專利名稱：制造氣體擴(kuò)散電極材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造一種材料如炭黑與聚四氟乙烯(以后稱作“PTFE”)的混合物或銀與PTFE的混合物的方法，這種材料可用于形成氣體擴(kuò)散電極的反應(yīng)層或氣體原料層。具體而言，本發(fā)明涉及使用最少的表面活性劑來制造上述混合物的方法。
制造氣體擴(kuò)散電極的反應(yīng)層的常規(guī)方法中，反應(yīng)層材料或氣體原料層材料一直以下列方式制得。首先，將親水性的炭黑分散在含表面活性劑的水中，細(xì)的顆粒催化劑如銀沉積在分散的炭黑上或加入分散的炭黑。之后，疏水性炭黑分散到該分散體中，然后與PTFE分散體混合制得一種分散體。
隨后，在制得的分散體中加入醇，以自組織(self-organize)該分散體，過濾自組織的分散體后干燥，獲得反應(yīng)層材料粉末或氣體原料層材料粉末。
上述常規(guī)方法中，在制備炭黑分散體時，炭黑中加入的水量可多達(dá)炭黑重量的至少30倍，表面活性劑的加入量至少為2％。這一分散體與PTFE分散體混合后，以與該分散體同樣的量，向其加入醇，使之凝聚，制得的混合物過濾后干燥，獲得反應(yīng)層材料粉末或氣體原料層材料粉末。為能以較低成本生產(chǎn)這類材料粉末，必須減少水、表面活性劑、以及用作輔助原料的醇的用量。
當(dāng)這些組分的用量減少時，會減少所有待處理原料的量。因此，可使用較小規(guī)模的設(shè)備，并因此可以降低成本。而且，在通過下列任一方法來使用含炭黑和PTFE顆粒的分散體的情況，即該分散體施涂后可形成薄膜的涂布法、通過噴涂施用該分散體以形成薄膜的噴涂法、噴霧干燥該分散體以形成粉末的噴霧干燥法，這種方法有缺陷，因?yàn)橛刑嗟娜芤憾枰罅康哪芰縼沓?。因此要求盡可能降低水和表面活性劑的用量。尤其強(qiáng)烈要求減少表面活性劑用量，因?yàn)槭褂么罅勘砻婊钚詣?，會在后面的步驟以及排放表面活性劑廢物時，出現(xiàn)難以除去表面活性劑的困難。
針對常規(guī)方法的上述問題完成本發(fā)明。
因此，本發(fā)明的目的是提供制造氣體擴(kuò)散電極材料的方法，所述方法能使水和表面活性劑用量最小，通過減小設(shè)備規(guī)模達(dá)到降低成本，有助于節(jié)省能量，并能縮短生產(chǎn)時間。
由下面的說明書能更好地理解本發(fā)明的其它目的和效果。
常規(guī)方法需要表面活性劑，用于將炭黑分散到水中。為克服這一問題，本發(fā)明人對不使用表面活性劑將原料充分分散到溶劑如醇類溶劑、烴類溶劑和酯類溶劑中的混合方式進(jìn)行深入研究。即使是不能被水潤濕的疏水性炭黑也完全能被這些有機(jī)溶劑潤濕。發(fā)現(xiàn)，在用水混溶的有機(jī)溶劑如醇潤濕炭黑，并在其中分散炭黑所制得的分散體中，加入PTFE分散體并與之混合時，然后醇擴(kuò)散到作為PTFE分散體的分散介質(zhì)的水中，同時炭黑顆粒進(jìn)入細(xì)PTFE顆粒中的空隙，從而形成氣體擴(kuò)散電極所需的結(jié)構(gòu)。即發(fā)現(xiàn)，當(dāng)PTFE分散體與分散在醇中的炭黑混合時，PTFE分散體自組織，形成良好的反應(yīng)層結(jié)構(gòu)。因此而完成了本發(fā)明。
還發(fā)現(xiàn)，也可以通過用醇潤濕炭黑，并將炭黑分散于其中，在該分散體中加入細(xì)的PTFE粉末，使PTFE顆粒充分吸收溶劑，然后使制得的混合物經(jīng)超聲波分散處理，制得氣體擴(kuò)散電極要求的分散結(jié)構(gòu)。
即發(fā)現(xiàn)，當(dāng)分散在醇中的炭黑與細(xì)的PTFE粉末混合，用超聲波輻射溶劑時，細(xì)粉末解團(tuán)聚并與炭黑混合，得到良好的反應(yīng)層結(jié)構(gòu)。因此完成本發(fā)明。
另一方面，由于PTFE分散體是水分散體，在水混溶的溶劑如溶劑石腦油中加入該分散體，會導(dǎo)致分成兩層。因此，炭黑不能與溶劑石腦油中的PTFE混合。
然而發(fā)現(xiàn)，劇烈攪拌包括油相和與之分開的水相的體系時，細(xì)的PTFE顆粒由于其本身原是疏水性的，作為水相的PTFE分散體中所含的細(xì)PTFE顆粒運(yùn)動到油相，炭黑和PTFE在油相中自組織。
即發(fā)現(xiàn)，當(dāng)分散有親水性炭黑和疏水性炭黑的溶劑石腦油與PTFE分散體一起劇烈搖動時，細(xì)PTFE顆粒從水相運(yùn)動到油相，與溶劑石腦油中的炭黑一起自組織，從而形成良好的反應(yīng)層結(jié)構(gòu)。由此而完成本發(fā)明。
還發(fā)現(xiàn)，根據(jù)這種方法，當(dāng)其中分散有疏水性炭黑的溶劑石腦油與PTFE分散體一起劇烈搖動時，同樣可形成氣體原料層結(jié)構(gòu)。
具體而言，通過下面的方法，達(dá)到了本發(fā)明的上述目的。
(1)制造用于氣體擴(kuò)散電極的反應(yīng)層材料或氣體原料層材料的方法，所述方法包括下列步驟將不包括聚四氟乙烯的氣體擴(kuò)散電極原料分散到有機(jī)溶劑中，制備一分散體；在該分散體中加入聚四氟乙烯，制得一混合物；混合該混合物。
(2)依據(jù)方法(1)的一種方法，其中以分散體形式加入聚四氟乙烯。
(3)依據(jù)方法(1)的一種方法，其中以細(xì)粉末形式加入聚四氟乙烯。
(4)依據(jù)方法(1)的一種方法，其中通過或借助超聲波輻射或劇烈攪拌或搖動進(jìn)行混合。
(5)依據(jù)方法(1)的一種方法，其中有機(jī)溶劑包括與水混溶的溶劑。
(6)依據(jù)方法(5)的一種方法，其中有機(jī)溶劑包括至少一種選自下列的組分甲醇、乙醇、異丙醇、乙二醇、甘油或丙酮。
(7)依據(jù)方法(1)的一種方法，其中有機(jī)溶劑是不與水混溶的溶劑。
(8)依據(jù)方法(7)的一種方法，其中有機(jī)溶劑包括至少一種選自下列的組分乙酸丁酯、溶劑石腦油、石腦油或氟化合物溶劑。
本發(fā)明的方法中，使用細(xì)的PTFE粉末，所述方法與常規(guī)方法相比，包括相當(dāng)簡化的步驟，因?yàn)槠渲胁患尤氡砻婊钚詣Ｔ谑褂萌軇┦X油作為溶劑的情況(即下面實(shí)施例10所示的情況)，本發(fā)明方法與常規(guī)方法比較結(jié)果總結(jié)如下本發(fā)明的新穎方法大致包括下面的7個步驟。
1．混合炭黑與溶劑石腦油并分散炭黑；2．加入細(xì)的PTFE粉末；3．輻射超聲波；4．通過壓榨除去過量的溶劑；5．通過輥軋形成片；6．干燥并且除去溶劑；7．壓制。
可是，加入大量表面活性劑的常規(guī)方法大致包括下面11個步驟。
1．混合炭黑與水和表面活性劑并分散炭黑；2．加入PTFE分散體；3．加入醇并混合；4．過濾；5．干燥；6．通過加入溶劑石腦油形成凝結(jié)的混合物；7．通過輥軋形成片；8．干燥；9．除去表面活性劑；10．干燥；
11．壓制。
制造用于氣體擴(kuò)散電極的反應(yīng)層材料時，首先通過混合親水性炭黑和疏水性炭黑與有機(jī)溶劑，制得分散體。有機(jī)溶劑量為每份炭黑，9-50份有機(jī)溶劑(除非特別指出，本說明書中的“份”指“重量份”)。當(dāng)炭黑與上述比例范圍內(nèi)的溶劑混合時，混合物從干的粉末狀態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)。充分捏合后，直接在混合物上施用一超聲波喇叭?？梢栽谟袡C(jī)溶劑中一點(diǎn)一點(diǎn)地加入炭黑，同時用超聲波輻射溶劑。超聲波輻射使炭黑的分散程度較高，因此，會提高粘度。除了超聲波輻射外，可以采用劇烈攪拌或搖動進(jìn)行混合。
隨后，將所需量的PTFE加入炭黑分散體，并通過攪拌分散。如果需要，可進(jìn)行超聲波輻射。使用的有機(jī)溶劑可含有一定量的水，以使炭黑可分散到醇中。當(dāng)使用未稀釋態(tài)的PTFE分散體時，產(chǎn)生有凝結(jié)稠度的混合物。用水稀釋PTFE分散體，可獲得液態(tài)混合物。根據(jù)需要可加入表面活性劑?；旌线@兩種液體后，炭黑與細(xì)的PTFE顆粒以混合狀態(tài)共存?？梢哉J(rèn)為，在使用醇作為有機(jī)溶劑的情況，炭黑分散體中所含的醇會使PTFE分散體自組織。
使用溶劑石腦油作為有機(jī)溶劑的情況，細(xì)的PTFE顆粒運(yùn)動到溶劑石腦油中。可以進(jìn)行超聲波輻射。使用10倍量的溶劑石腦油，會產(chǎn)生具有凝結(jié)稠度的混合物，而使用30倍量的溶劑石腦油則導(dǎo)致液體混合物。因此，可根據(jù)用途調(diào)節(jié)溶劑石腦油量。PTFE分散體可以其未稀釋態(tài)使用，或用水稀釋后使用。
在有機(jī)溶劑的炭黑分散體中加入細(xì)的PTFE粉末，代替PTFE分散體的情況，加入需要量的粉末狀的細(xì)PTFE粉末，輕輕攪拌該混合物，以分散PTFE顆粒。這種情況下，使用能形成反應(yīng)層所需量的細(xì)PTFE粉末。本文中，使用的PTFE粉末一般是平均粒徑為0．2-0．3微米的那些粉末。由有機(jī)溶劑如醇充分潤濕細(xì)的PTFE粉末后，超聲波輻射該混合物，以分散PTFE顆粒。根據(jù)需要，加入少量表面活性劑；這可以改善分散狀況。
使用非常少量的醇作為有機(jī)溶劑，產(chǎn)生具有凝結(jié)稠度的混合物，而使用過于大量的醇則導(dǎo)致液體混合物。因此，在考慮后一處理時應(yīng)選擇醇的用量。
炭黑和細(xì)的PTFE顆粒分散體實(shí)際上可作為涂料流體，可以在氣體原料層上施用該分散體，形成反應(yīng)層?；蛘撸瑢?shí)際上可通過噴涂施用這種涂料流體，形成反應(yīng)層。
而且，可通過噴霧干燥法干燥該分散體，獲得反應(yīng)層材料粉末?？梢灾苽溥@種分散體，使其具有調(diào)節(jié)的有機(jī)溶劑含量，并通過輥軋法將該分散體直接形成片。還可以采用一種方法，包括干燥分散體獲得反應(yīng)層材料粉末，在這種粉末中加入溶劑石腦油，并通過輥軋法將制得的混合物形成片。
用于分散炭黑的分散介質(zhì)的有用例子包括醇類、如乙醇、甲醇和異丙醇，以及丙酮。還可以使用的有機(jī)溶劑有如乙酸丁酯、溶劑石腦油、苯、甲苯、二甲苯、石油醚、以及含氟溶劑。
本發(fā)明中，如炭黑和PTFE分散體的組分可稱作氣體擴(kuò)散電極材料，而通過混合炭黑分散體和PTFE分散體制得的混合物稱作反應(yīng)層原料或氣體原料層原料。
氣體原料層材料可以按照與反應(yīng)層材料相同的方式制造。對氣體原料層情況，使用疏水性炭黑作為唯一的炭黑。因此，制備疏水性炭黑的分散體時，炭黑與有機(jī)溶劑如醇混合。這種情況下，醇的用量為每重量份炭黑9-50重量份醇。隨后的過程可以和反應(yīng)層材料相同。即超聲波輻射來分散炭黑。按照需要量，在制得的分散體中加入粉末狀的細(xì)PTFE粉末。輕輕攪拌這種混合物，以分散PTFE顆粒。細(xì)的PTFE粉末被醇充分潤濕后，用超聲波輻射該混合物，以分散PTFE粉末。
用于炭黑的分散介質(zhì)的有用例子包括醇類如乙醇、甲醇和異丙醇，酮類如丙酮，酯類如乙酸酯、烴類溶劑如溶劑石腦油和石油醚。氟化合物溶劑使用效果也很好。
在干燥已施涂的反應(yīng)層材料，或在噴霧干燥用于反應(yīng)層的分散體時，有機(jī)溶劑蒸發(fā)。通過收集和回收這種有機(jī)溶劑蒸氣，不僅可以降低反應(yīng)層材料等的生產(chǎn)成本，而且可以避免有機(jī)溶劑的蒸氣釋放所引起的問題。
實(shí)施例參考下面的實(shí)施例，更詳細(xì)地描述本發(fā)明，但是這些實(shí)施例不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。所有的實(shí)施例中，“份”和“百分?jǐn)?shù)”分別是“重量份”和“重量百分?jǐn)?shù)”，除非特別指出。
實(shí)施例1在110份異丙醇中加入3份疏水性炭黑(Denka Black；平均粒徑為390；由Denki Kagaku Kogyo K．K．生產(chǎn))和7份親水性炭黑(AB-12；平均粒徑為400；Denki Kagaku Kogyo K．K．生產(chǎn)的試驗(yàn)產(chǎn)品)。這些組分混合后，在制得的混合物中施用一個超聲波喇叭，超聲波直接輻射該混合物，從而分散炭黑。在其中再加入4份PTFE分散體(D-1；平均粒徑為0．3微米；由Daikin Industries，Ltd．生產(chǎn))，迅速攪拌混合物以自組織該混合物。過濾制得的混合物，獲得反應(yīng)層材料。
過濾獲得的凝結(jié)混合物重疊在由疏水性炭黑和PTFE分散體形成的氣體原料層材料上。隨后，輥軋重疊的材料，制得由反應(yīng)層和氣體原料層組成的氣體擴(kuò)散電極片。該片于80℃干燥3小時，用乙醇萃取劑除去加入PTFE分散體中的表面活性劑。干燥后，在50千克／厘米2和370℃下，該片與銀網(wǎng)一起壓制60秒，制得電極。這種電極的反應(yīng)層用氯鉑酸水溶液涂布，并于200℃用氫還原該涂層3小時，制得其上沉積有0．5毫克／厘米2鉑的氣體擴(kuò)散電極。
在32％NaOH中，于80℃測定這種電極的氧-還原能力。發(fā)現(xiàn)這種電極的氧-還原能力在30A／dm2下可高達(dá)0．848V(對可逆氫電極)。
實(shí)施例2在150份乙醇中加入7份親水性炭黑(AB-12；平均粒徑為400；Denki KagakuKogyo K．K．生產(chǎn)的試驗(yàn)產(chǎn)品)和3份疏水性炭黑(No．6；平均粒徑為500；DenkiKagaku Kogyo K．K．生產(chǎn)的試驗(yàn)產(chǎn)品)。用超聲波分散器處理這一混合物，將炭黑分散成平均粒徑為1微米或更小。在這一分散體中加入3．5份(按銀重量)細(xì)的銀顆粒(Tanaka Kikinzoku Kogyo K．K．生產(chǎn)的試驗(yàn)產(chǎn)品，平均粒徑為0．1微米或更小)。攪拌制得的混合物進(jìn)行混合。在其中再加入4份PTFE分散體(D-1；由DaikinIndustries，Ltd．生產(chǎn))。攪拌該混合物進(jìn)行混合，獲得反應(yīng)層分散體。因?yàn)樗枯^低，容易過濾和干燥。
采用輥軋法，由疏水性炭黑和PTFE分散體制得氣體原料層片。在該片上施涂反應(yīng)層分散體，厚度為0．4毫米，并于80℃干燥3小時，制得涂布有反應(yīng)層的氣體原料層片。用乙醇萃取劑除去該片中的表面活性劑。干燥后，在50千克／厘米2和350℃下，該片與銀網(wǎng)一起壓制60秒，制得電極。
在32％NaOH中，于80℃測定這種電極的氧-還原能力。發(fā)現(xiàn)這種電極的氧-還原能力在30A／dm2下可高達(dá)0．818V(對可逆氫電極)。
實(shí)施例3用超聲波分散器在150份甘油中分散50份細(xì)的銀顆粒(由Mitsui Mining &Smelting Co．，Ltd．，生產(chǎn)；Ag-3010；平均粒徑為0．1微米)。在其中加入10份PTFE分散體(D-1；由Daikin Industries，Ltd．生產(chǎn))。攪拌該混合物進(jìn)行混合，獲得反應(yīng)層分散體。過濾除去過量的甘油，制得反應(yīng)層涂料流體。
采用輥軋法，由疏水性炭黑和PTFE分散體制得氣體原料層片。在該片上施涂反應(yīng)層涂料流體，厚度為0．4毫米，并于80℃干燥3小時，制得涂布有反應(yīng)層的氣體原料層片。用乙醇萃取劑除去該片中來自PTFE分散體的表面活性劑。干燥后，在50千克／厘米2和350℃下，該片與銀網(wǎng)一起壓制60秒，制得電極。
在32％NaOH中，于80℃測定這種電極的氧-還原能力。發(fā)現(xiàn)這種電極的氧-還原能力在30A／dm2下可高達(dá)0．803V(對可逆氫電極)。
實(shí)施例4在200份溶劑石腦油中加入7份親水性炭黑(AB-12；平均粒徑為400；DenkiKagaku Kogyo K．K．生產(chǎn)的試驗(yàn)產(chǎn)品)和3份疏水性炭黑(No．6；平均粒徑為500；Denki Kagaku Kogyo K．K．生產(chǎn)的試驗(yàn)產(chǎn)品)。用超聲波分散器處理這一混合物，以分散炭黑。在這一分散體中加入3．5份(按銀重量)細(xì)的銀顆粒(Tanaka KikinzokuKogyo K．K．生產(chǎn)的試驗(yàn)產(chǎn)品；平均粒徑為0．1微米或更小)。攪拌制得的混合物進(jìn)行混合。再加入4份PTFE分散體(D-1；平均粒徑為0．3微米；由Daikin Industries，Ltd．生產(chǎn))。用超聲波輻射該混合物，獲得反應(yīng)層分散體。
采用輥軋法，由疏水性炭黑和PTFE分散體制得氣體原料層片。在該片上施涂反應(yīng)層分散體，厚度為0．4毫米，并于80℃干燥3小時，制得涂布有反應(yīng)層的氣體原料層片。用乙醇萃取劑除去該片中的表面活性劑。干燥后，在50千克／厘米2和350℃下，該片與銀網(wǎng)一起壓制60秒，制得電極。
在32％NaOH中，于80℃測定這種電極的氧-還原能力。發(fā)現(xiàn)這種電極的氧-還原能力在30A／dm2下可高達(dá)0．818V(對可逆氫電極)。
實(shí)施例5用超聲波分散器在150份煤油中分散50份細(xì)的銀顆粒(由Mitsui Mining &Smelting Co．，Ltd．，生產(chǎn)；Ag-3010；平均粒徑為0．1微米)。在其中加入10份PTFE分散體(D-1；由Daikin Industries，Ltd．生產(chǎn))。攪拌該混合物進(jìn)行混合，獲得反應(yīng)層分散體。過濾除去過量的煤油，制得反應(yīng)層涂料流體。
采用輥軋法制得氣體原料層片。在該片上施涂反應(yīng)層涂料流體，厚度為0．4毫米，并于80℃干燥3小時，制得涂布有反應(yīng)層的氣體原料層片。
用乙醇萃取劑除去該片中來自PTFE分散體的表面活性劑。干燥后，在50千克／厘米2和350℃下，該片與銀網(wǎng)一起壓制60秒，制得電極。
在32％NaOH中，于80℃測定這種電極的氧-還原能力。發(fā)現(xiàn)這種電極的氧-還原能力在30A／dm2下可高達(dá)0．803V(對可逆氫電極)。
實(shí)施例6在100份溶劑石腦油中加入10份疏水性炭黑(No．6；平均粒徑為500；DenkiKagaku Kogyo K．K．生產(chǎn)的試驗(yàn)產(chǎn)品)。用超聲波分散器處理這一混合物，以分散炭黑。在這一分散體中加入6．8份PTFE分散體(D-1；平均粒徑為0．3微米；由DaikinIndustries，Ltd．生產(chǎn))。用超聲波輻射該混合物，獲得氣體原料層混合物。該混合物凝聚，分離為大部分溶劑石腦油和一種凝結(jié)物。從凝結(jié)物除去過量溶劑石腦油，然后輥軋。因此，容易制得氣體原料層片。
實(shí)施例7在110份異丙醇中加入3份疏水性炭黑(Denka Black；平均粒徑為390；DenkiKagaku Kogyo K．K．生產(chǎn))和7份親水性炭黑(AB-12；平均粒徑為400；DenkiKagaku Kogyo K．K．生產(chǎn)的試驗(yàn)產(chǎn)品)。這些組分混合后，超聲波輻射這一混合物，以分散炭黑。再加入4份細(xì)的PTFE分散體(F-103；由Daikin Industries，Ltd．生產(chǎn))，攪拌該混合物進(jìn)行混合。在制得的混合物中施用一超聲波喇叭，超聲波直接輻射該混合物，以分散PTFE顆粒。過濾除去過量的醇獲得反應(yīng)層材料。
通過過濾獲得的凝結(jié)混合物重疊在由疏水性炭黑和PTFE分散體形成的氣體原料層材料上。隨后，輥軋重疊的材料，制得由反應(yīng)層和氣體原料層組成的氣體擴(kuò)散電極片。該片于80℃干燥3小時，然后于150℃干燥1小時。之后，在50千克／厘米2和370℃下，該片與銀網(wǎng)一起壓制60秒，制得電極。這種電極的反應(yīng)層用氯鉑酸的水溶液涂布，于200℃用氫還原該涂層3小時，制得沉積有0．5毫克／厘米2鉑的氣體擴(kuò)散電極。
在32％NaOH中，于80℃測定這種電極的氧-還原能力。發(fā)現(xiàn)這種電極的氧-還原能力在30A／dm2下可高達(dá)0．803V(對可逆氫電極)。
實(shí)施例8在100份溶劑石腦油中加入7份親水性炭黑(AB-12；平均粒徑為400；DenkiKagaku Kogyo K．K．生產(chǎn)的試驗(yàn)產(chǎn)品)和3份疏水性炭黑(No．6；平均粒徑為500；Denki Kagaku Kogyo K．K．生產(chǎn)的試驗(yàn)產(chǎn)品)。用超聲波分散器處理這一混合物，以分散炭黑。在這一分散體中加入3．5份(按銀重量)細(xì)的銀顆粒(Tanaka KikinzokuKogyo K．K．生產(chǎn)的試驗(yàn)產(chǎn)品；平均粒徑為0．1微米或更小)。攪拌制得的混合物進(jìn)行混合。再加入4份PTFE分散體(F-103；由Daikin Industries，Ltd．生產(chǎn))。用超聲波輻射該混合物，獲得反應(yīng)層分散體。該分散體凝聚，分離為大部分溶劑石腦油和一種凝結(jié)物。
通過過濾獲得的凝結(jié)混合物重疊在由疏水性炭黑和PTFE分散體形成的氣體原料層材料上。隨后，輥軋重疊的材料，制得由反應(yīng)層和氣體原料層組成的氣體擴(kuò)散電極片。該片于80℃干燥3小時，然后于150℃干燥1小時。之后，在50千克／厘米2和350℃下，該片與銀網(wǎng)一起壓制60秒，制得電極。
在32％NaOH中，于80℃測定這種電極的氧-還原能力。發(fā)現(xiàn)這種電極的氧-還原能力在30AA／dm2下可高達(dá)0．818V(對可逆氫電極)。
實(shí)施例9用超聲波分散器在150份石腦油中分散50份細(xì)的銀顆粒(由Mitsui Mining &Smelting Co．，Ltd．，生產(chǎn)；Ag-3010，平均粒徑為0．1微米)。在其中加入10份細(xì)的PTFE分散體(F-103；由Daikin Industries，Ltd．生產(chǎn))。用超聲波輻射該混合物，以分散PTFE顆粒，從而制得反應(yīng)層分散體。過濾除去過量的石腦油，制得反應(yīng)層涂料流體。
采用輥軋法制得氣體原料層片。在該片上施涂反應(yīng)層涂料流體，厚度為0．4毫米，并于80℃干燥3小時，制得涂布有反應(yīng)層的氣體原料層片。用乙醇萃取劑除去該片中的石腦油。干燥后，在50千克／厘米2和350℃下，該片與銀網(wǎng)一起壓制60秒，制得電極。
在32％NaOH中，于80℃測定這種電極的氧-還原能力。發(fā)現(xiàn)這種電極的氧-還原能力在30A／dm2下可高達(dá)0．803V(對可逆氫電極)。
實(shí)施例10在100份溶劑石腦油中加入10份疏水性炭黑(No．6；平均粒徑為500；DenkiKagaku Kogyo K．K．生產(chǎn)的試驗(yàn)產(chǎn)品)。用超聲波分散器處理該混合物，以分散炭黑。在該分散體中加入7份細(xì)的PTFE分散體(F-103；由Daikin Industries，Ltd．生產(chǎn))。用超聲波輻射制得的混合物，制得氣體原料層分散體。炭黑與細(xì)的PTFE顆?；旌?，得到凝結(jié)的混合物，從中分離溶劑石腦油。在一細(xì)網(wǎng)上壓制凝結(jié)混合物，從中除去過量的溶劑石腦油。擠壓后的混合物輥軋，制得氣體原料層片。
如上面所證實(shí)的，本發(fā)明達(dá)到下列效果。由于使用有機(jī)溶劑作為炭黑的分散介質(zhì)，在制備炭黑分散體時，不需要使用大量水和表面活性劑。即，可減少水和表面活性劑的用量，并可使成本大幅下降。由于減少所有需處理的原料量，可以使用較小規(guī)模的設(shè)備。
而且，在炭黑分散體與PTFE分散體混合時，僅發(fā)生象由炭黑和PTFE分散體制備的分散體中加入醇引起自組織的情況一樣的凝聚和產(chǎn)生自組織。因此，通過簡化的步驟可構(gòu)成良好的分散結(jié)構(gòu)。另外，因?yàn)檫@一步驟簡化，可縮短生產(chǎn)時間。
而且，由于不使用大量的表面活性劑，自組織后除去表面活性劑的步驟變得容易，不會產(chǎn)生大量廢水。
參考具體的實(shí)施方案詳細(xì)描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下，可以對本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變動。
權(quán)利要求
1．一種用于氣體擴(kuò)散電極的反應(yīng)層材料或氣體原料層材料的制造方法，所述方法包括下列步驟將不包括聚四氟乙烯的氣體擴(kuò)散電極原料分散至有機(jī)溶劑中，制得一分散體；在該分散體中加入聚四氟乙烯，制得一混合物；混合該混合物。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征還在于所述聚四氟乙烯以分散體形式加入。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征還在于所述聚四氟乙烯以細(xì)粉末形式加入。
4．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征還在于該方法中通過或借助超聲波輻射或劇烈攪拌或搖動進(jìn)行所述的混合。
5．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征還在于所述有機(jī)溶劑包括一種與水混溶的溶劑。
6．如權(quán)利要求5所述的方法，其特征還在于所述有機(jī)溶劑包括至少一種組分，該組分選自甲醇、乙醇、異丙醇、乙二醇、甘油或丙酮。
7．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征還在于所述有機(jī)溶劑是一種不與水混溶的溶劑。
8．如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述有機(jī)溶劑包括至少一種組分，該組分選自乙酸丁酯、溶劑石腦油、石腦油、或氟化合物溶劑。
全文摘要
一種制造用于氣體擴(kuò)散電極的反應(yīng)層材料或氣體原料層材料的方法,所述方法包括下列步驟:將不包括聚四氟乙烯的氣體擴(kuò)散電極原料分散至有機(jī)溶劑中,制備一分散體;在該分散體中加入聚四氟乙烯,制得一混合物;混合該混合物。該方法中,聚四氟乙烯以分散體或細(xì)粉末形式加入。
文檔編號C08J3/205GK1292578SQ0011997
公開日2001年4月25日 申請日期2000年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月30日
發(fā)明者古屋長一 申請人:古屋長一, 東亞合成株式會社, 三井化學(xué)株式會社, 鐘淵化學(xué)工業(yè)株式會社