[发明专利]用于制造气体扩散电极的方法和气体扩散电极

说明书

本发明提供一种用于制造气体扩散电极的方法和一种气体扩散电极。具体地，提供一种用于连续制造具有减小的厚度的气体扩散电极的方法。为此，将不导电的增强幅材用作基础物以在该增强幅材上施加颗粒。具体地，增强幅材可包括聚合物的网状物，所述聚合物例如是聚丙烯、聚苯硫醚、尼龙或另外的有机聚合物。以该方式，可通过连续制造工艺获得非常稳健且薄的气体扩散电极。

本发明涉及一种用于制造气体扩散电极的方法，尤其涉及一种连续制造气体扩散电极的方法。此外，本发明涉及一种气体扩散电极。

现有技术

电化学转化过程如电解用于多种目的(用途)。例如，可在电解槽中通过电解质(通常是水)的电解由析氢反应(HER)和析氧反应(OER)产生氢和/或氧。电化学转化过程的另一实例是例如二氧化碳的电化学还原。在其中执行这样的电化学转化过程的电化学转化装置如电解槽包括被称为气体扩散电极的电极。这些电极将电能传导至电解质，并使电解质和/或其他反应物分解以生成所需的产物，例如氧气、氢气等。

在这种电化学转化过程中使用的另一重要成分是气密膜或隔膜，其被称为气体分离器(隔板)隔膜或简称为气体分离器(隔板)。该部件将电化学转化装置分为多个腔室或隔室，并允许离子从一个这样的腔室流向另一个腔室，但不允许气体例如氧气或氢气从一个腔室流向另一个腔室。以该方式使电化学转化的产物分离。目前，通过使用批量生产来制造电化学池(单元池)部件，即气体分离器隔膜和/或气体扩散电极。

US 3,553,032 A1公开了一种制造燃料电池电极的方法，该燃料电池电极包括多孔的斥水聚合物颗粒结合的基体，该基体具有薄的银涂层和散布在其中并粘附在该基体上的导电材料的颗粒，该方法包括：形成斥水聚合物、导电材料的颗粒和碳酸银颗粒的混合物，在压力下模制该混合物以形成凝聚(连贯)结构，并将所得凝聚结构加热至高于碳酸银的分解温度但低于聚合物的软化点的温度，从而形成银并释放出二氧化碳气体，二氧化碳气体扩散穿过结构以使其基本上呈多孔的。

对有效的用于制造气体扩散电极的方法存在需求，该方法可通过较低的生产成本以高的品质制造气体扩散电极。因此，需要连续的用于制造气体扩散电极的方法，同时仍保持气体扩散电极的重要参数如孔隙率、疏水性和催化性能。此外，需要一种简单的用于制造气体扩散电极的方法，该方法导致具有高品质的、薄的气体扩散电极。

发明概述

这通过独立权利要求的特征来实现。

根据第一方面，本发明提供了一种用于制造气体扩散电极的方法。该方法包括提供原始电极层的步骤，其中原始电极层包括不导电的幅材。此外，该方法包括调整原始电极层的厚度和将非溶剂施加到原始电极层的步骤。

根据另一方面，本发明提供了一种气体扩散电极，其包括不导电的增强幅材。

因此，通过使用不导电的增强幅材来制造气体扩散电极，可实现这种气体扩散电极的简单制造，并且同时可减小气体扩散电极的厚度。以该方式，可实现稳健的(坚固的)且薄的气体扩散电极的简单制造，并且同时可降低这种气体扩散电极的制造成本。

通过基于增强幅材来制造气体扩散电极，可实现气体扩散电极的连续制造工艺。例如，可用颗粒在粘合剂溶液中的悬浮液浇注(流延，cast)增强幅材。取决于层的期望性质，悬浮液可包含导电颗粒或疏水材料的颗粒。可使原始电极层经受相反转(phaseinversion)，从而实现孔隙率。甚至能够将另一悬浮液流延到原始电极层上的第一悬浮液上，或在使原始电极发生相反转之前将不同的悬浮液施加到增强幅材的不同位置上。

这种将增强幅材用一种或多种悬浮液流延并通过将一种或多种非溶剂施加到原始电极层上而进行相反转的过程能够以连续工艺进行，气体扩散电极能够以需要低成本的、简单的制造工艺生产。同时，可实现高品质的流延扩散电极。

通过使用不导电的增强幅材，即使增强幅材的厚度非常低，增强幅材的稳定性也很高。以此方式可在气体扩散电极的制造工艺中使用仅具有非常小的厚度，例如几微米，例如10、20、50、100或140微米的增强幅材。