本发明专利技术涉及一种用在电化电池中的多孔电极，包括载体和／或催化剂，该电极的特征在于包括两个或更多具有不同平均孔尺寸的层，在这些层中，具有最小平均孔尺寸的接触层与膜接触，而具有较大的平均孔尺寸的一个或更多支撑层连接到该接触层的另一侧。此外，本发明专利技术涉及一种制造这种电极的工艺以及包含这种电极的电化电池。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种可以用于以高差压差(differential pressure difference )工 作的电化电池中的电极，以及这种电极的制造和这种电极在这种电池中的使用。
技术介绍
电解工艺已经被了解很长时间了 ，在其工艺过程中可以使用电流从合适 化学成分的材料生成气体或者产生金属沉淀。例如，在存在合适的电解质的 情况下可以由合适电极上的电解从水中产生氢气和氧气。电解需要两个电极和至少一种电解质。电极连接到电解质。电解质是导 电的离子溶液或一些其他液体材料或固体材料。在电解工艺过程中发生电子 转移，其结果是所参与材料的氧化状态改变。得到电子的化学材料被还原， 而转移电子的化学材料被氧化。阳极是其上发生氧化的电极，而阴极是其上 发生还原的电极。(虽然，电极通常仅表示其上发生化学反应的表面，但在 本说明书中电极的定义包括该表面、支撑该表面的材料，以及在给定情况中 需要用来将支撑介质保持在一起的其他结构元件。)电解质之外的阳极和阴 极的端部之间电压的结果是电流流经该系统，也就是电子在阳极上转移，即 由于电压而发生氧化，以此方式释放的电子由阳极传送到阴极，在阴极由于 多余的电子而发生还原。在电解电池中发生电解。如果与电解相比发生相反的工艺，也就是氢气与氧气在电极上相互反应 并在此过程中生成电流，则这被称作燃料电池。我们说燃料电池的意思是一种装置或设备，它使得给定的可燃性材料和 氧化性材料相互反应，这种工艺的结果是，在为此目的所设计的装置(设备) 的元件上产生电势差。因此在电池中，由于受控电化氧化，燃料的主要能量 成分直接产生电流，并同时释放热能。与传统的产生直流电的元件相比，只 要确保燃料供给，燃料电池就可以工作。通过插入变流器(inverter),也可 以用燃料电池产生交流电。燃料电池的基本单元包括两个电极和电解质。在电池的工作中，氢在阳 极上反应而氧在阴极上反应。在催化剂的帮助下氢分子分解成质子和电子， 质子流经电解质而电子流经电极。以此方式产生的电流可以用于供给用电设 备。在催化剂的帮助下，到达阴极的电子与质子并与氧分子结合，从而生成 水作为最终产物。燃料电池也用在汽车工业和空间研究的最新进展中。燃料电池的众多优 势之一是不包含任何移动部分，对重力效应、宇宙辐射、热涨落不敏感，可 靠、稳定，氢和氧燃料重量轻且体积小，而且在燃料电池工作过程中不发出有害的材料。(SZI^CS , Mikl6s: A tiizel6anyag-celldk vdrhat6 szerepe az energiaszolgdltat&sban , Energiagazddlkod&s 2002/4 )。电解电池和燃料电池一起被称作电化电池。多个电化电池形成电化电池 系统，其产生的材料或电流一起形成该电化电池系统的产物。在电解的众多可能的实际应用当中，重要的是强调与产生氢气有关的工 艺和设备，这是因为周知这种简单化学成分的气体的众多工业应用，特别是 在化学工业中，特别是关于有机化学中的广泛的工艺反应，例如在制药工业 中(R.M. Machado， K.R. Heier, R.R. Broekhuis， Curr. Opin. Drug Discov. Dev., 4: 745， 2001 )。在这些工业分支中通常用到氢气，典型地是在称作氢化反 应的过程中。例如在典型的制药工厂的生产活动中，进行的所有合成反应的 大约10-20%是氢化反应(F. Roessler， Chimia， 50: 106, 1996)。在氢化 中，在合适材料比如铂的帮助下，氢原子被结合到给定的有机分子中。实现 反应时的压力越高，则氢化反应的产量的效率越高。用以生产高压氢气的各 种溶液已经被详细阐述。在包含氢离子(H+)的合适的溶液中，由于电压而 在阴极上产生的多余电子将氢离子还原，以此方式产生氢气(H2)。在专门 的文献中用于此目的的装置通常被称作氢电池。这样的氬电池确保了基于纳 米技术的新的氩化设备的氢供给，这在匈牙利专利申请No. P0401727以及基 于该申请做出的国际申请No. PCT/HU05/00046中描述(R. Jones, L. Godorhazy, G. Panka， D. Szalay， G. Dorman, L. Urge和F. Darvas,丄Comb. Chem., ASAPDOI: 10.1021/cc050107o， 2004; R.V. Jones, L. Godorhazy, G. Panka， D. Szalay, L. Urge, R Darvas, ACS Fall Poster, 2004; C. Spadoni, R. Jones， L. Urge和F. Darvas, Chemistry Today, Drug Discov. Sec. ， Jan/Febissue, 36-39, 2005 )。氢电池的 一般构造的特征在于电解质的功能是由固体或类似凝胶的导 电膜来实现的。该膜的另一个功能是分隔气体空间。已知有多种具有此特征 的膜，例如属于质子传导聚合物膜群组的膜。在氢电池中，在以电解将两个 水分子分解的过程中，产生一个氧分子和两个氢分子，因此在产生氢气的一 侧，由于材料的双倍数量，气压是产生氧气一侧的两倍。因此在电解过程中 出现的所产生气体的量的差异导致膜的两侧的显著的压差。电化电池的典型 特征是高气压和高气压差。本说明书标题中的差压差涉及在一个部分的两个 电极的空间中产生的气体所出现的压差，以及电池的内部空间和外部空间之 间出现的高压差。由导电材料制成的多孔构造的电极从两侧压向氢电池的膜。电极的主要 功能是将电流导向膜，因此重要的是电极是导电的并且确保电极与膜表面有 效的电接触。此外，电极的多孔性使其可能将水导向膜并允许产生的气体流 出。电极必须是机械稳定的，以经受由产生的气体引起的高压。电极的材料 必须在产生氧气的一侧是化学抗氧的。电极在载体上包含催化剂，比如铂、 钯、石墨、有机金属络合物等。由于电极必须耐受多种环境效应，已知有几 种涉及可以用于电化电池中的电极的专利技术。例如，在美国专利申请No. US06828056中描述了电极构造，其载体在 起阳极作用的情况中在电压值为1.5和4V之间没有被氧化，该载体包含金 刚石以及与催化剂一体化的质子传导材料。典型地，除了膜和电极之外，氢电池还包含水流入接头和流出接头、氢 气流出和电连接。在水流入在阳极侧的氢电池中，水(电解质的基本成分) 从阳极侧进入，即产生氧气的一侧，而产生的氧气与一些水一起从相同侧排 出。质子和其余的水流经质子交换膜并与产生氢气的阴极接触。水流入在阴 极侧的氬电池，与水流入在阳极侧的氬电池类似，也是已知的。开发氢电池的一个目的是突破限制压力增加的工艺极限。由于电极的多 孔性，事实上压向电极表面的膜位于球状突起(knobbed)的表面上。电池 中气压差越高，在膜的一侧孔上方的膜的表面部分以及与电极的固体颗粒接 触的表面部分之间出现的压差越高。因为在阴极上产生的气体(H2)的量是 在阳极上产生的气体(02)的量的两倍，所以阴极侧的气压将膜压向阳极。的构造中，在一定的压力值以上膜可能由于该不均勾的压力分本文档来自技高网...
【技术保护点】
用在电化电池中的多孔电极，包含载体和／或催化剂，其特征在于，所述多孔电极包括具有不同平均孔尺寸的两层或更多层，在这些层中，具有最小的平均孔尺寸的接触层（１１）与所述膜（２）接触，而具有较大的平均孔尺寸的一个或更多支撑层（１２）连接到所述接触层（１１）的另一侧。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：费伦克达瓦斯，丹尼尔萨莱，莱乔斯戈多哈齐，
申请(专利权)人：泰利斯内诺公司，
类型：发明
国别省市：HU[匈牙利]
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