Способ изготовления ленточных электродов

 

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕНТОЧНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ из п.о крайней мере одного слоя, включающий добавление к водной дисперсии углеродистых или графитовых волокон водной эмульсии связующего, распределение полученной смеси в виде слоя, сушку и каландрирование,о т л и ч a ю щ и и с я тем, что, с целью повьияе .ния электропроводности, дисперсию берут с содержанием углеродньис волокон или графита 0,1 вес.%, a эмульсию 4 с содержанием в качестве связующего политетрафторэтилена или поливинилхло зида с концентрацией 0,5 вес.%, после смемения дисперсии и эмульсии осаждает связуки е на волокна , причем слой содержит 2099 вес.% связующего. 2.Способ по п.1, о т я и ч a ю щ и и с я тем, что осаждение связующего на волокна осуществляется посредствоммеханического перемаяива-.ния . 3.Способ по. П.1, о т л и ч a Ю-- , щи й-с я тем, что осаждение связующего на волокна осуществляется с СО добавкой катао1{ов, например. катионов А1+3. 4.Способ по П.1, о т л и ч a ю щ и и с я тем, что оссЬкдеиие связующего волокна осуществляется нагреванием при 25-30 С. 5.Способ по nn.l-4, о т л и . чающийся тем, что многослойную ленту изготавливают путем последовательного наложения друг иa друга двух или трех ctasceu перед удаСд лением воды. :о ю 00

СОЮЗ СООЕТСНИХ Н Р

РЕСПУВЛИН (Я) Н 01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

m) ДЕ А ИЗОБРЕТЕНИЙ V 0ТНРЫТИB

OllHGAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТЪГ (21) 2994911/24-07 (22) 17.10.80 (31) 79.25.878 (32) 18 ° 10.79 (33) Франция (46) 23.11.83. Бюл. Р 43 (72) Клод Ламбер и Алексис Тиссье (Франция) (71) Сосьете Женераль де Констрюк сьон Электрик э Механик, "Альстом э Ко" (Франция) (53) 621.3.035.222.243621.352.6 (088.8) (56) 1. Заявка Франции Р 2143593, кл. Н 01 m 27/00, 1973.

2. Патент CILIA Р 3348974, кл. 136-86, 1967. (54) (57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ЛЕНТОЧНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ из по крайней мере одного слоя, включающий добавление к водной дисперсии углеродистых или графитовых волокон водной .эмульсии связующего, распределение полученной смеси в виде слоя, суш- ку и каландрирование,о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения электропроводности, дисперсию

„.SU„„.) 5 28 A берут с содержанием углеродных во: локон или графита 0,1 вес.Ъ, а эмульсию - . с содержанием в качестве связующего политетрафторэтилена или поливинилхлорида с концентрацией

0,5 вес,Ъ, после смешения дисперсии и эмульсии осаждают связующее на волокна, причем слой содержит 2099 вес..Ъ связующего.

2, Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что осаждение связующего на волокна осуществляется посредством.механического перемешива-. ния.

3. Способ по. п.1, о т л и ч а ю. — . шийся тем, что осаждение связу- ф ющего на волокна осуществляется с добавкой катионов, например.катионов Al > .

4. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что осаждение связующего волокна осуществляется нагре- Я ванием при 25-30 С.

5. Способ но пп.1-4, о т л и -.. ч а ю шийся тем, что многослойную ленту изготавливают путем последовательного.наложения друг на друга двух или трех смесей перед уда- р ! лением воды

1056928

Цель изобретения — повышение электропронодиости электрода.

Поставленная цель достигается тем, что дисперсию берут с содержанием углеродных волокон или графита 0,1 нес.Ъ, а эглульсирг — с содержанием н качестве связующего политетрафторэтилена или полининилхлорида с концентрацией 0,5 вес.Ъ, после смешения дисперсии и эмульсии осаждают связующее на волокна, причем слой содержит 20-99 вес.Ъ связующего.

Осаждение связуг.гщего осуществляют посредством механического перемешинания или добавлением катионов, например катионов Al+, или нагре- 40 ванием при 25-30 С.

Многослойную ленту можно получить путем последовательного наложения друг. на друга двух или трех смесей перед удалением воды. 45

Способ позволяет получить хорошую электропронодность ленты, так как обеспечивает внутри ленты хорошее соединение между волокнами.

Если концентрация волокон в дисперсии выше 0,1 вес.Ъ, мсгут образоваться скопления волокон или пучки, что приводит к анизотропии материала. .Если концентрация связующего в эмульсии выше 0,5 вес.Ъ, не удается хорошо контролировать осаждение связующего на волокна (таким образом„ на некоторых волокнах образуются большие скопления связующего, аналогичные сгусткам), если концент- 60 рация ниже, невозможно надлежащим образом удалить воду в бумагоделательной машине.

Политетрафторэтилен и поливинилхлорид позноляют осуществлять нсе 65

Изобретение относится к химическим источникам тока и касается способа изготовления ленточных электродов, которые могут, например, использоваться в топливных элементах с газообразными реагентагли, Известен способ изготовления ленточных электродов, согласно которому однородную смесь, содержащув порошок связующего и углеродистого материала, раскатывают влажную в виде тонкого слоя (1) .

Наиболее близкигл к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления ленточных электродов 15 путем добавления к водной дисперсии углеродистых или графитовых волокон водной эмульсии связующего, распределения полученной смеси н виде с"лоя, сушки и каландрирования П2 . Zg

Однако этот способ не позволяет получить электроды с хорошей проводимостью.

Весовой коэффициент, г/м

Толщинар мкм

500 операции при комнатной температуре без нарушения углеродных волокОн.

Осаждение связующего является обязательным услонйем, так как н противном случае оно удаляется вместе со сточными водагли, а прослойка волокон не имеет никакой механической прочности. Связующее должно осаждаться на волокна, иначе оно скапливается с образованием сгустков, что приводит к тому, что лента неоднородна и не обладает достаточной механической прочностью, необходимой для отделения без поддержки от фильтрационного слоя. Кроме того, если связующее не осаждается на волокна, его скопления проникают между волокнами, изолируя их друг от друга, что приводит к очень слабой электропроводности.

Электрод может содержать каталитический, запирающий, а также гидрофильный слои. Мокрый слой обладает.хорошим сцеплением, что дает возможность использовать его в качестве подкладки для других слоев различного состава.

Пример 1. В цилиндрический резервуар A содержащий воду, помещают углеродистые волокна диаметром

5-7 мкм и длиной 4 мм, затем осуществляют отделение волокон посредством интенсивного механического еремешивания в течение нескольких минут и добавляют воду до содержания волокон

0,1 вес.Ъ.

В емкость В, содержащую политетрафторэтилен (ПТФЭ) в суспензии с

40Ъ по весу воды, добавляют воду, при этом смесь гомогенизируют посредством умеренного механического неремешивания. Содержание ПТФЭ при этом 0,5 вес.Ъ.

В резервуар А, где выдерживается умеренное перемешивание, последовательно помещают содержимое емкости

В. Затем осуществляют осаждение связугрщего с добавлением сульфата алюминия, В бумагоделательной машине фильтруют лист, поступавший от фильтрационного стола во влажном состоянии, до толщины 500 мкм, весовой коэффициент 415 г/м, содержание воды

76Ъ, расстояние между фильтрационным столом и участком прессования 60 см.

Так как лист является еамонесущим, вычислено, что напряжение, выдерживаемое листом, составляет около

50 г/см, т.е. примерно 49030 дин/см °

2 Z

Такой слой содержит 20 вес.Ъ связующего и 80 вес.Ъ волокон.

По "ле сушки лист имеет следующие характеристики:

1056928

Пористость, Ъ

Продольное удельное сопротивление, Ом см

Весовой коз ффицие нт, г/см

100

Толщина, мкм

Пористость, Ъ

250

10

Продольное удельное сопротивление, Ом см 0,001

Составитель К. Вейсбейн

Редактор И. Николайчук,Техред В.далекорей Корректор A Ильин

Заказ 9386/60 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", Г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0,005

При умеренпом каландрирования получают:

Пример 2. В резервуар А диспергируют 1 r волокна длиной

6 мм в воде при быстром перемешивании, т.е. при содержании волокон

0 1 вес.Ъ, затем при умеренном перемешивании медленно добавляют эмульсию с содержанием 20Ъ ПТФЭ. Сохраняя перемешивание, осуществляют раз-, бавление с добавлением воды. При этом концентрация ПТФЭ составляет

0,5 вес.Ъ. В однородную смесь медленно добавляют раствор сульфата алюминия для начала осаждения свя. зующего. Перемешивание поддерживают .до окончания осаждения, т.е. до ос- .30 нетления поверхностного слоя жидкости.

После фильтрационного стола лист во влажном состоянии имеет толщину около 600 мкм, содержание воды 72%, общий весовой коэффициент 633 г/см напряжение, выдерживаемое листом около 60 г/см . Содержание связующего в листе 99 вес.Ъ,волокон 1 вес.%.

После сушки лист имеет толщину

600 мкм, весовой коэффициент

198 г/м, пористость 85%.

Путем регулирования режима каланчрирования весовоЯ коэффициент остается прежним (198 г/м2).

При пористости 50-о толщина составляет 180 мкм, продольное удельное сопротивление 10-20 OM см, при пористости 29% толщина 127 мкм, продольное удельное сопротивление

2-8 Ом см.

Регулирование нужной пористости осуществляют регулированием расстояния между валиками каланлрпрования

Э оно достигается без изменения весового коэффициента, т.е. уменьшение пористости достигается путем сжатия или уплотнения, без вытягивания, вследствие чего отсутствует поверхностный эффект или эффект предпоч,тительного ориентирования; речь идет и повышенной открытой пористости.