[发明专利]气体扩散电极的制备方法

说明书

技术领域

本申请属于化工领域，具体而言，适用于氧气还原气体扩散电极及其制备方法，尤其适用于氯碱工业中的氧气还原的气体扩散电极及其制备方法。 

背景技术

氯碱工业是国民经济的重要组成部分，是基础化工原材料行业，同时，氯碱工业也是一个高耗能的行业，每年用电量大约占工业总用电的1%，因此，最大限度的降低氯碱工业的用电量是全世界共同关注的课题。近年来，以氧气阴极替代析氢阴极的离子膜食盐电解法逐步得到重视，其实质是以氧气还原反应替代析氢反应。传统的以析氢电极作为阴极的离子膜制碱法的反应式为：

而以采用氧气阴极的离子膜制碱法其电化学反应式为：

 

可见以氧气阴极替代析氢阴极后的离子膜制碱法，其理论分解电压能够降低1.23V，理论节能能够达到40%，具有非常可观的应用价值。

目前，气体扩散电极大都采用水与有机溶剂异丙醇作为分散剂，主要缺点如下：

水与异丙醇两相混合，在电极涂抹过程中由于两相蒸发速率不同，电极表面容易生成裂纹。

异丙醇与PTFE作用强烈，常会导致PTFE乳液破乳从而使浆料分散不均匀，出现相分离现象。

异丙醇作为有机溶剂，对炭黑等碳材料的分散性不好，微观条件下，炭黑的团聚严重，从而使制备出的电极表面粗糙，裂纹明显。

异丙醇用量大，价格高，增高了电极的成本，同时，异丙醇在电极制作过程中只起到了分散的作用，因此，在电极涂抹过程，大部分都挥发至空气中，造成了环境的污染。

因此，在电极制作过程中，寻找一种新型的增稠剂，同时除去有机溶剂异丙醇显得尤为重要。

发明内容

本发明在现有工艺基础上，针对电极浆料分散不均匀且粘度较低不利于涂抹的缺陷进行改进，采用Texanol酯醇作为增稠剂，去除有机溶剂异丙醇，从而有效的改善了电极浆料的分散状态以及浆料的粘度。

本发明所提供一种Texanol酯醇增稠方法，其特征在于，在电极浆料中加入Texanol酯醇，去除异丙醇，然后进行剪切分散，调节浆料至最适于涂抹的粘度，具体包括如下步骤：

扩散层的制备：在容器中加入2-6%曲拉通水溶液，高石墨化炭黑，Texanol酯醇，用匀浆机剪切分散0.5-1h，然后加入50-70%的PTFE乳液，剪切分散8-15min，将所制得的浆料均匀地涂抹于镀银泡沫镍上并于50～80℃下烘0.5h后冷压得到气体扩散层。

催化层的制备：在容器中加入2-6%曲拉通水溶液，酸化的高石墨化炭黑，Texanol酯醇和银粉，用匀浆机剪切分散0.5～1h，然后加入50-70%PTFE乳液，剪切分散8-15min；将所得催化层浆料涂到步骤（1）扩散层上形成催化层，然后放入烘箱于50～80℃下烘0.5h后冷压形成气体扩散电极。

热压成型：将上述制备的气体扩散电极在200℃～300℃下热处理1h，除去电极中的曲拉通以及Texanol酯醇，最后将电极在340-400℃下热压成型。

在本发明的一个优选实施方式中，其特征在于扩散层浆料配制过程中所加入的Texanol酯醇的质量相对于高石墨化炭黑的质量优选为0.5～0.9。

在本发明的一个优选实施方式中，其特征在于扩散层浆料配制过程中所加入的Texanol酯醇的质量相对于水的质量优选为0.1～0.5。

在本发明的一个优选实施方式中，其特征在于扩散层浆料配制过程中所加入的Texanol酯醇的质量相对于PTFE的质量优选为0.5～1。

在本发明的一个优选实施方式中，其特征在于扩散层浆料随着Texanol酯醇的加入浆料粘度连续可调-持续上升至100KU。

在本发明的一个优选实施方式中，其特征在于催化层浆料配制过程中所加入的Texanol酯醇的质量相对于酸化高石墨化炭黑的质量优选为0.5～0.9。

在本发明的一个优选实施方式中，其特征在于催化层浆料配制过程中所加入的Texanol酯醇的质量相对于水的质量优选为0.1～0.5。

在本发明的一个优选实施方式中，其特征在于催化层浆料配制过程中所加入的Texanol酯醇的质量相对于PTFE的质量优选为1～5。

在本发明的一个优选实施方式中，其特征在于催化层浆料随着Texanol酯醇的加入浆料粘度连续可调-持续上升至42KU。

在本发明的一个优选实施方式中，其特征在于热处理温度在150℃～300℃，以除去浆料中的Texanol酯醇和曲拉通。