niederschlägt, die ausreichen, um das Oxid elektrisch leitend zu machen.50984 1 /0867
- 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als Oxide TiO0, Nb_O_ oder BaTiO, verwendet.
- 9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Oxid ein säurelösliches Oxid verwendet, die Kohle in Mengen von etwa 5 bis etwa 15 Gew.-? niederschlägt und danact das kohleüberzogene Oxid mit Säure behandelt, um den Katalysatorträger elektrisch leitend zu machen.
- 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man als Oxide Al-O , SiO , MgO, ZnO, MnO oder Gemische derselben verwendet.
- 11. Elektrode für eine Brennstoffzelle, enthaltend ein nicht leitendes Oxid mit einem Kohleniederschlag auf seiner Oberfläche, wobei die Morphologie der niedergeschlagenen Kohle im wesentlichen identisch mit der des Oxids ist und das carbonisierte Oxid zu einer Masse verdichtet worden ist.
- 12. Elektrode nach Anspruch 11, worin ein Elektrokatalysator auf die Kohle aufgebracht ist.Für: Exxon Research and Engineering Company Linden, N. J. ί/,Υ.St .A.Dr.H.J.Wolff Rechtsanwalt509841 /086?Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/458,543 US3964933A (en) | 1974-04-08 | 1974-04-08 | Carbon article including electrodes and methods of making the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2513078A1 true DE2513078A1 (de) | 1975-10-09 |
DE2513078C2 DE2513078C2 (de) | 1984-07-05 |
Family
ID=23821189
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2513078A Expired DE2513078C2 (de) | 1974-04-08 | 1975-03-25 | Elektrisch leitender Körper, insbesondere zur Verwendung als Elektrode und Verfahren zu dessen Herstellung |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3964933A (de) |
JP (1) | JPS5921658B2 (de) |
DE (1) | DE2513078C2 (de) |
FR (1) | FR2266956B1 (de) |
GB (1) | GB1484208A (de) |
Families Citing this family (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4136213A (en) * | 1975-10-16 | 1979-01-23 | Exxon Research & Engineering Co. | Carbon article including electrodes and methods of making the same |
US4090978A (en) * | 1976-12-28 | 1978-05-23 | Uop Inc. | Electrocatalysts and a method for the preparation thereof |
GB2008429B (en) * | 1977-11-23 | 1982-04-28 | United Technologies Corp | Platinum catalyst and method for making |
US4367266A (en) * | 1979-06-28 | 1983-01-04 | Union Carbide Corporation | Cathode collectors for nonaqueous cell having a metal oxide catalyst |
US4329260A (en) * | 1979-09-24 | 1982-05-11 | Uop Inc. | Integral shaped replication supports |
GB2072037A (en) * | 1980-03-20 | 1981-09-30 | Standard Telephones Cables Ltd | Fluidising fine powder |
EP0089425B1 (de) * | 1982-03-19 | 1985-12-11 | Uop Inc. | Methode zur Herstellung integral geformter Reproduktionen von geformten, porösen und löslichen Materialen zur Verwendung als Adsorbentien in Festbett-Adsorptionsverfahren |
JPS5920969A (ja) * | 1982-07-23 | 1984-02-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池用ガス拡散電極 |
EP0259424A1 (de) * | 1986-02-28 | 1988-03-16 | National Research Development Corporation | Elektrode für die oxidation von methanol |
JPH0815074B2 (ja) * | 1986-11-11 | 1996-02-14 | シャープ株式会社 | 炭素体電極の製造方法 |
US5110693A (en) * | 1989-09-28 | 1992-05-05 | Hyperion Catalysis International | Electrochemical cell |
ZA907803B (en) * | 1989-09-28 | 1991-07-31 | Hyperion Catalysis Int | Electrochemical cells and preparing carbon fibrils |
US6248478B1 (en) | 1989-09-28 | 2001-06-19 | Hyperion Catalysis International, Inc. | Battery |
US6967183B2 (en) * | 1998-08-27 | 2005-11-22 | Cabot Corporation | Electrocatalyst powders, methods for producing powders and devices fabricated from same |
US6753108B1 (en) * | 1998-02-24 | 2004-06-22 | Superior Micropowders, Llc | Energy devices and methods for the fabrication of energy devices |
US7066976B2 (en) * | 1998-02-24 | 2006-06-27 | Cabot Corporation | Method for the production of electrocatalyst powders |
US6534677B1 (en) | 2001-06-04 | 2003-03-18 | Engelhard Corporation | Non-crushable, non-friable, non-breakable carbon catalyst supports |
JP4342123B2 (ja) * | 2001-06-06 | 2009-10-14 | アドバンスト・キャパシタ・テクノロジーズ株式会社 | 残存活性酸化水素の除去方法 |
US7659225B2 (en) * | 2001-09-17 | 2010-02-09 | Basf Catalysts Llc | Precious metal catalyst for debenzylation |
US6992037B2 (en) | 2001-09-17 | 2006-01-31 | Engelhard Corporation | Precious metal catalyst for debenzylation |
US6706658B2 (en) | 2001-12-21 | 2004-03-16 | Engelhard Corporation | Catalyst for purification of aromatic acids |
US7662741B2 (en) * | 2005-03-31 | 2010-02-16 | Council Of Scientific And Industrial Research | Process for preparing silver deposited carbon covered alumina catalyst |
JP2007050319A (ja) * | 2005-08-16 | 2007-03-01 | Ritsumeikan | 複合触媒粒子 |
US20090142640A1 (en) * | 2007-05-18 | 2009-06-04 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Carbon-titanium oxide electrocatalyst supports for oxygen reduction in pem fuel cells |
JP2010227843A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 電極触媒の製造方法および電極触媒 |
WO2010150793A1 (ja) * | 2009-06-26 | 2010-12-29 | 住友化学株式会社 | 電極触媒の製造方法 |
JP2012017490A (ja) * | 2010-07-06 | 2012-01-26 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 電極触媒 |
WO2012053303A1 (ja) * | 2010-10-22 | 2012-04-26 | 日産自動車株式会社 | 固体高分子型燃料電池用電極触媒 |
CN107073466A (zh) * | 2014-11-28 | 2017-08-18 | 昭和电工株式会社 | 催化剂载体及其制造方法 |
CN109336630B (zh) * | 2018-08-29 | 2021-06-11 | 宁波华源精特金属制品有限公司 | 一种支架及其制备方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1903349A1 (de) * | 1969-01-23 | 1970-08-13 | Sigri Elektrographit Gmbh | Katalysatorelektrode |
DE2042647A1 (de) * | 1969-08-30 | 1971-03-04 | Dunlop Co Ltd | Kohlenstoffgefüge |
DE2333473A1 (de) * | 1972-07-03 | 1974-01-31 | Kureha Chemical Ind Co Ltd | Kohlenstoffaserblatt und -papier |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL76387C (de) * | 1949-03-24 | |||
US2767289A (en) * | 1951-12-28 | 1956-10-16 | Sprague Electric Co | Resistance elements and compositions and methods of making same |
US3077507A (en) * | 1960-05-16 | 1963-02-12 | Union Carbide Corp | Fuel cell electrode |
US3477877A (en) * | 1962-07-30 | 1969-11-11 | Union Carbide Corp | Fuel cell |
US3488225A (en) * | 1965-03-26 | 1970-01-06 | Clevite Corp | Fuel cell comprising metallically catalyzed carbon black electrode and process for forming same to produce electricity |
US3822220A (en) * | 1972-08-01 | 1974-07-02 | Grace W R & Co | Preparation of catalysts |
-
1974
- 1974-04-08 US US05/458,543 patent/US3964933A/en not_active Expired - Lifetime
-
1975
- 1975-01-30 GB GB4128/75A patent/GB1484208A/en not_active Expired
- 1975-03-25 DE DE2513078A patent/DE2513078C2/de not_active Expired
- 1975-04-07 FR FR7510757A patent/FR2266956B1/fr not_active Expired
- 1975-04-08 JP JP50041943A patent/JPS5921658B2/ja not_active Expired
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1903349A1 (de) * | 1969-01-23 | 1970-08-13 | Sigri Elektrographit Gmbh | Katalysatorelektrode |
DE2042647A1 (de) * | 1969-08-30 | 1971-03-04 | Dunlop Co Ltd | Kohlenstoffgefüge |
DE2333473A1 (de) * | 1972-07-03 | 1974-01-31 | Kureha Chemical Ind Co Ltd | Kohlenstoffaserblatt und -papier |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1484208A (en) | 1977-09-01 |
US3964933A (en) | 1976-06-22 |
DE2513078C2 (de) | 1984-07-05 |
FR2266956A1 (de) | 1975-10-31 |
JPS5921658B2 (ja) | 1984-05-21 |
JPS50136307A (de) | 1975-10-29 |
FR2266956B1 (de) | 1981-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2513078A1 (de) | Kohlekoerper, insbesondere zur verwendung als elektroden und verfahren zu deren herstellung | |
DE69131934T2 (de) | Katalysatormaterial | |
DE102017222459B4 (de) | Verfahren zur herstellung eines pt-legierungskatalysators unter verwendung von ozon und einer schutzbeschichtung aus einer kohlenstoffschicht | |
EP0994520B1 (de) | Pt/Rh/Fe-Legierungskatalysator für Brennstoffzellen und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE2636447C2 (de) | Mangandioxidelektroden | |
DE3643332C2 (de) | ||
EP0169301B1 (de) | Verbundelektrode, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Anwendung | |
DE102014226464B4 (de) | Mit Stickstoff dotierte Metallboride für Wasserspaltung und Sauerstoffreduktion | |
DE3122786A1 (de) | "legierter edelmetallkatalysator fuer die katalytische redutkion von sauerstoff" | |
DE2615352A1 (de) | Stoffzusammensetzung mit katalytischer metallsubstanz auf metalloxid mit perowskitkristallstruktur und ihre herstellung | |
DE2926614A1 (de) | Verfahren zum herstellen einer feinverteilten legierung aus edelmetall und vanadium, daraus hergestellter katalysator und aus diesem hergestellte katode | |
DE2734879A1 (de) | Elektrokatalytisch wirksame substanzen, verfahren zu ihrer herstellung und daraus hergestellte katalysatoren und elektroden | |
DE2926613A1 (de) | Brennstoffzellenkatode | |
US4136213A (en) | Carbon article including electrodes and methods of making the same | |
DE2852056A1 (de) | Elektrochemische vorrichtung mit einer sauerstoffelektrode | |
DE2216192B2 (de) | Metallphosphid-katalysator fuer brennstoffelektroden von brennstoffelementen und dessen herstellung | |
DE1671873B2 (de) | Brennstoffelektrode | |
CH640806A5 (de) | Bleireiche pyrochlorverbindungen sowie verfahren zu deren herstellung. | |
AT206867B (de) | Metallische Formkörper mit oberflächlicher Doppelskelett-Katalysator-Struktur | |
DE112014002888B4 (de) | Bifunktionale Katalysatoren für die elektrokatalytische Reduktion von Sauerstoff und die Oxidation von Wasser | |
EP0033363B1 (de) | Verfahren zum Beschichten einer porösen Elektrode | |
DE2338387A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines traegerkatalysators | |
DE2108457C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von pulverförmigem wolframhaltigem Elektrodenmaterial für elektrochemische Zellen | |
DE2046354C3 (de) | Elektrokatalysator für die Sauerstoffkathode in elektrochemischen Zellen | |
DE1667030B2 (de) | Anodischer Katalysator für die Oxidation von Wasserstoff |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |