ES2287475T3 - Fabricacion de un electrodo de difusion de gas. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la fabricación de un electrodo de difusión de gas que comprende las etapas de a) aplicar una tinta de catalizador a un sustrato de difusión de gas, en el que la tinta de catalizador comprende un electrocatalizador, un disolvente, opcionalmente uno o más aglutinantes y opcionalmente uno o más modificadores de la reología, b) cocer; y c) aplicar una solución de polímero conductor de protones; caracterizado porque la solución de polímero conductor de protones comprende uno o más disolventes seleccionados de N, N-dimetilacetamida, N, N-dietilacetamida, formamida, N-metilformamida, N, N-dimetilformamida, N-etilacetamida, N, N-dipropilacetamida y N-metil-N-etilacetamida.
Description
Fábrica de un electrodo de difusión de gas.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la fabricación de un electrodo, en el que el
electrodo es adecuado para su uso como un componente de un montaje
de electrodo de membrana de células de combustible.
Las células electroquímicas comprenden
invariablemente en su nivel fundamental un electrolito sólido o
líquido y dos electrodos, el ánodo y el cátodo, en los que tienen
lugar las reacciones electroquímicas deseadas. Una célula de
combustible es un dispositivo de conversión de energía que convierte
eficazmente la energía química almacenada de un combustible y un
oxidante en energía eléctrica. El combustible es hidrógeno
normalmente, almacenado como un gas, o metanol almacenado como un
líquido o gas, y el oxidante es aire u oxígeno. El hidrógeno o
metanol se oxida en el ánodo y el oxígeno se reduce en el cátodo. En
estas células, deben difundirse reactivos y/o productos gaseosos
hacia dentro y/o fuera de las estructuras del electrodo de la
célula. Por tanto, los electrodos se diseñan específicamente para
que sean porosos a la difusión de gases y/o líquidos con el fin de
optimizar el contacto entre los reactivos y los sitios de reacción
en el electrodo para maximizar la velocidad de reacción. El
electrolito que ha de estar en contacto con ambos electrodos para
mantener el contacto eléctrico en la célula de combustible puede
ser de naturaleza ácida o alcalina, líquida o sólida. En la célula
de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC,
proton exchange membrane fuel cell), ya sea con combustible
de hidrógeno o metanol, el electrolito es una membrana polimérica
sólida conductora de protones, basada comúnmente en materiales de
ácido perfluorosulfónico. La PEMFC es el tipo de célula de
combustible que encuentra más probablemente una aplicación amplia
como una tecnología de generación de energía más eficaz y con
emisiones inferiores en una variedad de mercados que incluyen
dispositivos de energía móviles y estacionarios y como alternativa
al motor de combustión interna en el transporte.
En la PEMFC, la estructura laminada combinada
formada a partir de la membrana y los dos electrodos se conoce como
montaje de electrodo de membrana (MEA, membrane electrode
assembly). El MEA comprenderá normalmente varias capas, pero
puede considerarse en general, en su nivel básico, que tiene cinco
capas, que se definen principalmente mediante su función. En cada
lado de la membrana, se incorpora un electrocatalizador de ánodo y
cátodo para aumentar las velocidades de las reacciones deseadas del
electrodo. En contacto con las capas que contienen el
electrocatalizador, en la cara opuesta a la que está en contacto con
la membrana, están los sustratos de difusión de gas (GDS, gas
difussion substrates) del ánodo y cátodo. El GDS del ánodo se
diseña para que sea poroso y permitir que entre el metanol o
hidrógeno reactivos desde la cara del sustrato expuesta al
suministro de combustible reactivo, y difundir entonces a través del
espesor del sustrato hasta la capa que contiene el
electrocatalizador, normalmente a base de metal platino, para
maximizar la oxidación electroquímica de hidrógeno o metanol. Si el
reactivo es metanol, el GDS del ánodo también debe permitir que
escape el monóxido de carbono. También se diseña el GDS del cátodo
para que sea poroso y para permitir que entre en el sustrato
oxígeno o aire y que difunda hasta los sitios de reacción de la capa
del electrocatalizador. Adicionalmente, el GDS del cátodo debe
permitir que se elimine el agua del producto.
Puede construirse el MEA completo mediante
varios métodos. Las capas del electrocatalizador pueden unirse a
una superficie del GDS para formar lo que se conoce como un
electrodo de difusión de gases (GDE, gas difussion
electrode). El MEA se forma entonces uniendo dos GDE con la
membrana sólida conductora de protones. Alternativamente, el MEA
puede formarse a partir de dos GDS porosos y una membrana polimérica
sólida conductora de protones catalizada en ambos lados (denominada
más adelante en el presente documento membrana recubierta con
catalizador o CCM, catalyst coated membrane); o de hecho el
MEA puede formarse a partir de un GDE y un GDS y un polímero sólido
conductor de protones catalizado sobre el lado que orientado hacia
el GDS.
Los materiales de electrocatalizador para las
estructuras del ánodo y del cátodo comprenden normalmente metales
preciosos, en particular platino, ya que se ha encontrado que estos
son los electrocatalizadores más eficaces y estables para todas las
células de combustible de baja temperatura tales como la PEMFC. Se
emplea platino o bien solo como el único metal de
electrocatalizador o bien en combinación con otros metales preciosos
o metales de base. El electrocatalizador a base de platino se
proporciona como partículas muy pequeñas
(\sim20-50 \ring{A}) de alta área superficial,
que se distribuyen sobre y se soportan a menudo por partículas de
carbono electrónicamente conductoras macroscópicas más grandes para
proporcionar una carga de catalizador deseada. Los carbonos
conductores son los materiales preferidos para soportar el
catalizador. Los materiales de negro de carbón particulado
normalmente empleados incluyen Vulcan XC72R y Shawinigan. También es
posible que el electrocatalizador a base de platino pueda no
incorporar un soporte, y en este caso se denomina electrocatalizador
de Pt no soportado.
Las capas de electrocatalizador comprenden
adecuadamente algún nivel del polímero conductor de protones en
contacto con los sitios de reacción del electrocatalizador. Esto
permite el transporte eficaz de protones desde los sitios de
reacción del ánodo a través de la membrana polimérica hasta los
sitios de reacción del cátodo.
Un método para incorporar el polímero conductor
de protones en una capa de electrocatalizador es un método en el
que se aplica una capa de catalizador a un GDS, y se aplica
posteriormente una solución de polímero conductor de protones a la
capa de catalizador. El electrocatalizador se formula en una tinta
de catalizador dispersando en agua y añadiendo un aglutinante
adecuado. La tinta de catalizador se aplica al GDS mediante un
procedimiento adecuado tales como impresión de pantalla o
pulverización. Después de eso, se aplica una solución de polímero
conductor de protones a la capa de electrocatalizador. Tales
procedimientos se describen en el documento EP 577 291.
Incorporando un polímero conductor de protones
en la capa de catalizador, es posible mejorar la utilización del
catalizador en la que la proporción de catalizador a base de platino
que realmente toma parte en la reacción catalítica aumenta. La
utilización del catalizador está afectada por la superficie de
contacto de tres fases entre el catalizador, los reactivos gaseosos
y el polímero conductor de protones. Mejorar la utilización del
catalizador puede aumentar el rendimiento del MEA (medido como
voltaje de la célula a una densidad de corriente dada) sin aumentar
la cantidad de catalizador a base de platino.
El problema de mejorar la utilización del
catalizador se trata en el documento EP 637 851. Se mezcla una
dispersión coloidal de polímero conductor de protones con un
catalizador soportado y se aplica a un GDS para producir una capa
de catalizador. La dispersión coloidal contiene un disolvente
orgánico con un grupo polar diferente del hidroxilo, por ejemplo un
grupo éster, éter, carbonilo, amino o carboxilo.
Los presentes inventores han tratado de
encontrar métodos alternativos para producir capas de catalizador
con alta utilización del catalizador.
Por consiguiente, la presente invención
proporciona un procedimiento para la fabricación de un electrodo de
difusión de gas que comprende las etapas de
- a)
- aplicar una tinta de catalizador a un sustrato de difusión de gas;
- b)
- cocer;
- c)
- aplicar una solución de polímero conductor de protones; y
- d)
- secar:
caracterizado porque la solución de polímero
conductor de protones comprende uno o más disolventes seleccionados
del grupo de disolventes con estructura A
en la que R^{1}, R^{2} y
R^{3} se eligen independientemente de H, metilo, etilo,
n-propilo e
isopropilo.
De manera adecuada, la solución de polímero
conductor de protones comprende uno o más disolventes seleccionados
de N,N-dimetilacetamida,
N,N-dietilacetamida, formamida,
N-metilformamida,
N,N-dimetilformamida,
N-etilacetamida,
N,N-dipropilacetamida y
N-metil-N-etilacetamida.
Preferiblemente, la solución de polímero
conductor de protones comprende N,N-dimetilacetamida
(R^{1}, R^{2} y R^{3} son metilo).
La tinta de catalizador comprende adecuadamente
un electrocatalizador, un disolvente, opcionalmente uno o más
aglutinantes y opcionalmente uno o más modificadores de la reología.
En una realización de la invención, el electrocatalizador es un
catalizador metálico no soportado tal como negro de platino. En una
segunda realización de la invención, el electrocatalizador es un
catalizador metálico soportado, tal como platino o aleación de
platino soportado sobre un soporte de carbono conductor. El
catalizador metálico se dispersa en un disolvente, preferiblemente
agua. Los aglutinantes adecuados incluyen polímeros hidrófobos tales
como politetrafluoroetileno (PTFE) o
etileno-propileno fluorado (FEP). Los modificadores
de la reología son adecuadamente a base de celulosa, tal como
metilcelulosa.
La tinta de catalizador puede aplicarse a un GDS
usando cualquier técnica conocida por los expertos en la técnica.
Las técnicas adecuadas incluyen impresión de pantalla,
pulverización, técnicas de barra K y métodos de rasqueta.
El GDS se fabrica de material de lámina poroso
eléctricamente conductor. Los materiales adecuados incluyen papeles
de fibra de carbono, por ejemplo los disponibles de Toray
Industries, Japón, (Toray TGP-H-60
o TGP-H-90), y telas de fibra de
carbono tejida, por ejemplo las disponibles de Zoltek Corporation,
EE.UU., (Zoltek PWB-3). Los sustratos de este tipo
se modifican normalmente con un material particulado o bien embebido
dentro de la red de fibras o bien recubierto sobre las superficies
planas grandes, o una combinación de ambos. Normalmente, estos
materiales particulados comprenden una mezcla de negro de carbón y
polímero. El material de negro de carbón particulado es, por
ejemplo, un negro de horno de aceite tal como Vulcan XC72R (de Cabot
Chemicals, EE.UU.) o un negro de acetileno tal como Shawinigan (de
Chevron Chemicals, EE.UU.). El polímero más frecuentemente usado es
politetrafluoroetileno (PTFE). El recubrimiento, o embebido, se
lleva a cabo con el fin de mejorar las propiedades de manejo del
agua, mejorar las características de difusión de gases, para
proporcionar una superficie continua sobre la cual aplicar la capa
de catalizador y para mejorar la conductividad eléctrica. Un
material alternativo que ha mostrado un rendimiento comparable al
papel o tela de carbono es un sustrato que comprende una red no
tejida de fibras de carbono (estructuras de fibra de carbono tales
como Optimat 203, de Technical Fibre Products, RU) con un material
particulado embebido dentro de la red de fibras. Tales materiales
se describen en los documentos EP 0 791 974, WO 00/47816, WO
00/55933 y EP 1063 716.
La etapa (b) de cocción se lleva a cabo
adecuadamente al aire y debe llevarse a cabo a una temperatura que
sea suficiente para quemar cualquier modificador de la reología que
se haya incorporado en la tinta de catalizador. La temperatura
también debe ser suficiente para provocar que cualquier aglutinante
polimérico tal como PTFE fluya. Una temperatura de cocción adecuada
para una capa de catalizador que comprende PTFE está en el intervalo
de 300-400ºC.
Los polímeros conductores de protones adecuados
para su uso en la presente invención pueden incluir, pero no se
limitan a:
- 1)
- polímeros que tienen estructuras con una cadena de carbonos sustancialmente fluorada que tienen opcionalmente unidas a ella cadenas laterales que están sustancialmente fluoradas. Estos polímeros contienen grupos de ácido sulfónico o derivados de grupos de ácido sulfónico, grupos de ácido carboxílico o derivados de grupos de ácido carboxílico, grupos de ácido fosfónico o derivados de grupos de ácido fosfónico y/o mezclas de estos grupos. Los polímeros perfluorados incluyen Nafion®, Flemion® y Aciplex® disponibles comercialmente de I. DuPont de Nemours (patentes estadounidenses 3.282.875; 4.329.435; 4.330.654; 4.358.545; 4.417.969; 4.610.762; 4.433.082 y 5.094.995), Asahi Glass KK y Asahi Chemical Industry respectivamente. Otros polímeros incluyen los cubiertos en la patente estadounidense 5.595.676 (Imperial Chemical Industries plc) y patente estadounidense 4.940.525 (Dow Chemical Co.).
- 2)
- Polímeros perfluorados o parcialmente fluorados que contienen anillos aromáticos tales como los descritos en los documentos WO 95/08581 y WO 97/25369 (Ballard Power Systems) que se han funcionalizado con SO_{3}H, PO_{2}H_{2}, PO_{3}H_{2}, CH_{2}PO_{3}H_{2}, COOH, OSO_{3}H, OPO_{2}H_{2} OPO_{3}H_{2}. También se incluyen polímeros perfluorados injertados químicamente o de radiación, en los que una cadena de carbono perfluorada, por ejemplo, PTFE, etileno-propileno fluorado (FEP), copolímeros de tetrafluoroetileno-etileno (ETFE), copolímeros de tetrafluoroetileno-perfluoroalcoxilo (PFA), poli(fluoruro de vinilo) (PVF) y poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF), se activa mediante radiación o iniciación química en presencia de un monómero, tal como estireno, que puede funcionalizarse para contener un grupo de intercambio iónico.
- 3)
- Polímeros fluorados tales como los descritos en los documentos EP 0 331 321 y EP 0 345 964 (Imperial Chemical Industries plc) que contienen una cadena polimérica con grupos cíclicos saturados salientes y al menos un grupo de intercambio iónico que está unido a la cadena polimérica a través del grupo cíclico.
- 4)
- Polímeros aromáticos tales como los descritos en el documento EP 0 574 791 y en la patente estadounidense 5.438.082 (Hoechst AG), por ejemplo poliariletercetona sulfonada. También polímeros aromáticos tales como polietersulfonas que pueden estar injertadas químicamente con un polímero con una funcionalidad de intercambio iónico tales como los descritos en el documento WO 94/16002 (Allied Signal Inc.).
- 5)
- Los polímeros no fluorados incluyen los descritos en la patente estadounidense 5.468.574 (Dais Corporation) por ejemplo hidrocarburos tales como co- y terpolímeros de estireno-(etileno-butileno)-estireno, estireno-(etileno-propileno)-estireno y acrilonitrilo-butadieno-estireno en los que los componentes de estireno están funcionalizados con grupos sulfonato y/o fosfónico.
- 6)
- Polímeros que contienen nitrógeno incluyendo los descritos en la patente estadounidense 5.599.639 (Hoechst Celanese Corporation), por ejemplo, ácido polibencimidazolalquilsulfónico y fosfonato de polibencimidazolalquilo o arilo.
La solución de polímero conductor de protones
que comprende uno o más de los disolventes de estructura A puede
producirse mediante una técnica de intercambio de disolvente. Los
polímeros conductores de protones pueden adquirirse como soluciones
en una mezcla de alcoholes y agua, por ejemplo solución Nafion®
EW1100 al 5% disponible de DuPont. La técnica de intercambio de
disolvente puede usarse si los disolventes de estructura A tienen
puntos de ebullición superiores que los disolventes en la solución
adquirida. Los disolventes de estructura A, por ejemplo,
N,N-dimetilacetamida, se añaden a la solución
adquirida, y los disolventes de punto de ebullición inferior se
evaporan. Esto puede llevarse a cabo usando un evaporador rotatorio
o una columna de fraccionamiento.
La solución de polímero conductor de protones
que comprende uno o más de los disolventes de estructura A también
puede producirse disolviendo un polímero en el disolvente apropiado,
preferiblemente en un autoclave.
La solución de polímero conductor de protones
puede aplicarse a la capa de catalizador cocido mediante técnicas
tales como impresión de pantalla, pulverización, métodos de barra K,
o técnicas de rasqueta. Una técnica preferida es la impresión de
pantalla.
Después de que se haya aplicado la solución de
polímero conductor de protones, se seca la capa del catalizador
para eliminar el disolvente de la capa del catalizador. Esto puede
llevarse a cabo en un horno con o sin vacío. Una temperatura de
secado adecuada está en el intervalo de
100-130ºC.
La presente invención proporciona además un
procedimiento novedoso para la fabricación de un MEA que comprende
las etapas de
- a)
- aplicar una tinta de catalizador a un sustrato de difusión de gas para formar un electrodo de difusión de gas;
- b)
- cocer el electrodo de difusión de gas;
- c)
- aplicar una solución de polímero conductor de protones al electrodo de difusión de gas;
- d)
- secar opcionalmente el electrodo de difusión de gas; y
- e)
- combinar el electrodo de difusión de gas con una membrana de polímero conductor de protones;
caracterizado porque la solución de polímero
conductor de protones comprende uno o más disolventes seleccionados
del grupo de disolventes con estructura A
en la que R^{1}, R^{2} y
R^{3} se eligen independientemente de H, metilo, etilo,
n-propilo e
isopropilo
De manera adecuada, la solución de polímero
conductor de protones comprende uno o más disolventes seleccionados
de N,N-dimetilacetamida,
N,N-dietilacetamida, formamida,
N-metilformamida,
N,N-dimetilformamida,
N-etilacetamida,
N,N-dipropilacetamida y
N-metil-N-etilacetamida.
Preferiblemente, la solución de polímero
conductor de protones comprende N,N-dimetilacetamida
(R^{1}, R^{2} y R^{3} son metilo).
Preferiblemente, se combinan dos GDE con la
membrana de polímero conductor de protones. Para combinar los
electrodos y la membrana se prefiere usar un proceso de laminación
en el que los componentes se combinan mediante la aplicación de
presión, y opcionalmente calor. Se describen procesos de laminación
de MEA adecuados en el documento EP 577 291. La etapa (d) de secado
es opcional debido a que en una realización de la invención, la
membrana y el GDE pueden combinarse mientras que el GDE está todavía
húmedo, es decir, todavía está presente disolvente en la capa de
catalizador. Si la etapa de laminación se lleva a cabo usando un GDE
húmedo, puede ser necesario secar el MEA tras la laminación, con el
fin de eliminar cualquier disolvente residual.
Es particularmente apropiado omitir la etapa (d)
de secado y combinar las membranas y el GDE mientras que el GDE
está todavía húmedo si la membrana tiene una alta temperatura de
transición vítrea (T_{g}). Ciertos polímeros poliaromáticos tales
como polímeros de poliariléter sulfonados se usan como membranas de
electrolito de polímero y tienen una T_{g} muy alta. Pueden
combinarse con electrodos que contienen polímeros de T_{g}
inferior tales como polímeros de ácido sulfónico perfluorados. Si la
etapa de laminación no se lleva a cabo en condiciones
"húmedas", la membrana de polímero puede descomponerse o la
temperatura puede ser demasiado baja de modo que la membrana de
polímero no fluirá, y no se formará un enlace eficaz entre el
polímero en la membrana y el polímero en el electrodo.
La membrana de polímero conductor de protones
puede contener el mismo polímero conductor de protones que la
solución de polímero conductor de protones que se aplica a la capa
de catalizador. Sin embargo, los polímeros conductores de protones
en la membrana y la solución que se aplica a la capa de catalizador
pueden ser diferentes.
Los electrodos y los MEA fabricados según los
procedimientos de la invención son adecuados para su uso en células
de combustible, pero también pueden encontrar uso en otras
aplicaciones tales como detectores de gases o reactores
electrolíticos. Los electrodos y MEA que comprenden catalizadores no
soportados pueden ser particularmente útiles cuando se usan en
células de combustible de metanol directo.
La invención se describirá ahora a modo de
ejemplo sólo.
Ejemplo comparativo
1
Preparación del electrodo: Se trataron dos
sustratos de papel de fibra de carbono (Toray
TGP-H-60) con PTFE, y se aplicaron
capas base de negro de carbón a una superficie de cada sustrato. Se
imprimieron capas de catalizador de negro de platino sobre las
capas base a una carga de 4,19 mg/cm^{2}. Se cocieron las capas a
385ºC al aire durante 16 minutos. Se aplicó por cepillado un
recubrimiento superior de solución de polímero conductor de iones
sobre cada capa de catalizador. La solución de polímero era una
solución acuosa de Nafion®, producida tal como se describe en el
documento EP 731 520 y que contenía esencialmente agua y polímero de
Nafion® al 10% en peso. Se secaron los recubrimientos de polímero a
105ºC al aire para eliminar el agua, proporcionando una carga de
polímero de
0,23 mg/cm^{2}.
0,23 mg/cm^{2}.
Preparación del MEA: Se combinaron los dos
electrodos con una membrana de Nafion 112 (DuPont) en un proceso de
laminación de MEA convencional, tal como se pone en práctica
comúnmente en la técnica.
Ejemplo comparativo
2
Se prepararon los electrodos y un MEA tal como
en el ejemplo 1 excepto que la carga del polímero de Nafion® sobre
cada electrodo fue de 0,7 mg/cm^{2}.
Preparación del electrodo: Se preparó un primer
electrodo tal como se describió en el ejemplo comparativo 1. Se
preparó un segundo electrodo de una manera similar, excepto que la
solución de polímero conductor de iones era una solución al 10% en
peso de polímero de Nafion® en N,N-dimetilacetamida.
Se produjo la solución mediante un proceso de intercambio de
disolvente usando solución de Nafion® EW1100 recibida de DuPont. Se
aplicó por cepillado la solución sobre la capa de catalizador de
negro de platino y se secó a 105ºC al aire, proporcionando una
carga de polímero de 0,32 mg/cm^{2}. Se aplicó por cepillado un
segundo recubrimiento de la solución sobre el electrodo, pero no se
secó la segunda capa. Esto proporcionó un electrodo húmedo con una
carga de polímero nominal de
0,6 mg/cm^{2}.
0,6 mg/cm^{2}.
Preparación del MEA: Se combinaron el primer y
el segundo electrodos con una membrana de Nafion 112 (DuPont) tal
como en el ejemplo comparativo 1. El segundo electrodo estaba húmedo
(es decir, se mantenía disolvente de
N,N-dimetilacetamida en la capa de catalizador)
cuando el MEA se unió. Tras la etapa de laminación, se secó el MEA
a 105ºC para eliminar cualquier disolvente restante.
Se sometieron a prueba los MEA producidos en los
ejemplos comparativos 1 y 2 y en el ejemplo 1 en una célula de
combustible a 80ºC. Se suministró al ánodo hidrógeno a una presión
manométrica de 200 kPa y una humedad relativa del 100%, y se
suministró al cátodo oxígeno a una presión manométrica de 200 kPa y
una humedad relativa del 100%. La estequiometría de los reactivos
fue 1,5:2 para el hidrógeno con respecto al aire y 1,5:10 para el
hidrógeno con respecto al oxígeno (proporcionando la misma velocidad
de flujo de gas volumétrico en ambos casos).
La figura 1 muestra el voltaje de la célula
frente a la densidad de corriente para los tres MEA. Hay dos
conjuntos de datos para el ejemplo 1. En un primer experimento, se
colocó el segundo electrodo (preparado usando la solución de
N,N-dimetilacetamida) en el lado del cátodo de la
célula de combustible. Los datos de este experimento se marcan
simplemente como "Ejemplo 1: Aire/oxígeno". En un segundo
experimento, se colocó el segundo electrodo sobre el lado del ánodo
de la célula de combustible. Los datos de este experimento se marcan
como "Ejemplo 1 inverso: Aire/oxígeno". En las condiciones de
la prueba de rendimiento (con una alimentación de hidrógeno puro)
es el cátodo el que limita el rendimiento de un MEA. Si la
utilización del catalizador en el cátodo mejora, habrá una marcada
mejora en el rendimiento del MEA, particularmente a bajas densidades
de corriente.
La figura 1 muestra que el rendimiento del
ejemplo comparativo 1 y del "ejemplo 1 inverso" son
comparables. No existe beneficio en el rendimiento colocando el
electrodo preparado usando la solución de
N,N-dimetilacetamida en el lado del ánodo de la
célula de combustible. El ejemplo comparativo 2 tiene una carga de
Nafion® superior al ejemplo comparativo 1, pero muestra un
rendimiento similar a bajas densidades de corriente y por tanto, la
utilización del catalizador no se altera de manera significativa por
el aumento de la carga de polímero. El ejemplo 1 muestra el mejor
rendimiento a bajas densidades de corriente. La colocación del
electrodo preparado usando la solución de
N,N-dimetilacetamida en el lado del cátodo de la
célula de combustible produce una ganancia de rendimiento,
demostrando que el uso de la solución de
N,N-dimetilacetamida mejora la utilización del
catalizador en la capa de catalizador.
Claims (8)
1. Procedimiento para la fabricación de un
electrodo de difusión de gas que comprende las etapas de
- a)
- aplicar una tinta de catalizador a un sustrato de difusión de gas, en el que la tinta de catalizador comprende un electrocatalizador, un disolvente, opcionalmente uno o más aglutinantes y opcionalmente uno o más modificadores de la reología,
- b)
- cocer; y
- c)
- aplicar una solución de polímero conductor de protones;
caracterizado porque la
solución de polímero conductor de protones comprende uno o más
disolventes seleccionados de N,N-dimetilacetamida,
N,N-dietilacetamida, formamida,
N-metilformamida,
N,N-dimetilformamida,
N-etilacetamida,
N,N-dipropilacetamida y
N-metil-N-etilacetamida.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que el procedimiento comprende además la etapa de
- d)
- secar.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o la
reivindicación 2, en el que la solución de polímero conductor de
protones comprende N,N-dimetilacetamida.
4. Procedimiento según cualquier reivindicación
precedente, en el que el electrocatalizador es un catalizador
metálico no soportado.
5. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que el electrocatalizador es un
catalizador metálico soportado.
6. Procedimiento según cualquier reivindicación
precedente, en el que la tinta de catalizador comprende un
aglutinante de PTFE.
7. Procedimiento según cualquier reivindicación
precedente, en el que la solución de polímero conductor de protones
comprende un polímero perfluorado.
8. Procedimiento para la fabricación de un
montaje de electrodo de membrana que comprende un procedimiento
para la fabricación de un electrodo de difusión de gas según
cualquier reivindicación precedente; y una etapa de
- e)
- combinar el electrodo de difusión de gas con una membrana de polímero conductor de protones.
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