DE69934038T2 - Bimetallischer Trägerkatalysator auf Platin-oder Silberbasis, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung in elektrochemischen Zellen - Google Patents

Bimetallischer Trägerkatalysator auf Platin-oder Silberbasis, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung in elektrochemischen Zellen Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen stabilisierten unterstützten bimetallischen Katalysator auf Basis von Platin oder Silber, der in den Elektroden für elektrochemische Zellen eingesetzt wird.
  • Genauer betrifft die Erfindung einen stabilisierten unterstützten bimetallischen Katalysator auf Basis von Platin oder Silber, der für die Elektroden einer Elektrolysezelle mit Membran und Sauerstoffreduktionskathode eingesetzt wird, die eine alkalische Hydroxidlösung und Chlor durch Elektrolyse einer wässerigen Lösung von alkalischem Chlorid (NaCl, KCl) erzeugt.
  • Eine solche Elektrolysezelle ist im Allgemeinen von einer Kationenaustauschmembran gebildet, die die Zelle in einen Anodenabschnitt und mindestens einen Kathodenabschnitt teilt, in dem die Kathode angeordnet ist, wobei der Abschnitt mit einem Gas gespeist wird, das Sauerstoff enthält.
  • Die Anoden- und Kathodenreaktionen bei solchen elektrolytischen Verfahren, die eine Kathode mit Sauerstoffreduktion verwenden, sind:
    an der Anode 2Cl → Cl2 + 2e
    an der Kathode H2O + ½ O2 + 2e → 2OH–
  • Um die Reaktionen, die an den Kathoden entstehen, zu beschleunigen und die Reaktionsüberspannung im Absolutwert zu senken, werden im Allgemeinen Katalysatoren aus Edelmetallen, wie beispielsweise Platin, Silber, Gold verwendet, die auf den elektrischen Strom leitende Träger, wie beispielsweise insbesondere kohlenstoffhaltige Stoffe mit einer großen spezifischen Fläche oder metallische Substrate, aufgebracht werden.
  • Vorzugsweise wird Platin oder Silber und ganz vorzugsweise Platin verwendet, da es, obwohl es ein teures Metall ist, jenes ist, bei dem die Kathodenüberspannung im Absolutwert am geringsten ist.
  • Die Anmelderin stellte insbesondere zu Stillstandszeiten der Elektrolysezellen, wie vorher erwähnt, eine Anhäufung von Platin- oder Silberteilchen auf dem verwendeten Träger fest. Dies führt zu einer Verkleinerung der „aktiven" spezifischen Fläche des Katalysators, was eine negative Veränderung der Leistungen hervorruft. Insbesondere ist eine Erhöhung der Zellspannung zu beobachten, die zu einer Erhöhung des Energieverbrauchs führt.
  • Tomantscheger et al. (J. Power Sources 1992, Band 39 (1) Seiten 21-41) beobachteten beim Aussetzen von Katalysatoren, die von auf Kohle getragenen Platinteilchen gebildet sind, einem Kaliumkarbonat eine starke Anhäufung der Platinteilchen. Der Durchmesser der Pt-Teilchen reicht von 50 A bis zu 200 A nach ungefähr 48 Stunden des Aussetzens einem Kaliumkarbonat bei 80 °C.
  • Pataki et al. (Electrochemical Soc. Meet., Toronto, Ont., Mai 12-17, 1985, Ext.Abstr. Nr. 659, Seiten 924-925) zeigten auf, dass durch vorherige Behandlung eines Katalysators, der von auf Kohlenmonoxid (CO) getragenen Platinteilchen gebildet ist, eine weniger starke Anhäufung der Pt-Teilchen zu beobachten ist, wenn der Katalysator wie vorher einem Kaliumkarbonat ausgesetzt wurde.
  • Die Anmelderin hat nun herausgefunden, dass es möglich ist, die Anhäufung der Platin- oder Silberteilchen von unterstützen Katalysatoren zu verringern oder sogar zu beseitigen, wenn gleichzeitig auf den Träger bei der Herstellung des Katalysators ein erstes Metall M1, das unter Platin und Silber ausgewählt wird, und ein zweites Metall M2, das sich vom ersten unterscheidet und in der Gruppe ausgewählt wird, die von Platin, Silber, Gold, Ruthenium, Iridium, Rhodium, Osmium gebildet ist, aufgebracht werden.
  • Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung eines stabilisierten bimetallischen Katalysators, umfassend einen den elektrischen Strom leitenden Träger und eine Metallschicht, die von einem ersten Metall M1, das unter Platin und Silber ausgewählt wird, und einem zweiten Metall M2, das vom ersten unterschiedlich ist und in der Gruppe ausgewählt wird, die von Platin, Silber, Gold Ruthenium, Iridium, Rhodium, Osmium gebildet ist, besteht.
  • Vorzugsweise ist M2 Platin, Silber oder Ruthenium.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Masseverhältnis M1/M2 der Metalle M1 und M2 der metallischen Schicht mindestens gleich 1 und liegt vorzugsweise zwischen 1 und 20.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden als den elektrischen Strom leitender Träger kohlenstoffhaltige Stoffe, wie beispielsweise Graphit, Ofenruß, Russschwarz, Kohlenstoffpulver mit spezifischen Flächen mindestens gleich 50 m2/g und vorzugsweise zwischen 100 und 600 m2/g verwendet. Diese kohlenstoffhaltigen Stoffe können vorher behandelt werden, um insbesondere Funktionsgruppen an der Fläche des kohlenstoffhaltigen Stoffes zu bilden.
  • Zur Darstellung solcher kohlenstoffhaltigen Träger sind Graphit mit der Referenz TIMCAL HSAG-300 mit einer spezifischen Fläche von 360 m2/g, Sibunit 5, das ein Kohlenstoff mit einer spezifischen Fläche von 360 m2/g ist, Kohlenstoff VULCAN XC-72R, der ein Ofenruß mit einer spezifischen Fläche von 300 m2/g ist, zu nennen.
  • Der bimetallische Katalysator der vorliegenden Er findung wird durch Co-Reduktion von Gemischen von Metallsalzen, die nach einem Verfahren reduzierbar sind, hergestellt, das darin besteht, gleichzeitig in einem Lösungsmedium einen den elektrischen Strom leitenden Träger durch eine Lösung eines Metallsalzes eines ersten Metalls M1, das unter Platin und Silber ausgewählt wird, und durch eine Lösung eines Metallsalzes eines zweiten Metalls M2, das sich vom ersten unterscheidet und in der Gruppe ausgewählt wird, die von Platin, Silber, Gold, Ruthenium, Iridium, Rhodium, Osmium gebildet ist, zu imprägnieren; trocken, langsam unter Schütteln und Rühren durch Einblasen von inertem Gas die Suspension zu verdampfen, die von den Lösungen der Metallsalze der Metalle M1 und M2 und dem kohlenstoffhaltigen Träger gebildet ist; das erhaltene Pulver unter Luftdruck bei einer Temperatur zwischen 60 °C und 80 °C und dann unter verringertem Druck bei einer Temperatur zwischen 90 °C und 110 °C zu trocknen; das erhaltene getrocknete Pulver einem Wasserstoffstrom bei Temperaturen zwischen 300 °C und 600 °C zu unterziehen, die nach einer Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung zwischen 0,2 °C und 1,5 °C pro Minute, vorzugsweise zwischen 0,2 °C und 1 °C pro Minute, erhalten wurden, dann die Erhitzung anzuhalten oder auch die erhaltene Temperatur während einer Dauer höchstens gleich 20 Stunden und vorzugsweise zwischen 2 Stunden und 16 Stunden aufrecht zu erhalten.
  • Vorzugsweise werden alkoholische oder hydroalkoholische Lösungen der Metallsalze der Metalle M1 und M2 verwendet, der bevorzugte Alkohol ist Ethanol. Die Gewichtskonzentrationen der Lösungen aus Metallsalzen der Metalle M1 und M2 können in großem Maße variieren. Sie können von einigen Gramm bis zu einigen Dutzend Gramm Salz pro Liter reichen. Sie werden derart berechnet, dass beim Mischen der Lösungen, die die Metallsalze M1 und M2 enthalten, ein Masseverhältnis M1/M2 der gleichzeitig auf den Träger aufzubringenden Metalle M1 und M2 gleich 1 und vorzugsweise zwischen 1 und 20 erhalten wird.
  • Wenn das Mischen der Lösungen erfolgt ist, wird dann ein kohlenstoffhaltiger Träger in die Mischung eingeführt, ein Imprägnierlösungsmittel, wie beispielsweise Benzol, Toluol im Ausmaß von mindestens 10 ml Lösungsmittel pro Trägerbereich, wird dann unter Schütteln und Rühren durch Einblasen von Stickstoff die erhaltene Suspension einige Tage lang auf Raumtemperatur gehalten. Dies ermöglicht die Verdampfung der Lösungsmittel und eine perfekte Imprägnierung des Trägers mit den Metallsalzen.
  • Dann wird das erhaltene Pulver zuerst bei Luftdruck bei einer Temperatur zwischen 60 °C und 80 °C, vorzugsweise bei einer Temperatur nahe 70 °C, dann unter einem verringerten Druck bei einer Temperatur zwischen 90 °C und 110 °C und vorzugsweise nahe 100 °C getrocknet.
  • In diesem Stadium wird der Träger mit dem Salz von M1 und dem Salz von M2 imprägniert. Dann wird die Reduktion der Kationen unter Wasserstoffstrom vorgenommen.
  • Die Stabilität der bimetallischen Katalysatoren der so hergestellten vorliegenden Erfindung wird getestet. Zu diesem Zweck werden sie in alkalischen Lösungen bei Temperaturen zwischen 60 °C und 90 °C unter Sauerstoffstrom mehrere Stunden bzw. Tage lang in Suspension gebracht.
  • Die Entwicklung der Größe der M1-Teilchen und der metallischen Schicht, die von M1 und M2 gebildet ist, wird vor und nach der Behandlung durch Brechung mit Röntgenstrahlen verfolgt.
  • Diese Analysemethode ermöglicht es festzustellen, dass ein unterstützter bimetallischer Katalysator erhalten wird, der stabilisiert ist.
  • Die M1-Metallteilchen häufen sich nämlich nicht mehr an, wenn sie gleichzeitig auf einen Träger mit Teilchen eines Metalls M2, das sich von dem Metall M1 unterscheidet, aufgebracht werden.
  • Die unterstützten stabilisierten bimetallischen Katalysatoren der vorliegenden Erfindung können für elektrochemische Zellen verwendet werden.
  • Insbesondere können diese Katalysatoren bei der Herstellung von Elektroden für Elektrolysezellen mit Kathode mit Sauerstoffreduktion verwendet werden.
  • Die bimetallischen Katalysatoren auf Basis von Platin oder Silber gemäß der vorliegenden Erfindung haben den Vorteil, dass sie die Masseaktivität, die als der Reduktionsstrom pro Masseeinheit des Katalysators mit der Zeit definiert ist, aufrecht erhalten oder auch die spezifische Aktivität des Katalysators, d.h. den Reduktionsstrom pro aktiver Flächeneinheit, konstant halten.
  • Die nachfolgenden Beispiele stellen der Erfindung dar.
  • BEISPIELE
  • HERSTELLUNG DER KATALYSATOREN:
  • Verwendete Stoffe:
  • Kohlenstoffhaltiger Träger:
  • Kohlenstoff VULCAN XC-72R ist ein Referenzträger. Es handelt sich um einen Ofenruß mit einer spezifischen Fläche von ungefähr 300 m2/g, wovon 120 m2/g mikroporös und 88 m2/g mesoporös sind.
  • Metalle
  • Die beiden verwendeten Metalle sind Platin und Silber. Das Platin ist in Form einer wässerigen Lösung von H2PtCl6 zu 85,5 g Pt pro Liter vorhanden. Das Silber ist ein Form von AgNO3 (fest) vorhanden.
  • Verwendeter Alkohol für die Hydroalkohol- oder Alkohollösungen der Metallsalze
    • Ethanol absolut (99,85 %)
  • Imprägnierlösungsmittel
    • Toluol (99,90 %).
  • Herstellung der Katalysatoren gemäß der Erfindung:
  • Diese Herstellung erfolgte auf VULCAN (nicht oxydiert) mit der erforderlichen Menge an Metallsalz, um gleichzeitig auf den Träger Massegehaltswerte des Metalls M1 und des Metalls M2 von jeweils gleich 10 % aufzubringen.
  • Um einen Katalysator mit Platin (Katalysator P) herzustellen, wird in einen Becher die entsprechende Menge einer wässerigen Lösung von H2PtCl6 (82,5 Pr/l) in Ethanol geleert. Für einen Katalysator mit Silber (Katalysator A) wird eine entsprechende Menge von festem AgNO3, das in Ethanol gelöst ist, abgewogen. Für die Katalysatoren Ag + Pt (Katalysator AP) werden die beiden Lösungen von Metallsalzen kombiniert, um ein Masseverhältnis Pt/Ag gleich 1 zu erhalten.
  • Dann werden 4g eines Trägers VULCAN und 40 ml Toluol eingeführt. Diese Suspension wird unter Schütteln und Rühren durch Einblasen von Stickstoff 10 Tage lang bei Raumtemperatur stehen gelassen, was zur Verdampfung der Lösungsmittel führt. Das so erhaltene Pulver wird 24 h bei 85 °C an der Luft, dann 24 h bei 100 °C unter verringertem Druck getrocknet.
  • In diesem Stadium ist es in Form einer Salzschicht von Platin II und/oder Silber I auf dem kohlenstoffhaltigen Träger vorhanden. Diese Kationen werden dann durch einen Wasserstoffstrom nach dem nachstehenden Protokoll reduziert.
  • Das Muster wird einer durchschnittlichen Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs von 1 °C pro Minute bis auf 500 °C unterzogen. Diese Temperatur wird dann 16 Stunden lang beibehalten.
  • Die nach dem erwähnten oben stehenden Verfahren hergestellten Katalysatoren wurden durch Brechung der Röntgenstrahlen an den großen Winkeln (Pulvermethode) auf einem Diffraktometer BRUKER AXS D5000 gekennzeichnet. Das Diffraktometer ist mit einer Röhre mit Kupferanode und einem festen Detektor Si (Li), gekühlt durch Peltier-Effekt, ausgestattet.
  • Wir verwenden die Diffraktogramme, um die durchschnittliche Größe der Metallkristallite zu bewerten, die auf die kohlenstoffhaltigen Träger aufgebracht werden. In unserem Fall wird von den Streifen (111) und (220) des Metalls (Platin und Silber) ausgegangen, deren Breite auf halber Höhe β bestimmt wird. Die Breite auf halber Höhe wird nach einer Modellierung des betreffenden Streifens mit Hilfe einer Pseudo-Voig-Funktion nach Beseitigung der kontinuierlichen Grundlage und Berücksichtigung der möglichen Spitzen, die die gemessene abdecken, erhalten (Software Profile/Diffrac-At auf PC). Es wird darauf geachtet, in dünner Schicht (~220 μm) zu arbeiten und die gemessene Breite der durch das Diffraktometer hervorgerufenen inneren Erweiterung zu korrigieren. Es wird nun die durchschnittliche Größe der Kristallite D (nm) in die Richtung senkrecht auf die betreffenden kristallographischen Ebenen mit folgendem Scherrer-Ausdruck erhalten:
    Figure 00090001
    wobei βc = (β2 – β0 2)1/2
    λ = 0,15418 nm;
    β(rad): Breite des Streifens des analysierten Metalls auf halber Höhe
    β0(rad): Breite des Streifens eines perfekt kristallisierten und nahe dem Streifen des analysierten Metalls befindlichen Normals auf halber Höhe
    θ: Bragg-Winkel.
  • Diese Bewertung hat einen Vergleichswert. Er dient dazu, die Auswirkung der Behandlung auf die durchschnittliche Größe der Kristallite zu schätzen. Die Ungewissheit dieser Messung beträgt ungefähr 10 bis 20 auf Grund des Hintergrundgeräusches und der Fehler auf der Basisleitung und bei der Bewertung der Breite der Spitze an der Basis (Klemmen der Integration).
  • Um die Stabilität der Katalysatoren zu testen, wird die nachstehende Vorrichtung verwendet.
  • Sechs Reaktoren in Serie aus PFA (Polyfluoralkoxy) werden parallel mit Sauerstoff gespeist. In jeden Reaktor werden 90 ml Natriumkarbonat 50 % und 0,5 g eines Katalysators geleert, dem ein Magnetstab hinzugefügt wird. Die Reaktoren werden kann in ein Ölbad gestellt. Jeder Reaktor wird mit Sauerstoff gespeist. Ihre Temperatur wird auf 90 °C mit Hilfe des Ölbades und eines Kontaktthermometers eingestellt. Die Sauerstoffmenge ist größer als 4 Blasen pro Sekunde. Die Behandlung dauert 100 Stunden. Am Ende der Behandlung werden die Proben unter Ansaugen (Wasserstrahlpumpe) auf einem System Millipores mit Filtern aus hydrophilisiertem PTFE gefiltert. Sie werden mit 3 Mal 10 bis 20 ml entmineralisiertem Wasser gespült. Sie werden dann im Ofen 48 Stunden lang bei 85 °C, dann 24 Stunden bei 100 °C in einem Ofen unter verringertem Druck ge trocknet.
  • Es wurden die Katalysatoren A, P (nicht erfindungsgemäß) und AP (erfindungsgemäß) getestet:
    • – A: Katalysator nur auf Basis von Silber: 10 Silber, aufgebracht auf VULCAN
    • – P: Katalysator nur auf Basis von Platin: 10 Platin, aufgebracht auf VULCAN
    • – AP: erfindungsgemäßer Katalysator, der 10 Platin und 10 % Silber, gleichzeitig auf VULCAN aufgebracht, enthält.
  • Die durch Brechung an den Röntgenstrahlen bestimmten Merkmale vor und nach der Behandlung mit Natriumkarbonat 50 % bei 90 °C während 100 Stunden sind nachstehend angeführt.
  • Katalysator P (nicht erfindungsgemäß)
  • Vor der Behandlung kristallisierte Arten:
    • Pt: Streifen (111) IR* = 100 : D = 5 nm Streifen (220) IR = 25 : D = 4,5 mm [*IR ist die Stärke des Streifens] Größe der Elementarmasche a = 3,9213 A
  • Nach der Behandlung kristallisierte Arten:
    • Pt: Streifen (111) IR = 100 : D = 12 nm Streifen (220) IR = 25 : D = 9,5 mm Größe der Elementarmasche a = 3,9213 A
  • Es ist eine starke Anhäufung der kristallisierten Arten von Pt festzustellen.
  • Katalysator A (nicht erfindungsgemäß)
  • Vor der Behandlung kristallisierte Arten:
    • Ag: Streifen (111) IR = 100 : D = 80 nm Streifen (220) IR = 25 : D = 25 mm
  • Nach der Behandlung kristallisierte Arten:
    • Ag: Streifen (111) IR = 100 : D = 120 nm Streifen (220) IR = 25 : D = 50 mm
  • Es ist eine starke Anhäufung der kristallisierten Arten von Silber festzustellen.
  • Katalysator AP (erfindungsgemäß)
  • Vor der Behandlung kristallisierte Arten
  • Legierung mit starkem Pt-Gehalt: feste Lösung Pt/Ag mit ungefähr 11 % Silberatom: Streifen (111) : D = 4,5 nm
    Streifen (220) : D = 4 nm
    (a = 3,9410 A)
  • Legierung mit starkem Ag-Gehalt: feste Lösung Ag/Pt mit ungefähr 23 % Platinatom: Streifen (111): D = 12,5 nm
    Streifen (220) : D = 7,9 nm
  • Auf der Kohle VULCAN sind beide kristallisierten Arten (feste Lösungen Pt-Ag und Ag-Pt) vorhanden und unterscheiden sich durch ihren jeweiligen Gehalt an Ag und Pt; da ihre kohlenstoffhaltiger Träger VULCAN ist, ergibt sich ein Masseverhältnis Pt/Ag gleich 1 (10 Gew.-% Platin, 10 Gew.-% Silber).
  • Nach der Behandlung kristallisierte Arten:
    • – Feste Lösung Pt-Ag: Streifen (111) : D = 4,9 nm Streifen (220) : D = 3,8 nm
    • – Feste Lösung Ag-Pt: Streifen (111) : D = 12,7 nm Streifen (220) : D = 7, 2 nm
  • Es ist keine Anhäufung festzustellen.
  • BEWERTUNG DER AKTIVITÄT DER KATALYSATOREN GEGENÜBER DER VERRINGERUNG DES SAUERSTOFFS IM ALKALISCHEN MEDIUM:
  • Herstellung der Elektrode für die Aktivitätsmessungen:
  • Eine Suspension wird durch Mischen des Katalysatorpulvers mit ultrareinem Wasser und Ethanol hergestellt. Diese Suspension wird dann durch Schütteln unter Ultraschall während 2 Stunden homogenisiert. Dieser Mischung wird eine PTFE-Suspension hinzugefügt, und die Endmischung wird wieder mit Ultraschall homogenisiert.
  • Ein Ansatz aus glasigem Kohlenstoff wird vorher mit Diamantpaste (bis zu 1 μm) poliert und nacheinander in Azeton, Ethanol und ultrareinem Wasser 15 Minuten lang unter Ultraschall gespült. Dann wird er in einem Ofen getrocknet.
  • Nun werden 10 μl der Endsuspension mit Hilfe einer Mikrospritze auf den Ansatz aus glasigem Kohlenstoff aufgetragen. Er wird über Nacht bei Raumtemperatur trocknen gelassen, dann 15 Minuten in einem Ofen bei 200 °C, um den mechanischen Halt der aufgebrachten Schicht zu sichern. Die so erhaltene Elektrode wird in die in 1 dargestellte Zelle eingebaut.
  • Die Zelle besteht aus einer Elektrode mit Drehscheibe (1), auf die der vorher hergestellte Ansatz (2) aufgebracht ist, einer Luggin-Kapillare (3), die mit der Referenzelektrode (4) verbunden ist, einer Gegenelektrode aus Platin (5) und einem Rührgerät (6) für die Versorgung mit Sauerstoff. Die Drehelektrode (1), die Referenzelektrode (4) und die Gegenelektrode (5) sind mit einem Potentiostaten (in 1 nicht dargestellt) verbunden.
  • Aktivitätsmessungen:
  • Die aktive Fläche aus Platin der Elektrode wird aus dem Verlauf einer zyklischen Voltamperemeterkurve im Medium H2SO4 1M (suprarein) unter Stickstoffatmosphäre (Argon) im Adsorptions- und Desorptionsbereich des Wasser stoffes bewertet. Die Elektrode wird dann in einer analogen Zelle angeordnet, die Natriumkarbonat 1 Mol/l enthält und aus suprareinem Natriumkarbonat MERCK und ultrareinem Wasser hergestellt ist. Die Temperatur der Zelle wird auf 25 °C festgesetzt. Der Sauerstoff wird in das Natriumkarbonat mehrere Minuten lang vor Beginn der Tests eingeblasen, um das Natriumkarbonat mit gelöstem Sauerstoff zu sättigen. Dann wird eine Potentialabtastung zwischen +0,1 V (Hg/HgO) und –0,6 V (Hg/HgO) bei 1 mV/s und für verschiedene Drehgeschwindigkeiten der Drehelektrode (500, 1000, 2000 und 4000 U/min) durchgeführt, und es wird der für ein Potential von –60 mV (Hg-HgO) für die verschiedenen Drehgeschwindigkeiten der Elektrode beobachtete Strom festgestellt. Auf Basis dieser Stromwerte, der aktiven Fläche des Katalysators und unter Verwendung der Levich-Gleichung und des Fick-Gesetzes im stationären Betrieb ist es möglich, ik, relative Stromdichte zu innerer Aktivität des Katalysators, für ein Potential von –60 mV (Hg-HgO) zu bestimmen („Electrochimie: principes, methodes et applications", A.J. Bard, C.R. Faulkner, Eds MASSON, 1983, Kap. 8).
  • Ergebnisse
  • Der Katalysator P wurde so bewertet. Es wird eine aktive Fläche von 14,6 cm2 gemessen und ein ik von 0,76 mA für ein Potential von –60 mV (Hg-HgO) bestimmt, d.h. eine spezifische Aktivität von 52 μA/cm2.
  • Der Katalysator AP wird auf dieselbe Weise bewertet. Seine aktive Fläche beträgt 15,9 cm2, ik beträgt 0,87 mA, das ergibt eine spezifische Aktivität von 55 μA/cm2.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung eines stabilisierten bimetallischen Katalysators, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, gleichzeitig in einem Lösungsmedium einen den elektrischen Strom leitenden Träger durch eine Lösung eines Metallsalzes eines ersten Metalls M1, das unter Platin und Silber ausgewählt wird, und durch eine Lösung eines Metallsalzes eines zweiten Metalls M2, das sich vom ersten unterscheidet und aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Platin, Silber, Gold, Ruthenium, Iridium, Rhodium, Osmium besteht, zu imprägnieren; trocken, langsam unter Schütteln und Rühren durch Einblasen von inertem Gas die Suspension zu verdampfen, die von den Lösungen der Metallsalze der Metalle M1 und M2 und dem kohlenstoffhaltigen Träger gebildet ist; das erhaltene Pulver unter Luftdruck bei einer Temperatur zwischen 60 °C und 80 °C und dann unter verringertem Druck bei einer Temperatur zwischen 90 °C und 110 °C zu trocknen; das erhaltene getrocknete Pulver einem Wasserstoffstrom bei Temperaturen zwischen 300 °C und 600 °C zu unterziehen, die nach einer Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung zwischen 0,2 °C und 1,5 °C pro Minute erhalten wurden, dann die Erhitzung anzuhalten oder auch die erhaltene Temperatur während einer Dauer höchstens gleich 20 Stunden und vorzugsweise zwischen 2 Stunden und 16 Stunden aufrecht zu erhalten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösungen der Metallsalze der Metalle M1 und M2 alkoholische oder hydroalkoholische Lösungen sind.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtskonzentrationen der Lösungen aus Metallsalzen der Metalle M1 und M2 derart berechnet sind, dass beim Mischen der Lösungen, die die Metallsalze M1 und M2 enthalten, ein Masseverhältnis M1/M2 der gleichzeitig auf den Träger aufzubringenden Metalle M1 und M2 gleich 1 und vorzugsweise zwischen 1 und 20 erhalten wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Imprägnierlösungsmittel Toluol ist.
  5. Stabilisierter bimetallischer Katalysator, der nach einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass er einen den elektrischen Strom leitenden Träger und eine Metallschicht umfasst, die von einem ersten Metall M1, das unter Platin und Silber ausgewählt wird, und einem zweiten Metall M2 gebildet ist, das sich vom ersten unterscheidet und aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Platin, Silber, Gold, Ruthenium, Iridium, Rhodium, Osmium besteht.
  6. Katalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der den elektrischen Strom leitende Träger ein kohlenstoffhaltiger Stoff mit einer spezifischen Fläche von mindestens gleich 50 m2/g ist.
  7. Katalysator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der kohlenstoffhaltige Stoff eine spezifische Fläche zwischen 100 m2/g und 600 m2/g hat.
  8. Katalysator nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass M1 Platin ist.
  9. Katalysator nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass M1 Silber ist.
  10. Katalysator nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass M1 Platin und M2 Silber ist.
  11. Katalysator nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Masseverhältnis M1/M2 der Metalle M1 und M2 der Metallschicht mindestens gleich 1 ist und vorzugsweise zwischen 1 und 20 beträgt.
  12. Verwendung eines Katalysators nach einem der Ansprüche 5 bis 11 für die Herstellung von Elektroden für elektrochemische Zellen.
  13. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrochemische Zelle eine Elektrolysezelle mit Kathode mit Sauerstoffreduktion ist.
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