[其他]薄型防水氣體擴散電極的制造方法

無效

• 申請號: 85102225
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85102225A
• 公開（公告）日: 1986-09-24
• 發明（設計）人: 薛祚霖
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: H01M4/00
• 分類號: H01M4/00
• 代理公司: 中國科學院長春專利事務所
• 代理人: 宋天平,曹桂珍

本發明屬于電化學器件中，特別是電化學氣體傳感器和金屬空氣電池中使用的薄形防水氣體擴散電極的制造方法。

在許多電化學器件中，需要應用防水型氣體擴散電極。以往的這類電極大多由催化層、導電支持體和防水層三部分組成。一般多用催化劑粉末加以防水性高聚物作粘接劑涂復于導電支持體上，再加以多孔防水膜，共同燒結而成。通常由于催化劑粉末和高聚物粘接劑在催化層中分布不均勻而影響其性能的一致性。美國united????Technologies????Corporation的專利GB????1，549，469和US????4，043，933提出了一個改進方法。首先將催化劑粉末作成水溶液懸浮體，并和作粘接劑的高聚物乳液混合均勻，然后調節溶液PH使之絮凝。將絮凝物涂復于導電支持體上，燒結后作成電極，這樣可以提高電極性能的一致性對于某些電化學傳感器用的氣體擴散電極，因需背景電流小，多用單純的貴金屬作催化劑。要求催化劑荷載量小，催化層要薄，并且不用導電支持體。用簡單方法制備的貴金屬催化劑通常分散度不夠，特別是金，由于其極易聚結，很難得到高度分散的粉末，因而催化層很難作薄，催化劑荷載量很難減少。此外電極的燒結過程不僅工藝復雜，而且還在一定程度上影響催化劑的活性。

本發明的目的生于制造一種催化劑荷載量小，催化層中催化劑與防水性粘接劑分布均勻，電化學性能一致性好，不用燒結，，不用導電支持體的薄型防水氣體擴散電極。

本發明的特征在于首先將貴金屬催化劑在水溶液中直接作成膠體形態，以保證其具有高度的分散性。例如氯金酸水溶液用檸檬酸鈉作還原劑便可制得金的膠體。向溶液中加入計算量的防水性高聚物作粘接劑，例如加入聚四氟乙烯乳液其與催化劑之重量比為1∶9至4∶6混合均勻后，用H₂SO₄調節溶液PH，使產生絮凝。絮凝物中滴加少量酸，使成強酸性，以保證隨后作成的電極具有良好的導電性。將所說的絮凝物涂復于多孔聚四氟乙烯薄膜（厚度0.1-0.4mm孔徑0.1-60μm）上，成一均一薄層。干后用丙酮抽提，以除去由聚四氟乙烯乳液帶入的表面活性劑，再加熱除去丙酮，即成薄型防水氣體擴散電極。其中催化劑的荷載量為5～10毫克/厘米²。

按照本發明制造的防水氣體擴散電極，催化層本身即具有良好的導電性，因而可以省去導電支持體。所說的防水氣體擴散電極經丙酮抽提后具有足夠的防水性和很高的電化學活性，因此無需再燒結。

鉑氯酸、三氯化銥、三氯化釕等貴金屬鹽類的水溶液經還原作成膠體鉑、膠體銥、膠體釕，再按照本發明的方法就可作成以鉑、銥或釕為催化劑的防水氣體擴散電極。

本發明的實施例如下：

取氯金酸1克，溶于500毫升蒸餾水中，加入20毫克明膠的水溶液，加熱至沸。另將1%檸檬酸鈉水溶液500毫升加熱至沸。二者迅速混合。在強烈攪拌下繼續沸騰15分鐘，即得到金的膠體。冷卻至室溫，向金的膠體溶液中加入60%濃度的聚四氟乙烯乳液160毫克。強烈攪拌使之混合均勻。用30%的H₂SO₄調節溶液PH為1～4。放置一夜，使之完全絮凝。傾出上層清液，取出絮凝物。向所說的絮凝物中滴加少量H₂SO₄，使成強酸性（PH＜1）。將所說的絮凝物用不銹鋼刮刀在紅外燈照射下涂復于多孔聚四氟乙薄膜上，成一均勻薄層。將涂好的電極在脂肪抽取器中用丙酮抽提，除去殘存的表面活性劑。將電極取出，在紅外燈下烘干。

按照本發明的方法制造的電極，催化層薄，催化劑荷載量小，電極活性高，不用燒結，不用導電支持體，且具有造價低和工藝簡單的優點。