DE2513078A1 - Kohlekoerper, insbesondere zur verwendung als elektroden und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Kohlekoerper, insbesondere zur verwendung als elektroden und verfahren zu deren herstellung

Info

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
Application number
DE19752513078
Other languages
English (en)
Other versions
DE2513078C2 (de
Inventor
Shun Chong Fung
Samuel J Tauster
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ExxonMobil Technology and Engineering Co
Original Assignee
Exxon Research and Engineering Co
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Exxon Research and Engineering Co filed Critical Exxon Research and Engineering Co
Publication of DE2513078A1 publication Critical patent/DE2513078A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2513078C2 publication Critical patent/DE2513078C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/86Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/96Carbon-based electrodes
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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.
2
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-
Beispiel 1
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.
TABELLEI
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.
TABELLE II
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
Beispiel 2
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.
Tabelle III
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
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.
Tabelle V
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)

  1. 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. 2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin die Oxide säurelösliche Oxide sind.
  3. 3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin die Oxide solche Oxide sind, die bei der Reduktion nichtstöchiometrische Verbindungen bilden.
  4. 4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin die Kohle in Mengen von etwa 2 bis etwa 90 Gew.-Ϊ vorliegt.
  5. 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. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ^kohlenstoffhaltige Material bei Temperaturen von etwa 500 bis etwa 75O°C thermisch zersetzt wird.
  7. 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. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als Oxide TiO0, Nb_O_ oder BaTiO, verwendet.
  9. 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. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man als Oxide Al-O , SiO , MgO, ZnO, MnO oder Gemische derselben verwendet.
  11. 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. 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 Rechtsanwalt
    509841 /086?
    Leerseite
DE2513078A 1974-04-08 1975-03-25 Elektrisch leitender Körper, insbesondere zur Verwendung als Elektrode und Verfahren zu dessen Herstellung Expired DE2513078C2 (de)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
DE3267863D1 (en) * 1982-03-19 1986-01-23 Uop Inc Method for the preparation of integral shaped replications of shaped, porous and dissolvable materials for use as adsorbents in fixed bed adsorption processes
JPS5920969A (ja) * 1982-07-23 1984-02-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池用ガス拡散電極
GB2187880A (en) * 1986-02-28 1987-09-16 Nat Res Dev Electrode for oxidising 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
US6248478B1 (en) 1989-09-28 2001-06-19 Hyperion Catalysis International, Inc. Battery
ZA907803B (en) * 1989-09-28 1991-07-31 Hyperion Catalysis Int Electrochemical cells and preparing carbon fibrils
US5110693A (en) * 1989-09-28 1992-05-05 Hyperion Catalysis International Electrochemical cell
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
US6967183B2 (en) * 1998-08-27 2005-11-22 Cabot Corporation Electrocatalyst powders, methods for producing powders and devices fabricated from same
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
US6992037B2 (en) 2001-09-17 2006-01-31 Engelhard Corporation Precious metal catalyst for debenzylation
US7659225B2 (en) * 2001-09-17 2010-02-09 Basf Catalysts Llc 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
US10005066B2 (en) * 2014-11-28 2018-06-26 Showa Denko K.K. Catalyst carrier and method for producing the same
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
JPS5921658B2 (ja) 1984-05-21
JPS50136307A (de) 1975-10-29
FR2266956B1 (de) 1981-03-20
FR2266956A1 (de) 1975-10-31
DE2513078C2 (de) 1984-07-05
US3964933A (en) 1976-06-22
GB1484208A (en) 1977-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2513078A1 (de) Kohlekoerper, insbesondere zur verwendung als elektroden und verfahren zu deren herstellung
EP0994520B1 (de) Pt/Rh/Fe-Legierungskatalysator für Brennstoffzellen und Verfahren zu dessen Herstellung
DE2636447C2 (de) Mangandioxidelektroden
DE3643332C2 (de)
EP2481113B1 (de) Katalysator mit metalloxiddotierungen für brennstoffzellen
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
DE1233834B (de) Elektrode fuer Elektrolyseure und Brennstoff-elemente mit oberflaechlicher Doppelskelett-Katalysator-Struktur
US4136213A (en) Carbon article including electrodes and methods of making the same
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
EP0119474A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer als Anode verwendbaren Elektrode
EP0033363B1 (de) Verfahren zum Beschichten einer porösen Elektrode
DE2338387A1 (de) Verfahren zur herstellung eines traegerkatalysators
DE2127807A1 (de) Elektrode für die elektrochemische Reduktion von Sauerstoff und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE2108457C3 (de) Verfahren zur Herstellung von pulverförmigem wolframhaltigem Elektrodenmaterial für elektrochemische Zellen
DE2559616A1 (de) Verwendung eines platinkatalysators als katalytisch aktive brennstoffzellenelektrode

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