[發明專利]氣體擴散電極的制備方法

有效

• 申請號: 201310193984.5
• 申請日: 2013-05-23
• 公開（公告）號: CN103276404A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 王峰;張杰;劉景軍;宋夜;吉靜;李志林
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C25B11/06
• 分類號: C25B11/06;C25B11/03;C25B1/34
• 代理公司: 北京五月天專利商標代理有限公司 11294
• 代理人: 梁慶豐

技術領域

本申請屬于化工領域，具體而言，適用于氧氣還原氣體擴散電極及其制備方法，尤其適用于氯堿工業中的氧氣還原的氣體擴散電極及其制備方法。?

背景技術

氯堿工業是國民經濟的重要組成部分，是基礎化工原材料行業，同時，氯堿工業也是一個高耗能的行業，每年用電量大約占工業總用電的1%，因此，最大限度的降低氯堿工業的用電量是全世界共同關注的課題。近年來，以氧氣陰極替代析氫陰極的離子膜食鹽電解法逐步得到重視，其實質是以氧氣還原反應替代析氫反應。傳統的以析氫電極作為陰極的離子膜制堿法的反應式為：

而以采用氧氣陰極的離子膜制堿法其電化學反應式為：

?

可見以氧氣陰極替代析氫陰極后的離子膜制堿法，其理論分解電壓能夠降低1.23V，理論節能能夠達到40%，具有非常可觀的應用價值。

目前，氣體擴散電極大都采用水與有機溶劑異丙醇作為分散劑，主要缺點如下：

水與異丙醇兩相混合，在電極涂抹過程中由于兩相蒸發速率不同，電極表面容易生成裂紋。

異丙醇與PTFE作用強烈，常會導致PTFE乳液破乳從而使漿料分散不均勻，出現相分離現象。

異丙醇作為有機溶劑，對炭黑等碳材料的分散性不好，微觀條件下，炭黑的團聚嚴重，從而使制備出的電極表面粗糙，裂紋明顯。

異丙醇用量大，價格高，增高了電極的成本，同時，異丙醇在電極制作過程中只起到了分散的作用，因此，在電極涂抹過程，大部分都揮發至空氣中，造成了環境的污染。

因此，在電極制作過程中，尋找一種新型的增稠劑，同時除去有機溶劑異丙醇顯得尤為重要。

發明內容

本發明在現有工藝基礎上，針對電極漿料分散不均勻且粘度較低不利于涂抹的缺陷進行改進，采用Texanol酯醇作為增稠劑，去除有機溶劑異丙醇，從而有效的改善了電極漿料的分散狀態以及漿料的粘度。

本發明所提供一種Texanol酯醇增稠方法，其特征在于，在電極漿料中加入Texanol酯醇，去除異丙醇，然后進行剪切分散，調節漿料至最適于涂抹的粘度，具體包括如下步驟：

擴散層的制備：在容器中加入2-6%曲拉通水溶液，高石墨化炭黑，Texanol酯醇，用勻漿機剪切分散0.5-1h，然后加入50-70%的PTFE乳液，剪切分散8-15min，將所制得的漿料均勻地涂抹于鍍銀泡沫鎳上并于50～80℃下烘0.5h后冷壓得到氣體擴散層。

催化層的制備：在容器中加入2-6%曲拉通水溶液，酸化的高石墨化炭黑，Texanol酯醇和銀粉，用勻漿機剪切分散0.5～1h，然后加入50-70%PTFE乳液，剪切分散8-15min；將所得催化層漿料涂到步驟（1）擴散層上形成催化層，然后放入烘箱于50～80℃下烘0.5h后冷壓形成氣體擴散電極。

熱壓成型：將上述制備的氣體擴散電極在200℃～300℃下熱處理1h，除去電極中的曲拉通以及Texanol酯醇，最后將電極在340-400℃下熱壓成型。

在本發明的一個優選實施方式中，其特征在于擴散層漿料配制過程中所加入的Texanol酯醇的質量相對于高石墨化炭黑的質量優選為0.5～0.9。

在本發明的一個優選實施方式中，其特征在于擴散層漿料配制過程中所加入的Texanol酯醇的質量相對于水的質量優選為0.1～0.5。

在本發明的一個優選實施方式中，其特征在于擴散層漿料配制過程中所加入的Texanol酯醇的質量相對于PTFE的質量優選為0.5～1。

在本發明的一個優選實施方式中，其特征在于擴散層漿料隨著Texanol酯醇的加入漿料粘度連續可調-持續上升至100KU。

在本發明的一個優選實施方式中，其特征在于催化層漿料配制過程中所加入的Texanol酯醇的質量相對于酸化高石墨化炭黑的質量優選為0.5～0.9。

在本發明的一個優選實施方式中，其特征在于催化層漿料配制過程中所加入的Texanol酯醇的質量相對于水的質量優選為0.1～0.5。

在本發明的一個優選實施方式中，其特征在于催化層漿料配制過程中所加入的Texanol酯醇的質量相對于PTFE的質量優選為1～5。

在本發明的一個優選實施方式中，其特征在于催化層漿料隨著Texanol酯醇的加入漿料粘度連續可調-持續上升至42KU。

在本發明的一個優選實施方式中，其特征在于熱處理溫度在150℃～300℃，以除去漿料中的Texanol酯醇和曲拉通。