DE602005001711T2 - Fluorelastomerdichtungsmasse - Google Patents

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Description

  • Diese Erfindung betrifft Zusammensetzungen, die zum Bilden von Dichtungen bestimmte Elastomere umfassen, die in Anwendungen von Brennstoffzellen nützlich sein können.
  • Dichtungen stellen eine Versiegelung zwischen zwei zusammenzufügenden Komponenten bereit. Typischerweise weisen die zwei Komponenten jeweils (im Wesentlichen planparallele oder flache) zusammenzufügende Komponenten auf, die im Wesentlichen, mit Ausnahme der dazwischen liegenden Dichtung, nebeneinander angeordnet sind. Diesbezüglich und in Abwesenheit der Dichtung pressen sich die zusammenzufügenden Oberflächen häufig nicht ideal aneinander, ohne dass Poren zwischen den zwei Oberflächen gebildet werden, und diese Poren können unerwünschte Undichtigkeitswege zwischen den zwei Komponenten bilden. Die Dichtung gleicht dies durch Bereitstellen einer angemessen flexiblen Grenzfläche aus, um jegliche Poren zwischen den Oberflächen zu füllen und auch in vielen Fällen, um eine zusammengedrückte mechanische Feder zwischen den zwei zusammenzufügenden Oberflächen bereitzustellen. Schrauben oder ähnliche Befestigungen verbinden die zwei Komponenten durch Druck miteinander (fügen diese zusammen) und komprimieren die Dichtung (um eine komprimierte Federdichtung zu bilden) zwischen den zusammenzufügenden Oberflächen.
  • Die US-Patentschrift Nr. 4,421,878 beschreibt Fluorelastomerfilmzusammensetzungen, wobei die Filmzusammensetzung frei von Metalloxiden ist.
  • Die US-Patentschrift Nr. 6,410,630 B1 beschreibt hochfeste Fluorelastomerzusammensetzungen mit 50 bis 250 phr Teilen LSA (gering Lösungsmittel absorbierende) Füllstoffe pro 100 Teile Fluorelastomer für horizontale und vertikale Anwendungen.
  • Die US-Patentanmeldung Nr. 2003/0144400 beschreibt wässrige Elastomerbeschichtungszusammensetzungen zur Herstellung von Dichtungen.
  • Brennstoffzellenstromsysteme wandeln einen Brennstoff und ein Oxidationsmittel in Elektrizität um. Ein Typ eines Brennstoffzellenstromsystems von starkem Interesse setzt die Verwendung einer Protonenaustauschmembran (hier nachstehend „PEM") ein, um die Reaktion von Brennstoffen (wie Wasserstoff) und Oxidationsmitteln (wie Luft/Sauerstoff) in Elektrizität katalytisch zu erleichtern. Die PEM ist ein fester Polymerelektrolyt, der den Übertritt von 1a-Protonen aus der Anode zur Kathode in jeder einzelnen Brennstoffzelle des normalerweise in einem Brennstoffzellenstromsystem eingesetzten Brennstoffzellenstapels erleichtert.
  • In einem typischen Brennstoffzellenstapel weisen einzelne Brennstoffzellen bipolare Fließfeldplatten auf, die Kanäle bereitstellen, damit die verschiedenen umgesetzten Reaktant- und Kühlfluids im Brennstoffzellenstapel in jede Zelle fließen. Gasdiffusionsanordnungen (Plattenform) stellen dann einen endgültigen Fluidkanal zum weiteren Dispergieren von Reaktantfluids aus dem Fließfeldraum zur reaktiven Anode und Kathode in einer Plattenformmembrananordnung bereit. Dichtungen stellen eine Versiegelung und elektrische Isolation zwischen den verschiedenen Platten eines Brennstoffzellenstapels bereit.
  • Während viele Dichtungen aus mehreren verschiedenen in einer mehrschichtigen Ausrichtung gestapelten Teilen bestehen, ist die Minimierung der Anzahl an für jede Anwendung erforderlichen Teilen ein fortwährendes Ziel. Dichtungen aus einem Stück sind deshalb erwünscht. Viele Dichtungen erfordern eher als Beschichtungen aufgebrachte Versiegelungen als separate Dichtungsformschichten. Derartige Beschichtungen müssen entfernt werden, wenn die Brennstoffzelle auseinander gebaut wird, und diese Vorgänge können Zeit benötigen.
  • Eine verbesserte Dichtung wird zum Bereitstellen einer langfristigen robusten Grenzfläche zum Versiegeln von Brennstoffzellen benötigt, in welchen keine Beschichtung zum Halten der Dichtung an jeglichen Platten der Brennstoffzelle benötigt wird, und in welchen die Dichtung periodisch entfernt und dann beim Zusammenbau der Brennstoffzelle leicht wieder verwendet werden kann.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Die Erfindung stellt eine Brennstoffzelle bereit, umfassend eine bipolare Platte eine Membranelektrolytanordnung und eine Dichtung, die zwischen der Platte und der Anordnung angeordnet ist, wobei die Dichtung aus einem Gemisch aus Folgendem ausgehärtet ist:
    • (1) teilchenförmigem Fluorelastomer, das von Vinylidenfluorid, Hexafluorpropen und Tetrafluorethylen abgeleitet ist, wobei das Fluorelastomer eine Mooney-Viskosität von 25 bis 75, 65 bis 69 Atomgewichtsprozent Fluor, mindestens 90 Gewichtsprozent Fluorterpolymer und halogenierte Vernetzungsstellen aufweist;
    • (2) 10 bis 50 Gewichtsteilen inertem teilchenförmigem Stoff pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers, wobei der inerte teilchenförmige Stoff Teilchengrößen von weniger als 66 Mikrometer (250 mesh) aufweist;
    • (3) 0,5 bis 20 Gewichtsteilen Aushärtungsmittel pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers, wobei das Aushärtungsmittel das teilchenförmige Fluorelastomer vernetzt, um ausgehärtetes Fluorelastomer und Wasserstoffionen zu bilden; und
    • (4) 5 bis 50 Gewichtsteilen teilchenförmigem Magnesium oxid-Reduktionsmittel pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers, wobei das teilchenförmige Metalloxid-Reduktionsmittel Teilchengrößen von weniger als 66 Mikrometer (250 mesh) aufweist, wobei das Magnesiumoxid einen BET (Brunauer-, Emmett- und Teller-Verfahren)-Oberflächenbereich von 40 bis 70 Quadratmetern pro Gramm aufweist,
  • In weiteren Aspekten umfasst die Dichtungszusammensetzung zusätzlich derartige Materialien wie Mikrokugeln und PTFE-Teilchen von weniger als 75 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers, wobei die PTFE-Teilchen eine mittlere Teilchengröße von 10 bis 50 Mikron aufweisen. Die vorliegende Erfindung stellt auch die vorstehenden Zusammensetzungen umfassende Einkomponentendichtungen bereit.
  • Es wurde gefunden, dass die Zusammensetzungen Vorteile gegenüber denjenigen Dichtungszusammensetzungen bieten, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, einschließlich einen oder mehrere aus ausgezeichneter Formanpassungsfähigkeit, guter Hochtemperaturrobustheit, ausgezeichnetem Widerstand gegen Elektrolyt- und Feuchtigkeitsangriff, geringer Permeationsgeschwindigkeit, Festigkeit mit Rückfederung, Abriebfestigkeit, Lösungsmittelbeständigkeit, guter Zug- und Dehneigenschaften, reduzierten Kosten und guter Haftung an Metallen, Graphit, Verbundstoffen und anderen Materialien mit hoher Oberflächenspannung.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung wird vollständiger aus der detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen der 1 und 2 verstanden.
  • 1 stellt einen Teil einer Brennstoffzellenanordnung dar.
  • 2 stellt eine vereinfachte Teilquerschnittsansicht eines Dichtungsträgerabschnitts mit einem ausgehärteten Gemisch mit einem mit Mikrokugeln angereicherten Bereich, zwei anderen Bereichen aus ausgehärtetem Gemisch ohne Mikrokugelanreicherung und einer kontinuierlichen elastomeren Phase dar.
  • Es sollte angemerkt werden, dass die hier dargelegten Figuren die allgemeinen Merkmale einer Apparatur, von Materialien und Verfahren unter denjenigen dieser Erfindung zum Zweck der Beschreibung von derartigen Ausführungsformen hier erläutern sollen. Diese Figuren geben die Eigenschaften von allen angegebenen Ausführungsformen möglicherweise nicht genau wieder und sollen spezifische Ausführungsformen innerhalb des Umfangs dieser Erfindung nicht unbedingt definieren oder beschränken.
  • BESCHREIBUNG
  • Bei Verwendung stellt eine Dichtung eine Überschneidung an Betrachtungen sowohl der mechanischen Gestaltung als auch der Materialausführung dar. Diesbezüglich greifen Verbesserungen bei den Materialien häufig in Verbesserungen bei der mechanischen Gestaltung ein. Ist eine Komponente wie eine Dichtung aus einem mit mindestens einem zusätzlichen Material beschichteten Grundmaterial hergestellt, ist das Verfahren des Verbindens der Materialien miteinander ebenfalls von Interesse. Die folgende Erörterung beginnt mit einem Schwerpunkt auf einigen Materialien, schwenkt im Schwerpunkt auf eine Betrachtung von mechanischen Gestaltungsbetrachtungen, die aus den neuen Materialien Nutzen ziehen, und konzentriert sich dann auf Herstellungsbetrachtungen, die die Herstellung der Materialien und ihre Verwendung betreffen.
  • Die folgenden Definitionen und nicht beschränkenden Richtlinien müssen bei der erneuten Betrachtung der Beschreibung dieser hier dargelegten Erfindung betrachtet werden.
  • Die hier verwendeten Überschriften (wie „Einleitung" und „Zusammenfassung") dienen nur der allgemeinen Organisation von Themen innerhalb der Offenbarung der Erfindung und sollen die Offenbarung der Erfindung oder jeglichen Aspekt davon nicht beschränken. Insbesondere kann der in der „Einleitung" offenbarte Gegenstand Technologieaspekte innerhalb des Umfangs der Erfindung einschließen und soll keinen Vortrag des Stands der Technik bilden. Der in der „Zusammenfassung" offenbarte Gegenstand ist keine eingehende oder vollständige Offenbarung des gesamten Umfangs der Erfindung oder jeglicher Ausführungsformen davon.
  • Die Anführung von Literaturhinweisen hier bildet keine Anerkennung, dass diese Literaturangaben vom Stand der Technik stammen oder irgendeine Bedeutung auf die Patentfähigkeit der hier offenbarten Erfindung aufweisen.
  • Die Beschreibung und spezifischen Beispiele sollen, während sie Ausführungsformen der Erfindung angeben, nur veranschaulichenden Zwecken dienen und den Umfang der Erfindung nicht beschränken. Außerdem ist es nicht beabsichtigt, dass der Vortrag von vielen Ausführungsformen mit angegebenen Merkmalen andere Ausführungsformen mit zusätzlichen Merkmalen oder andere Ausführungsformen, die unterschiedliche Kombinationen der angegebenen Merkmale einbringen, ausschließt.
  • Wie hier verwendet, bedeuten die Wörter „bevorzugt" und „vorzugsweise" Ausführungsformen der Erfindung, die unter bestimmten Umständen bestimmte Nutzen bieten. Jedoch können auch andere Ausführungsformen unter den gleichen oder anderen Umständen bevorzugt sein. Außerdem beinhaltet der Vortrag von einer oder mehreren bevorzugten Ausführungsformen nicht, dass andere Ausführungsformen nicht nützlich sind, und soll andere Ausführungsformen nicht vom Umfang der Erfindung ausschließen.
  • Wie hier verwendet, soll das Wort „einschließen" und seine Varianten nicht dahingehend beschränkend sein, dass der Vortrag von Begriffen in einer Liste nicht dem Ausschluss von anderen ähnlichen Begriffen dient, die ebenfalls in Materialien, Zusammensetzungen, Vorrichtungen und Verfahren dieser Erfindung nützlich sind.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Brennstoffzelle bereit, die ein Dichtungsmaterial umfasst, das ein von Vinylidenfluorid, Hexafluorpropen und Tetrafluorethylen abgeleitetes teilchenförmiges Fluorelastomer umfasst. In einer Ausführungsform weist das Fluorelastomer eine Mooney-Viskosität von 25 bis 75, 65 bis 69 Atomgewichtsprozent Fluor und mindestens 90 Gewichtsprozent Fluorterpolymer und halogenierte Vernetzungsstellen auf. VitonTM B-600 (E.I. du Pont de Nemours & Co.) stellt ein teilchenförmiges Basiselastomer für das Gemisch bereit. Je nach möglicher benötigter Zeit zum Lösen des teilchenförmigen Elastomers in einem Lösungsmittel variiert die Größe des teilchenförmigen Elastomers von einem kleinen Granulat bis zu einem kleinen bruchstückartigen Splitter von einigen Zentimetern in der Länge und/oder Breite.
  • Inerter teilchenförmiger Stoff in einer Menge (Konzentration) von 10 bis 50 Teilen pro 100 Gewichtsteilen des teilchenförmigen Fluorelastomers ist auch durchwegs im teilchenförmigen Basiselastomer des Dichtungsgemischs dispergiert. Der inerte teilchenförmige Stoff weist eine Teilchengröße von weniger als 66 Mikrometer (250 mesh) (d.h. eine Teilchengröße, die ein Sieb von 66 Mikrometern (250 mesh) durchläuft) auf. Hier nützliche teilchenförmige Stoffe schließen diejenigen ein, die aus der Gruppe bestehend aus Calcium carbonat, Ruß, Graphit, Quarzstaub (Silicaschwaden) und Kaolin und Kombinationen davon ausgewählt sind. In einer Ausführungsform werden die inerten teilchenförmigen Stoffe der Zusammensetzung zum Steuern von Eigenschaften wie Kriechdehnung, Formanpassungsfähigkeit, Bindungsstärke und Stifthärte der Zusammensetzung nach deren Aushärtung (Vernetzung) zugesetzt. In einer Ausführungsform wird Ruß zugesetzt, um für eine Stifthärte von mehr als 3H (ASTM D-3363 „Standard Test Method For Film Hardness By Pencil Test") in einer Dichtungsversiegelung nach Aushärten der Dichtung zu sorgen.
  • Die Zusammensetzung umfasst auch ein Aushärtungsmittel bei einer Konzentration von 0,5 bis 20 Teilen pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers. Diesbezüglich beschleunigt das Aushärtungsmittel die Vernetzung des Fluorelastomers, wenn das Gemisch aushärtet, um eine kontinuierliche Elastomerphase bereitzustellen, und auch um Wasserstoffionen in das Aushärtungsgemisch freizugeben. In einer Ausführungsform umfasst die Zusammensetzung ein Amin-Aushärtungsmittel, das eine -C=N-Gruppe bereitstellt. Diesbezüglich ist N,N'-Dicinnamyliden-1,6-hexen ein besonders bevorzugtes Aushärtungsmittel zum Binden von Fluorelastomer mit fluorierten Vernetzungsstellen, in welchen das ausgehärtete Elastomer bei Hochtemperaturanwendungen verwendet wird. In einigen Ausführungsformen sind Hexamethylendiamincarbamat oder Ethylendiamincarbamat als Aushärtungsmittel wirkende Amine. Gemische von einem beliebigen aus N,N'-Dicinnamyliden-1,6-hexen, Hexamethylendiamincarbamat und Ethylendiamincarbamat werden in noch anderen Ausführungsformen verwendet.
  • Die Zusammensetzung umfasst auch teilchenförmiges Metalloxid in einer Konzentration von 5 bis 50 Teilen pro 100 Gewichtsteile des Fluorelastomers, in welchen das Metalloxid für den Brennstoffzellenbetrieb nicht schädlich ist. Das teilchenförmige Metalloxid weist vorzugsweise eine Teilchengröße von weniger als 66 Mikrometern (250 mesh) auf und liegt vorzugsweise im Gemisch in einer ausreichenden Menge zum Kombinieren mit Wasserstoffionen (erzeugt durch das Aushärtungsmittel während des Aushärtens des Gemischs) vor, während es auch in der Menge und Aktivität gesteuert wird, sodass das Vernetzungsverfahren eine ausgehärtete Beschichtung mit einer Bindungsstärke bereitstellt, die für die gewünschten Dichtungsbetriebsbedingungen geeignet ist. Diesbezüglich beträgt der BET-Oberflächenbereich des teilchenförmigen Metalloxids 40 bis 70 m2/g. Ein bevorzugtes teilchenförmiges Metalloxid für Brennstoffzellendichtungen ist MgO. In einer Ausführungsform weist MgO mit einem BET-Oberflächenbereich von 40 bis 70 m2/g eine ausreichend geringe Aktivität auf, dass der Brennstoffzellenbetrieb durch restliches MgO in der Dichtung nach dem Aushärten nicht schädlich beeinträchtigt wird. Ein Beispiel für teilchenförmiges MgO ist MagliteTM Y (ein mäßig aktives Magnesiumoxid mit einem BET-Oberflächenbereich von 40 bis 70 m2/g zum Aushärten von Fluorelastomer), hergestellt von The C.P. Hall Company of Chicago, Illinois.
  • Im weiteren Hinblick auf den Aktivitätsgrad des Metalloxid-Reduktionsmittels stellt in bestimmten Ausführungsformen ein Metalloxid-Reduktionsmittel mit „verminderter Aktivität" (mit einem BET-Oberflächenbereich von 40 bis 70 m2/g) Nützlichkeit beim Aushärten dünner Fluorelastomerbeschichtungen (z.B. ohne Beschränkung, als Filme aufgetragene Beschichtungen mit einer Dicke von weniger als 200 Mikron) bereit, in welchen Wasserstoffionen während des Aushärtens gebildet werden. In bestimmten Ausführungsformen bewahrt das Reduktionsmittel mit beschränkter Aktivität eine ausreichende Wasserstoffionenkonzentration im Aushärtungselastomer, sodass die Vernetzungsgeschwindigkeit des bei einem angepassteren Tempo mit diffusiver Migration von Kondensationsprodukten (wie z.B. während der Vernetzung gebildetes HF) aus dem Film ausübt, was der Fall wäre, wenn ein Reduktionsmittel mit „hoher Aktivität" verwendet wird, und die Wasserstoffionenkonzentration wird dadurch auf einer sehr niedrigen Konzentration gehalten. In bestimmten Ausführungsformen ermöglicht dadurch die durch das Metalloxid-Reduktionsmittel mit einem BET-Oberflächenbereich von 40 bis 70 m2/g geförderte schrittweise Vernetzung „lange" Ketten an innerhalb des Elastomers zu vernetzendem Fluorelastomerpolymer, verglichen mit der Situation, von der angenommen wird, dass sie mit Reduktionsmitteln mit hoher Aktivität auftreten, wo eine „geringere" Wasserstoffionenkonzentration während des Vernetzens die Äquilibriumsbedingungen in der Vernetzungsreaktion wirksam antreibt, um eine schnelle Vernetzung aufrechtzuerhalten und dadurch eine große Anzahl an „kurzen" Polymerketten fördert. Die mit Metalloxid-Reduktionsmitteln mit einem BET-Oberflächenbereich von 40 bis 70 m2/g erleichterten langen Elastomerketten ermöglichen eine sehr haftende Bindung an Substraten, auf welche die Beschichtung aufgebracht ist.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Zusammensetzung teilchenförmiges Metalloxid mit einem Aminaushärtungsmittel wie N,N'-Dicinnamyliden-1,6-hexen. In einer Ausführungsform wird das teilchenförmige Metalloxid mit MgO in 1 bis 30 Teile pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers erzielt. In einer Ausführungsform, in welcher N,N'-Dicinnamyliden-1,6-hexen in 8 Teilen pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers vorliegt, liegt MgO in 20 Teile pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers vor.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Zusammensetzung polytetrafluorierte Ethylen (PTFE) teilchen, vorzugsweise mit einem Gehalt von bis zu 75 Teilen pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers. Das polytetrafluorierte Ethylenteilchen weist vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße von 10 bis 50 Mikron auf. Die PTFE-Teilchen sind vorzugsweise im kontinuierlich ausgehärteten Fluorelastomer dispergiert, sodass zumindest ein Zweiphasenpolymermaterial bereitgestellt wird. Die PTFE-Teilchen helfen den Verschleiß an der Dichtung aus Maschinenvibrationen zu reduzieren und vergrößern auch die Freigabe der Dichtung während des Zerlegens der Maschine.
  • Die Zusammensetzungen umfassen wahlweise ausdehnbare Mikrokugeln, vorzugsweise mit einer mittleren Teilchengröße von 0,5 bis 20 Mikron und vorzugsweise bei einer Konzentration von 0,5 bis 20 Teilen pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers. Die Mikrokugeln weisen Hüllen auf, umfassend ein Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem beliebigen von Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Copolymeren von Polyvinylchlorid und Polyvinylidenchlorid und Kombinationen davon. Die Mikrokugeln dehnen sich während des Aushärtens entsprechend aus, um ausgedehnte Mikrokugeln im ausgehärteten Material bereitzustellen.
  • Die Zusammensetzungen umfassen wahlweise Mikrokugeln, die vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße von 20 bis 120 Mikron aufweisen und vorzugsweise mit einer Konzentration von 0,5 bis 20 Teilen pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers vorliegen. Die Mikrokugeln wiesen Hüllen aus einem beliebigen von Polymer, Keramik, Glas und Kombinationen davon auf. Diese Mikrokugeln dehnen sich während des Aushärtens nicht aus.
  • Die Mikrokugeln bilden dispergierte und versiegelte gasförmige Phasen im kontinuierlich ausgehärteten Fluorelastomer, sodass ein geschäumtes Polymermaterial bereitgestellt wird. Diesbezüglich können lokalisierte Bereiche der Dichtung konstruiert werden, um eine Schaumeigenschaft aufzuweisen und eine gestaltete Dichtung mit differenzierten mit einer kontinuierlichen Elastomerphase verbundene Bereiche zu ermöglichen. In derartigen Ausführungsformen ermöglichen die Mikro kugeln dadurch Freiheitsgrade (in der Konzentration, Größe und Zusammensetzungsspezifizierung von Mikrokugeln) zum Ausgleichen von Eigenschaften, die die Flexibilität, Formanpassungsfähigkeit, Rückfederung und Härte in der ausgehärteten Dichtung betreffen.
  • Wachsteilchen von 0,5 Teilen bis 5 Teilen pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers werden in einigen Ausführungsformen zum Verbessern von Fließeigenschaften beim Mischen des Gemischs in ein Lösungsmittel zum Aufbringen auf ein Substrat (wie ein Metall oder Graphit) und zum Anreichern der Vermischung der Teilchen während des mechanischen Rührens des Gemischs verwendet. Beispiele für Wachsteilchen schließen Paraffin, Carnaubrawachs, Polypropylenwachs und Kombinationen davon ein.
  • In einer Ausführungsform ist die Zusammensetzung mit ausreichend Lösungsmittel verflüssigt, um eine Gemischviskosität von 10.000 Centipoise bis 500.000 Centipoise bereitzustellen. Das Lösungsmittel ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ketonen, Alkoholen, Esterlösungsmitteln und Kombinationen davon. Bevorzugte Lösungsmittel schließen diejenigen ein, die aus der Gruppe bestehend aus Methylisobutylketon, Ethylacetat, Cellosolveacetat, Sorbitacetat, 3,5,5-Trimethyl-3-cyclohexenen-1-on, Cyclohexen-1-on, Butylcelluloseacetat, Methanol, Ethanol, Isopropylalkohol und Gemischen davon ausgewählt sind. In einer Ausführungsform umfasst das Lösungsmittel ein Gemisch aus 20 Gewichtsprozent 3,5,5-Trimethyl-3-cyclohexenen-1-on, etwa 20 Gewichtsprozent Cyclohexen-1-on und 60 Gewichtsprozent Butylcelluloseacetat.
  • In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine Brennstoffzelle bereit, die eine Dichtungszusammensetzung umfasst, die Folgendes umfasst:
    • (1) teilchenförmiges Fluorelastomer, das von Vinylidenfluorid, Hexafluorpropen und Tetrafluorethylen abgeleitet ist, wobei das Fluorelastomer eine Mooney-Viskosität von 25 bis 75, 65 bis 69 Atomgewichtsprozent Fluor, mindestens 90 Gewichtsprozent Fluorterpolymer und fluorierte Vernetzungsstellen aufweist;
    • (2) Ruß (mit Teilchengrößen kleiner als 66 Mikrometer (250 mesh)) mit einem Gehalt von 10 bis 50 Teilen pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers;
    • (3) polytetrafluorierte Ethylenteilchen (mit einer mittleren Teilchengröße von 10 bis 50 Mikron) mit einem Gehalt von weniger als 75 Teilen pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers;
    • (4) N,N'-Dicinnamyliden-1,6-hexen bei einem Niveau von 0,5 bis 20 Teilen pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers;
    • (5) teilchenförmiges Magnesiumoxid-Reduktionsmittel von 5 bis 50 Teilen pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers, wobei das teilchenförmige Metalloxid-Reduktionsmittel Teilchengrößen von weniger als 66 Mikrometer (250 mesh) aufweist, wobei das Magnesiumoxid einen BET-Oberflächenbereich von etwa 40 bis etwa 70 Quadratmeter pro Gramm aufweist;
    • (6) teilchenförmiges Wachs mit einem Gehalt von 0,5 bis 5 Teilen pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers; und
    • (7) ausreichend Lösungsmittel, um eine Gemischviskosität von 10.000 Centipoise bis 500.000 Centipoise bereitzustellen, in welchen das Lösungsmittel eine Mischung aus 20 Gewichtsprozent 3,5,5-Trimethyl-3-cyclohexenen-1-on, 20 Gewichtsprozent Cyclohexen-1-on und 60 Gewichtsprozent Butylcelluloseacetat ist.
  • In einigen Ausführungsformen liegt Ruß in 35 Teilen, polytetrafluoriertes teilchenförmiges Ethylen in 5 Teilen, N,N'-Dicinnamyliden-1,6-hexen in 8 Teilen und MgO in 10 Teilen (alle pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers) vor. In einigen dieser Ausführungsformen liegen vorher ausgedehnte Mikrokugeln zwischen 20 und 120 Mikron oder ausdehnbare Mikrokugeln von 0,5 bis 20 Mikron in einer Konzentration von 8 Teilen pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers vor.
  • Nun veranschaulichen unter Zuwendung auf die Figuren und auf mechanische Gestaltungsmöglichkeiten und verbundene Betrachtungen mit den neuen teilchenförmigen Fluorelastomer-Dichtungsgemischen 1 und 2 verschiedene Ausführungsformen eines Teils einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelle. Mit Bezug zunächst auf 1 besteht die Brennstoffzelle 90 aus einer ersten Fließfeldplatte 92 und einer zweiten Fließfeldplatte 92, einer ersten Gasdiffusionsschicht 94 und einer zweiten Gasdiffusionsschicht 94 und einer Protonenaustauschmembran 96. Die Diffusionsschichten 94 und 94' in einer Ausführungsform leiten auch Elektrizität und bilden eine Membranelektrodenanordnung oder MEA, wenn sie gegen die Polymermembran 96 gedrückt werden. Zum Versiegeln der Brennstoffzelle 90 sind zwei elastische Dichtungen 100 und 100' erforderlich. Der Fachmann erkennt, dass die Dichtung 100 und die Dichtung 100' im Wesentlichen identisch sind und die zum Beschreiben der Dichtung 100' verwendeten Primzahlen die gleichen Elemente, die zum Beschreiben der Dichtung 100 verwendet werden, sind. Gleichermaßen ist die erste Gasdiffusionsschicht 94 im Wesentlichen mit der zweiten Gasdiffusionsschicht 94' identisch und ist die erste Fließfeldplatte 92 im Wesentlichen mit der zweiten Fließfeldplatte 92' identisch.
  • Die erste Gasdiffusionsschicht 94 ist auf einer Seite der Ionenaustauschpolymermembran 96 angeordnet. Die erste Fließfeldplatte 92 ist an der statischen Dichtung 100 angeordnet und die zweite Fließfeldplatte 92 ist an der statischen Dichtung 100' angeordnet, um eine einzelne Brennstoffzelle 90 zu bilden.
  • Bei Betrieb werden Fluids, die entweder Gas oder Flüssigkeit sind, an einer Seite getrennt zugeführt, und die andere Seite der Baugruppe 98 durch Durchgänge, Kanäle oder Öffnungen in den Fließfeldplatten 92 und 92' ist wie üblich. Ein Fluid (Wasserstoff) fließt durch die obere Seite der Baugruppe 98 durch die erste Fließfeldplatte 92 zur Anodenseite der Protonenaustauschmembran 96, wo der Platinkatalysator die Auftrennung des Fluids in Protonen und Elektronen fördert. Auf der gegenüberliegenden unteren Seite der Baugruppe 98 fließt ein zweites Fluid (Sauerstoff) durch die zweite Fließfeldplatte 92' zur Kathodenseite der Protonenaustauschmembran 96, in welcher die zweite Gasdiffusionsschicht 94' Protonen aus der ersten Seite der Baugruppe 98 anfügt. Die Elektronen werden durch eine externe Schaltung (nicht dargestellt) als nützliche elektrische Energie eingefangen. Die Dichtungen 100 und 100' verhindern die Migration der Fluids aus der Baugruppe 98.
  • Beispiele für Materialien für federnde Versiegelungsdichtungen 100 und 100' in dem veranschaulichten Beispiel schließen gehärtete Fluorelastomere, wahlweise mit Mikrokugeln, wie vorstehend erörtert, ein. Die Dichtungen 100 und 100' sind auf eine Vielfalt an unterschiedlichen Wegen, wie durch (im Beispiel) Siebdrucken, Direktbeschichten oder sogar Klebebildübertragung, gebildet.
  • In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine Brennstoffzelle bereit, umfassend Dichtungen von einer Zusammensetzung mit differenzierten Bereichen. Diesbezüglich ist in einer Ausführungsform ein erster Dichtungsbereich ohne beigemischte Mikrokugeln aus einem ersten Gemisch des vernetzbaren Elastomers abgeleitet und ist ein zweiter Dichtungsbereich mit dispergierten Mikrokugeln von einem zweiten Gemisch des vernetzbaren Elastomers abgeleitet. In einer derartigen Ausführungsform ermöglicht die Menge an Mikrokugeln (z.B. mindestens 5 Teile pro 100 Teile vernetzbares Elastomer) im zweiten Bereich, dass der zweite Bereich „geschäumt" ist und dennoch mit dem ersten Dichtungsbereich mit der ausgehärteten kontinuierlichen Elastomerphase glatt verbunden ist. Die ausgehärtete kontinuierliche Elastomerphase (Bindung des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs) ist aus gleichzeitigem Härten des vernetzbaren Elastomers in beiden Bereichen abgeleitet. Auf diese Weise ermöglichen die Mikrokugeln „Schaum-an-Stelle"-Bereiche in einer ansonsten nicht geschäumten Dichtung, sodass ein gestaltetes Dichtungsmaterial ermöglicht ist. Bei niedrigen Belastungsstellen erleichtert der übereinstimmend geschäumte Bereich eine ausgezeichnete Versiegelung; und wird sie bei hohen Ladungsstellen entgegengesetzt positioniert, minimieren die nicht geschäumten Bereiche der Beschichtung die Quetschung und den vom Kriechen und Entspannung der komprimierten Dichtung abgeleiteten Belastungsverlust. Die nicht geschäumten Bereiche wirken auch als Belastungsstopper für den geschäumten Bereich, wenn die Belastung erheblich ist. In einem anderen nützlichen Aspekt kann der geschäumte Bereich positioniert sein, um die Belastung an der Dichtung auszugleichen und zu verteilen, und dadurch unerwünschtes Quetschen von anderen Bereichen der Dichtung (wie z.B. gesickte Teile) zu minimieren.
  • In einem weiteren Beispiel davon zeigt 2 einen vereinfachten Teilquerschnittsabschnitt 200 bei A-A von 1, jedoch (zum Ermöglichen des bequemen Konzentrierens auf ein in Verbindung mit den hier beschriebenen Fluorelastomerdichtungen verwendetes bestimmtes Dichtungsgestaltungsmerkmal) auf einem allgemeinen Träger 206, der im Allgemeinen flach und nicht geformt ist. Ein erstes Fluorelastomergemisch mit wenigen Mikrokugeln ist auf den Träger 206 an den Bereichen 202a und 202b angeordnet. Ein zweites Fluorelastomergemisch mit im Wesentlichen der gleichen teilchenförmigen Fluorelastomerbasis wie das erste Gemisch, jedoch mit einer großen Anzahl an Mikrokugeln (siehe Mikrokugel 215) ist auf den Träger 206 am Bereich 203 angeordnet. Nach dem Aushärten stellt der Bereich 203 einen federnden Bereich in der Dichtung von erhöhter Dicke 210, verglichen mit der Dicke 208 des gehärteten Gemischs an den Bereichen 202a und 202b bereit.
  • In einer Ausführungsform hängt die Konzentration der Mikrokugeln in der Zusammensetzung des Dichtungsbereichs 203 von der bestimmten gewünschten Federkraft ab, wenn die Dichtung 200 verwendet wird. Diesbezüglich sind, wenn sie zusammendrückend mit einer zweiten Oberfläche gekoppelt werden, die Grenzflächenbereiche 202a und 202b in einer Ausführungsform an Stellen zum zusammendrückenden Koppeln der Versiegelungsoberfläche der Dichtungsausführungsform 200 zu einer zweiten Oberfläche (Drücken gegen die obere Oberfläche der Dichtung 200 von oberhalb der Dichtung 200) positioniert. In einer derartigen zusammendrückenden Situation koppelt die Grenzflächenoberfläche des Bereichs 203 zusammendrückend auf die zweite Oberfläche über coplanare mechanische Kompression, die von der durch Befestigungen ausgeübten Kompressionskraft und auch von der innewohnenden Steifigkeit der zwei Fügekomponenten abgeleitet ist. Wird die Dichtung 200 komprimiert, besteht eine interne Widerstandskraft äquivalent zur Kompressionskraft in der komprimierten Dichtung 200 (die durch eine klassische Feder zu einer Kompressionskraft ausgeübte Gegenkraft) an jedem Punkt an der Dichtung 200. Unter der Annahme, dass die lokalisierte interne Widerstands(feder)kraft in der Dichtung 200 im Bereich 203 am größten sein muss, ist die relative Menge an dispergierten Mikrokugeln im Bereich 203 diejenige, die durch Ausdehnung der Mikrokugeln und aushärten des Gemischs eine Dicke 210 bereitstellt, die ausreichend größer ist, als die Dicke 208, um das gewünschte lokalisierte interne Widerstandskraftmaximum am Bereich 203 bereitzustellen.
  • Es ist anzumerken, dass das erste und zweite Fluorelastomergemisch der Dichtung 200 während des Aushärtens ein vernetztes Elastomerkontinuum bildet, unter bzw. durchwegs in den Bereichen 202a, 203 und 202b. Dies erhöht die Festigkeit und Flexibilität in den gesamten verbundenen Gemischen, um Makroeigenschaften in der Dichtungsversiegelung bereitzustellen, die von den regionalen differenzierten Eigenschaften der jeweiligen zusammengesetzten differenzierten Bereiche profitieren.
  • Wendet man sich nun den Verfahrensbetrachtungen zu, die die Herstellung der Materialien und ihre Verwendung betreffen, werden teilchenförmiges Fluorelastomer, inerter teilchenförmiger Stoff, teilchenförmiges Metalloxid-Reduktionsmittel, Wachs und wahlweise teilchenförmiges PTFE und/oder Mikrokugeln, wie hier vorstehend beschrieben, gemischt und zu einem Mischer, wie einem Banburry-Mischer zum Mischen in formbare Agglomerate befördert. In einer Ausführungsform wird das Agglomerat dann in Makroteilchen von etwa 1 Gramm zerlegt. Das Makroteilchen wird dann in einem geeigneten Lösungsmittel (hier vorstehend beschrieben) gelöst, um ein gespeichertes Gemisch an Elastomervorläuferlösung mit einer gewünschten Viskosität zu bilden. Das ausgewählte Aushärtungsmittel (in einer Ausführungsform in Alkohollösung) wird kurz vor Verwendung (vorzugsweise innerhalb von 48 Stunden) in die Elastomervorläuferlösung gemischt, um den gemischten Elastomervorläufer zu einem bildenden Substrat zur Auftragung zu machen.
  • Der gespeicherte gemischte Elastomervorläufer wird in einer Ausführungsform von einem Verfahren zur Verwendung des Dichtungsgemischs auf eine im Wesentlichen flache Oberfläche eines Trägers (z.B. ein Träger für eine Dichtung) aufgetragen. Der Träger wird dann wahlweise zur endgültigen Verwendung weiter gebildet. In einer zweiten Ausführungsform wird der Träger zuerst gebildet, um eine nicht allgemein flache Oberfläche von Interesse für eine Dichtung aufzuweisen (ein Träger mit einer nicht ebenen Gemischauftragungsoberfläche); und wird dann der Elastomervorläufer auf die nicht ebene Oberfläche aufgetragen. Ist die zu beschichtende Oberfläche Graphit, wird dann der Elastomervorläufer ohne Beihilfe eines Primers auf den Graphit abgeschieden.
  • Nachdem der Elastomervorläufer auf den Träger aufgetragen wurde, werden der Träger und das Gemisch wie zum Ausdehnen aller Mikrokugeln und zum Aushärten des Elastomervorläufers benötigt auf 380° F bis 450° F erwärmt.
  • BEISPIEL
  • VitonTM B FKM-Polymer wird zum Herstellen von Dichtungsproben für eine bipolare Platte in einer Brennstoffzelle verwendet. Die Zusammensetzung ist wie nachstehend aufgelistet. Ein Banburry-Mischer wird zum Kombinieren der folgenden Bestandteile verwendet. Das Agglomerat wird dann durch eine Mühle in die Bahnformverbindung gemischt und dann in Stücke von etwa 1 g geschnitten. Eine Beschichtung wird durch Lösen und Mischen der Stücke in Butylcelluloseacetatlösungsmittel durch das Gewichtsverhältnis von 3 zu 5 (Feststoffe gegenüber Lösungsmittel) hergestellt. N,N'-Dicinnamyliden-1,6-hexen-Aushärtungsmittel wird bei einem Gewichtsverhältnis von 1 zu 23 kurz vor Auftragen der Beschichtung über die vorstehende Polymerlösung gemischt. Eine Viskosität wird an der endgültigen Beschichtung bei etwa 100.000 Centipoise durch ein Brookfield-Viskosimeter gemessen. Siebdrucken wird zum Auftragen der Beschichtung selektiv auf ein Graphitsubstrat verwendet, um eine Dichtung für eine Brenn stoffzelle herzustellen. Der siebgedruckte Teil wird dann getrocknet und bei 90° C bzw. 390° C jeweils für eine Dauer von 15 Minuten ausgehärtet.
  • Die Beschichtung wird zum Abdichten und zur elektrischen Isolierung verwendet. Die Tests zeigen, dass die FKM-Beschichtung Luft unter einer Belastung von 10 lb/in2 abdichtet und ausreichende Isolierungsfunktion mit einem ausgehärteten Film mit einer Dicke von 150 Mikrometern bereitstellt.
    FKM-Terpolymer (VitonTM B) 100 Teile
    Ruß MT990 30
    MgO (MagliteTM Y) 10
    Wachs 1,2
    PTFE 50
  • Die Beispiele und andere hier beschriebene Ausführungsformen sind beispielhaft und sollen bei der Beschreibung des gesamten Umfangs der Brennstoffzellen von dieser Erfindung nicht beschränkend sein. Entsprechende Änderungen, Modifikationen und Variationen von spezifischen Ausführungsformen, Materialien, Zusammensetzungen und Verfahren können innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung mit im Wesentlichen ähnlichen Ergebnissen erfolgen.

Claims (8)

  1. Brennstoffzelle, umfassend (a) eine bipolare Platte; (b) eine Membranelektrodenanordnung; und (c) eine Dichtung, die zwischen der Platte und der Anordnung angeordnet ist, wobei die Dichtung aus einem Gemisch aus Folgendem ausgehärtet ist: (1) teilchenförmigem Fluorelastomer, das von Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen abgeleitet ist, wobei das Fluorelastomer eine Mooney-Viskosität von 25 bis 75, 65 bis 69 Atomgewichtsprozent Fluor, mindestens 90 Gewichtsprozent Fluorterpolymer und halogenierte Vernetzungsstellen aufweist; (2) 10 bis 50 Gewichtsteilen inertem teilchenförmigem Stoff pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers, wobei der inerte teilchenförmige Stoff Teilchengrößen von weniger als 66 Mikrometer (250 mesh) aufweist; (3) 0,5 bis 20 Gewichtsteilen Aushärtungsmittel pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers, wobei das Aushärtungsmittel das teilchenförmige Fluorelastomer vernetzt, um ausgehärtetes Fluorelastomer und Wasserstoffionen zu bilden; und (4) 5 bis 50 Gewichtsteilen teilchenförmigem Magnesiumoxid-Reduktionsmittel pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers, wobei das teilchenförmige Metalloxid-Reduktionsmittel Teilchengrößen von weniger als 66 Mikrometer (250 mesh) aufweist, wobei das Magnesiumoxid einen BET-Oberflächenbereich von 40 bis 70 Quadratmetern pro Gramm aufweist, wobei das Gemisch ferner weniger als 75 Gewichtsteile teilchenförmiges polytetrafluoriertes Ethylen pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers umfasst, wobei das teilchenförmige polytetrafluorierte Ethylen eine mittlere Teilchengröße von 10 bis 50 Mikron aufweist.
  2. Brennstoffzelle, umfassend (a) eine bipolare Platte; (b) eine Membranelektrodenanordnung; und (c) eine Dichtung, die zwischen der Platte und der Anordnung angeordnet ist, wobei die Dichtung aus einem Gemisch aus Folgendem ausgehärtet ist: (1) teilchenförmigem Fluorelastomer, das von Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen abgeleitet ist, wobei das Fluorelastomer eine Mooney-Viskosität von 25 bis 75, 65 bis 69 Atomgewichtsprozent Fluor, mindestens 90 Gewichtsprozent Fluorterpolymer und halogenierte Vernetzungsstellen aufweist; (2) 10 bis 50 Gewichtsteilen inertem teilchenförmigem Stoff pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers, wobei der inerte teilchenförmige Stoff Teilchengrößen von weniger als 66 Mikrometer (250 mesh) aufweist; (3) 0,5 bis 20 Gewichtsteilen Aushärtungsmittel pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers, wobei das Aushärtungsmittel das teilchenförmige Fluorelastomer vernetzt, um ausgehärtetes Fluorelastomer und Wasserstoffionen zu bilden; und (4) 5 bis 50 Gewichtsteilen teilchenförmigem Magnesiumoxid-Reduktionsmittel pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers, wobei das teilchenförmige Metalloxid-Reduktionsmittel Teilchengrößen von weniger als 66 Mikrometer (250 mesh) aufweist, wobei das Magnesiumoxid einen BET-Oberflächenbereich von 40 bis 70 Quadratmetern pro Gramm aufweist, wobei das Gemisch ferner ein teilchenförmiges Wachs umfasst, wobei das teilchenförmige Wachs mit 0,05 bis 5 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers vorliegt.
  3. Brennstoffzelle, umfassend (a) eine bipolare Platte; (b) eine Membranelektrodenanordnung; und (c) eine Dichtung, die zwischen der Platte und der Anordnung angeordnet ist, wobei die Dichtung aus einem Gemisch aus Folgendem ausgehärtet ist: (1) einem teilchenförmigen Fluorelastomer, das von Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen abgeleitet ist, wobei das Fluorelastomer eine Mooney-Viskosität von 25 bis 75, 65 bis 69 Atomgewichtsprozent Fluor, mindestens 90 Gewichtsprozent Fluorterpolymer und halogenierte Vernetzungsstellen aufweist; (2) 10 bis 50 Gewichtsteilen inertem teilchenförmigem Stoff pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers, wobei der inerte teilchenförmige Stoff Teilchengrößen von weniger als 66 Mikrometer (250 mesh) aufweist; (3) 0,5 bis 20 Gewichtsteilen Aushärtungsmittel pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers, wobei das Aushärtungsmittel das teilchenförmige Fluorelastomer vernetzt, um ausgehärtetes Fluorelastomer und Wasserstoffionen zu bilden; und (4) 5 bis 50 Gewichtsteilen teilchenförmigem Magnesiumoxid-Reduktionsmittel pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers, wobei das teilchenförmige Metalloxid-Reduktionsmittel Teilchengrößen von weniger als 66 Mikrometer (250 mesh) aufweist, wobei das Magnesiumoxid einen BET-Oberflächenbereich von 40 bis 70 Quadratmetern pro Gramm aufweist, wobei das Aushärtungsmittel ein Amin umfasst.
  4. Brennstoffzelle nach Anspruch 3, wobei das Amin-Aushärtungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus N,N'-Dicinnamyliden-1,6-hexen, Hexamethylendiamincarbamat, Ethylendiamincarbamat und Kombinationen davon.
  5. Brennstoffzelle, umfassend (a) eine bipolare Platte; (b) eine Membranelektrodenanordnung; und (c) eine Dichtung, die zwischen der Platte und der Anordnung angeordnet ist, wobei die Dichtung aus einem Gemisch aus Folgendem ausgehärtet ist: (1) teilchenförmigem Fluorelastomer, das von Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen abgeleitet ist, wobei das Fluorelastomer eine Mooney-Viskosität von 25 bis 75, 65 bis 69 Atomgewichtsprozent Fluor, mindestens 90 Gewichtsprozent Fluorterpolymer und halogenierte Vernetzungsstellen aufweist; (2) 10 bis 50 Gewichtsteilen inertem teilchenförmigem Stoff pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers, wobei der inerte teilchenförmige Stoff Teilchengrößen von weniger als 66 Mikrometer (250 mesh) aufweist; (3) 0,5 bis 20 Gewichtsteilen Aushärtungsmittel pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers, wobei das Aushärtungsmittel das teilchenförmige Fluorelastomer vernetzt, um ausgehärtetes Fluorelastomer und Wasserstoffionen zu bilden; und (4) 5 bis 50 Gewichtsteilen teilchenförmigem Magnesiumoxid-Reduktionsmittel pro 100 Gewichtsteile des teilchenförmigen Fluorelastomers, wobei das teilchenförmige Metalloxid-Reduktionsmittel Teilchengrößen von weniger als 66 Mikrometer (250 mesh) aufweist, wobei das Magnesiumoxid einen BET-Oberflächenbereich von 40 bis 70 Quadratmetern pro Gramm aufweist, wobei das Gemisch ferner ein Lösungsmittel umfasst, das zum Bereitstellen einer Viskosität des Gemischs von 10.000 Centipoise bis 500.000 Centipoise ausreichend ist.
  6. Brennstoffzelle nach Anspruch 5, wobei das Lösungsmittel ein Keton-, Alkohol- oder Esterlösungsmittel oder ein Gemisch davon umfasst.
  7. Brennstoffzelle nach Anspruch 4, wobei das Lösungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Methylisobutylketon, Ethylacetat, Cellosolveacetat, Sorbitacetat, 3,5,5-Trimethyl-3-cyclohexenen-1-on, Cyclohexen-1-on, Butylcelluloseacetat, Ethanol, Methanol, Isopropanol oder einem Gemisch davon.
  8. Brennstoffzelle nach Anspruch 7, wobei das Lösungsmittel eine Mischung von 20 Gewichtsprozent 3,5,5-Trimethyl-3-cyclohexenen-1-on, 20 Gewichtsprozent Cyclohexen-1-on und 60 Gewichtsprozent Butylcelluloseacetat umfasst.
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