專利名稱：氣體擴(kuò)散電極組件及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一些氣體擴(kuò)散電極組件，該組件包括氣體擴(kuò)散電極和與其粘合的金屬接頭、金屬鑲邊材料、樹脂鑲邊材料或連接結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還涉及這些電極組件的生產(chǎn)方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一些氣體擴(kuò)散電極組件，這些組件具有連接的金屬接頭、鑲邊材料或連接結(jié)構(gòu)，當(dāng)其用作氣體擴(kuò)散電極來電解氯化鈉時，它容易和電極底座連接并容易收集電子。本發(fā)明還涉及生產(chǎn)該電極組件的方法以及將銀材料結(jié)合到作為氣體擴(kuò)散電極一個組成部分的收集層片材上的方法。
在氯化鈉電解工業(yè)中，當(dāng)用氣體擴(kuò)散電極作為氧陰極時，常規(guī)方法是將電極和填料一起夾在電解槽框架之間來防止電解液或分解氣體從陰極部分的泄漏。
然而，實際應(yīng)用的電解槽采用尺寸為1.2m×2.4m的大的電極板作為陰極。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，大小為1m2或更大的電極板存在一些問題例如，很難獲得這種以單個電極板形式的大電極；由于氣體擴(kuò)散電極的機(jī)械強(qiáng)度低，它很難操作，因此容易因其自身重量而變形；很難僅通過其周邊將足夠的電荷提供給氣體擴(kuò)散電極。
已經(jīng)研究了關(guān)于將兩個或多個分開的小電極板連接到電極底座上的技術(shù)。該技術(shù)是采用一些氣體擴(kuò)散電極，其每個電極各具有伸出電極周邊的收集層絲網(wǎng)，用激光將絲網(wǎng)的伸出部分焊接到電極底座上，向絲網(wǎng)的焊接部分施加密封材料來密封氣體擴(kuò)散電極的周邊部分。
然而，上述技術(shù)是不切實際的，因為沒有一種密封材料能在高溫高濃度堿性蘇打水中長期穩(wěn)定工作，因此，長期操作后還是會有液體滲漏。液體滲漏不僅降低了電解性能，而且還導(dǎo)致電極壽命縮短。
所以，需要有一種消除液體滲漏的方法，即，一種能牢固結(jié)合于電解槽饋電裝置(feeder part)、容易和電解槽連接、且有助于收集電子和密封的氣體擴(kuò)散電極。
氣體擴(kuò)散電極和電解槽饋電裝置之間的結(jié)合部位，尤其是結(jié)合強(qiáng)度低的氣體擴(kuò)散電極部分，在高溫高濃度堿性蘇打溶液中長期操作后容易發(fā)生液體滲漏。因此，需要有一種將作為鑲邊材料的銀片材結(jié)合到氣體擴(kuò)散電極上的技術(shù)，特別是需要有一種使銀片材和收集層表面的銀材料更牢固結(jié)合的技術(shù)。
本發(fā)明的一個目的是提供一種氣體擴(kuò)散電極組件，該電極具有令人滿意的電極板可操作性，容易密封，沒有液體泄漏。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種制造該電極組件的方法。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種將氣體擴(kuò)散電極的一個組成物與銀材料結(jié)合的方法，以獲得電極性能長期穩(wěn)定且壽命長的氣體擴(kuò)散電極。
本發(fā)明的其它目的和效果將從下列描述中明顯看出。
本發(fā)明的上述目的通過提供下列一些氣體擴(kuò)散電極組件(1)至(8)和制造這些氣體擴(kuò)散電極組件的方法(9)至(16)來實現(xiàn)。
(1)一種氣體擴(kuò)散電極組件，它包括一個氣體擴(kuò)散電極；和與電極周邊部分結(jié)合的金屬鑲邊材料。
(2)根據(jù)(1)項所述的氣體擴(kuò)散電極，其中金屬鑲邊材料包含選自銀、銀合金、金、鉑和鈀的金屬或包含涂覆了任一種這些金屬的鎳或以鎳為基的合金。
(3)一種氣體擴(kuò)散電極組件，它包括一個氣體擴(kuò)散電極；和一個與電極結(jié)合的金屬接頭。
(4)根據(jù)上述(3)項所述的氣體擴(kuò)散電極組件，其中金屬接頭包含選自銀、銀合金、金、鉑和鈀的金屬或包含涂覆了任一種這些金屬的鎳或以鎳為基的合金。
(5)一種氣體擴(kuò)散電極組件，它包括一個氣體擴(kuò)散電極；和與電極周邊部分結(jié)合的樹脂鑲邊材料。
(6)根據(jù)上述(5)項所述的氣體擴(kuò)散電極，其中樹脂鑲邊材料包含氟樹脂或聚苯硫。
(7)一種氣體擴(kuò)散電極組件，它包括一個氣體擴(kuò)散電極；和一個連接結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括薄銀片和包含韌性金屬為基的補(bǔ)強(qiáng)材料的組合，該連接結(jié)構(gòu)和氣體擴(kuò)散電極的周邊部分結(jié)合。
(8)根據(jù)上述(7)項所述的氣體擴(kuò)散電極組件，其中補(bǔ)強(qiáng)材料包含選自鎳、不銹鋼和銅的金屬。
(9)一種生產(chǎn)氣體擴(kuò)散電極組件的方法，該方法包括使金屬鑲邊材料和氣體擴(kuò)散電極的一個周邊部分接觸，該電極由氣體擴(kuò)散電極的一些組成部件疊置而成，這些組成部件包括反應(yīng)層片材、進(jìn)氣層片材和收集層片材，該電極含有氟樹脂；和在從氟樹脂熔點至400℃的溫度下，用5千克/cm2或更高的壓力熱壓裝配件，使鑲邊材料和氣體擴(kuò)散電極結(jié)合。
(10)根據(jù)上述(9)項所述的方法，其中金屬鑲邊材料包含選自銀、銀合金、金、鉑和鈀的金屬或包含涂覆了任一種這些金屬的鎳或以鎳為基的合金。
(11)一種制造氣體擴(kuò)散電極組件的方法，該方法包括將金屬接頭疊置到氣體擴(kuò)散電極的一部分上，該電極由氣體擴(kuò)散電極的一些組成部件疊置而成，這些組成部件包括反應(yīng)層片材、進(jìn)氣層片材和收集層片材，該電極含有氟樹脂；和在從氟樹脂熔點至400℃的溫度下，用5千克/cm2或更高的壓力熱壓裝配件。
(12)根據(jù)上述(11)所述的方法，其中金屬接頭包含選自銀、銀合金、金、鉑和鈀的金屬或包含涂覆了任一種這些金屬的鎳或以鎳為基的合金。
(13)一種制造氣體擴(kuò)散電極組件的方法，該方法包括使一種銀材料和收集層片材結(jié)合；在結(jié)合前，將細(xì)的銀顆粒施加到收集板和銀材料至少一個的結(jié)合表面上；然后將該銀材料熱壓在收集層片材上。
(14)根據(jù)上述(13)所述的方法，該方法還包括使收集板和銀材料至少一個的結(jié)合表面變粗糙。
(15)根據(jù)上述(13)所述的方法，其中熱壓在200-400℃的溫度，壓力為5千克/cm2或更高的條件下進(jìn)行。
(16)一種制造氣體擴(kuò)散電極組件的方法，該方法包括將樹脂鑲邊材料疊置到氣體擴(kuò)散電極的反應(yīng)層和進(jìn)氣層中至少一層的周邊部分上；和在不低于樹脂熔點的溫度下以10千克/cm2或更高的壓力對裝配件進(jìn)行熱壓。


圖1是一個氣體擴(kuò)散電極的截面圖。
圖2是本發(fā)明氣體擴(kuò)散電極組件一個實施方案的截面圖。
圖3是通過焊接點與陰極底座焊接的電極組件的截面圖。
圖4是具有粗糙表面的界面的截面圖。
圖5是本發(fā)明氣體擴(kuò)散電極一個實施方案的截面圖，該電極有一個金屬接頭連接在其上面。
圖6顯示了圖5所示本發(fā)明實施方案的另一個例子。
圖7是本發(fā)明氣體擴(kuò)散電極組件的一個實施方案的截面圖，該電極具有樹脂鑲邊材料。
圖8是本發(fā)明的樹脂鑲邊的氣體擴(kuò)散電極相對于電極底座固定方式一個實例的截面圖。
圖9是本發(fā)明連接結(jié)構(gòu)一個實施方案的截面圖。
圖10是顯示兩個擴(kuò)散電極片用厚度小于氣體擴(kuò)散電極片的補(bǔ)強(qiáng)材料相互連接的截面圖。
圖11是顯示通過熱壓方法用補(bǔ)強(qiáng)材料連接的氣體擴(kuò)散電極片截面圖。
圖1是一個氣體擴(kuò)散電極的截面圖。氣體擴(kuò)散電極一個重要的組成部件是收集層。通常，氣體擴(kuò)散電極1由反應(yīng)層2、進(jìn)氣層3和收集層4組成。生產(chǎn)該氣體擴(kuò)散電極的方法包括將收集層4夾在反應(yīng)層片材5和進(jìn)氣層片材6之間，然后熱壓該裝配件使各組成部件結(jié)合。
氣體擴(kuò)散電極中的收集層是一層銀絲網(wǎng)、銀涂覆的鎳網(wǎng)、鍍銀的泡沫(foamed)鎳網(wǎng)等，它包埋在進(jìn)氣層內(nèi)。在氣體擴(kuò)散電極1中，銀絲網(wǎng)的表面已經(jīng)通過熱壓和碳黑與聚四氟乙烯的混合物(后稱“PTFE”)結(jié)合。
在本發(fā)明的具有金屬鑲邊材料的氣體擴(kuò)散電極組件中，金屬鑲邊材料覆蓋氣體擴(kuò)散電極的范圍宜為電極的周邊部分。其理由是，當(dāng)氣體擴(kuò)散電極支撐在電解槽框架上時，只有電極的周邊部分與電解槽框架接觸受力。由于這個原因，金屬鑲邊材料通常具有對應(yīng)于氣體擴(kuò)散電極周邊部分的框架形狀。然而，從組件結(jié)構(gòu)的角度或其它角度來看，金屬鑲邊材料可以排列成不覆蓋全部的周邊部分，而只是電極四邊中的兩邊。另外，金屬鑲邊材料的大小可以大于對應(yīng)于氣體擴(kuò)散電極周邊部分的框架形狀，即伸出氣體擴(kuò)散電極的四個邊。在這種情況下，當(dāng)氣體擴(kuò)散電極組件與電解槽連接時，鑲邊材料的那些伸出部分與電解槽的框架接觸，伸出部分就能接受將電極組件固定到電解槽上所施加的力，從而避免這個力作用于氣體擴(kuò)散電極的周邊部分(即作用于氣體擴(kuò)散電極本身)。因此減少了低強(qiáng)度氣體擴(kuò)散電極斷裂的問題。
金屬鑲邊材料宜具有這樣的形狀，其覆蓋在氣體擴(kuò)散電極上的部分應(yīng)盡可能小，因為用鑲邊材料覆蓋氣體擴(kuò)散電極的中央部分會導(dǎo)致電解面積減少。即，較佳的是覆蓋部分與氣體擴(kuò)散電極面積之比應(yīng)較小。
下面將說明本發(fā)明中具有金屬鑲邊材料的氣體擴(kuò)散電極。
圖2是本發(fā)明的氣體擴(kuò)散電極組件的一個實施方案的截面圖。該組件采用的氣體擴(kuò)散電極1與圖1所示的氣體擴(kuò)散電極1相同。在該組件中，銀絲網(wǎng)收集層4伸出進(jìn)氣層3一端的那部分已被折疊起來，覆蓋在反應(yīng)層2上。
在本發(fā)明中采用鑲邊材料7。例如，該鑲邊材料7從厚0.2毫米、每邊大小比氣體擴(kuò)散電極1大10毫米的銀片制得，在片材中央形成每邊長度比氣體擴(kuò)散電極1小大約10毫米的窗口。將具有窗口的該鑲邊材料7置于氣體擴(kuò)散電極1上，使得鑲邊材料7的部分(內(nèi)部部分)覆蓋在銀絲網(wǎng)4的折疊部分上(如圖2所示)。在250℃下以100千克/cm2的壓力(施加于覆蓋部分的壓力)熱壓所得的處于該狀態(tài)下的裝配件。這樣，框形鑲邊材料7與氣體擴(kuò)散電極1結(jié)合。從上述描述可以明顯看出，圖2所示組件中的周邊部分8具有5毫米的寬度，在此處進(jìn)行結(jié)合。該周邊部分8恰巧對應(yīng)于銀絲網(wǎng)4折疊覆蓋反應(yīng)層2的那一部分。
氣體擴(kuò)散電極1的收集層宜為銀絲網(wǎng)、多孔的銀材料、涂覆銀的鎳網(wǎng)、或鍍銀的多孔性鎳材料。用作鑲邊材料7的銀片厚度宜為0.05至0.3毫米。盡管希望該鑲邊材料是純銀，但是也可以采用各種銀合金，只要這些合金能耐受高溫高壓即可?？刹捎闷渌饘倮缃稹K和鈀，只要它們耐腐蝕并且可延展。還可采用鍍銀的鎳或鎳合金以及包銀的鎳片。這是因為鑲邊材料和氣體擴(kuò)散電極1之間插入軟銀絲網(wǎng)等使結(jié)合得以實現(xiàn)。
熱壓條件宜包括從所用氟樹脂熔點到400℃的溫度。不希望溫度低于200℃，因為所得結(jié)合強(qiáng)度低，同時也不希望溫度高于400℃，因為PTFE將開始分解。高壓是優(yōu)選的，因為壓力太低會導(dǎo)致結(jié)合強(qiáng)度太低。實用的壓力范圍大約為20至100千克/cm2。
待結(jié)合的鑲邊材料7可以具有框形，形成一個金屬框架，即，覆蓋氣體擴(kuò)散電極1的整個四個邊，或可以作為收集層結(jié)合到氣體擴(kuò)散電極的周邊部分上。
用激光可將該組件焊接到陰極底座(即電極底座9)上，從而可通過焊接點10牢牢地固定該組件。圖3是通過焊接點10焊接到陰極底座9上的電極組件的截面圖。除了激光焊接外，還可用其它方式來結(jié)合，例如電阻加熱壓粘、加熱壓粘或填縫技術(shù)。
下面將描述本發(fā)明中將作為氣體擴(kuò)散電極一個組成部分的收集層片材與鑲邊材料結(jié)合的方法。
當(dāng)氣體擴(kuò)散電極1的收集層片材4與銀片7結(jié)合時，將細(xì)小的銀顆粒8施加到銀片7的內(nèi)表面上。然后在200至400℃下用10千克/cm2或更高的壓力將銀片7熱壓到收集層片材4上。本發(fā)明者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種結(jié)合方法能通過細(xì)小銀顆粒所在界面使結(jié)合更牢固，這不僅顯著減少了液體滲漏出界面，而且還提高了電導(dǎo)性。在這種情況下，氣體擴(kuò)散電極的面不是指一個組成部堿(如其層的一部分)，而是指整個氣體擴(kuò)散電極。因此，本發(fā)明中的術(shù)語“氣體擴(kuò)散電極的組成部件”不僅指氣體擴(kuò)散電極層的一部分，而且還指整個氣體擴(kuò)散電極，并包括諸如結(jié)合于氣體擴(kuò)散電極的框架等部件。
電極底座9的周邊部分11的結(jié)合表面與氣體擴(kuò)散電極1直接結(jié)合，作為氣體擴(kuò)散電極1的一個組成部件，該結(jié)合表面已經(jīng)先用噴砂處理糙化并鍍上一層銀(見圖3)。
圖4的截面圖描述了具有糙化表面的界面。在用作氣體擴(kuò)散電極1組成部件的鎳片4結(jié)合銀片7之前，使其具有粗糙面9。利用其錨位效應(yīng)能使結(jié)合更牢。
下面是在處理收集層片材時的一種特殊結(jié)合方法。將收集層片材浸在直徑約為1微米的銀顆粒8的乙醇淤漿中，然后干燥，獲得其上粘附有細(xì)銀顆粒8的收集層片材4。還可用噴霧來施加并粘附細(xì)銀顆粒。分散介質(zhì)最好是能完全揮發(fā)的介質(zhì)，例如水或醇。當(dāng)已經(jīng)加入表面活性劑等時，可以采用這樣的方法，該方法包括將收集層片材夾在反應(yīng)層片材和進(jìn)氣層片材之間，冷壓使它們結(jié)合在一起，隨后除去表面活性劑等，然后再熱壓此聯(lián)合的結(jié)構(gòu)，制得一個電極。細(xì)銀顆粒8的粒徑宜為10-0.1微米，可以是球形、板形或線形。
為了獲得更牢固的結(jié)合，宜在細(xì)銀顆粒8將在的界面(即在氣體擴(kuò)散電極和銀材料(如銀片7)中至少一個的表面)上產(chǎn)生一個粗糙面，如圖4所示。結(jié)合表面上粗糙度的形成使得細(xì)銀顆粒能進(jìn)入糙化材料的表面凹陷內(nèi)，該結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生錨定效應(yīng)，獲得牢固的結(jié)合。銀和鎳片的結(jié)合可這樣來實現(xiàn)使鎳片的表面變粗糙，將細(xì)銀顆粒8施加于其上，再將銀顆粒熱壓到鎳片上。
熱壓條件宜包括200℃到400℃的溫度。不希望溫度低于200℃，因為所得結(jié)合強(qiáng)度太低，同時也不希望溫度高于400℃，因為PTFE將開始分解。高壓是優(yōu)選的，因為壓力太低會導(dǎo)致結(jié)合強(qiáng)度太低。實用的壓力范圍大約為20至100千克/cm2。
下面將描述本發(fā)明的具有連接結(jié)構(gòu)的氣體擴(kuò)散電極組件。
在制造大電極時，有一個問題是結(jié)合部分中的薄銀片由于連接部分長度增加而強(qiáng)度不夠。為了提高該薄銀片的強(qiáng)度，可用鎳、不銹鋼或其它材料作為補(bǔ)強(qiáng)物。
在本發(fā)明中采用了一個連接結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括一種連接補(bǔ)強(qiáng)物，它具有優(yōu)秀的形狀保持性和令人滿意的可操縱性，例如用銀涂覆剛性和韌性的金屬基材(如鎳)獲得的補(bǔ)強(qiáng)物；以及與該補(bǔ)強(qiáng)物相連的連接用薄銀片。涂覆在鎳基材上的銀是涂覆層，其目的是使薄銀片結(jié)合連接到鎳基材上。
圖9是用來相互連接氣體擴(kuò)散電極片的連接結(jié)構(gòu)的截面圖。整個連接結(jié)構(gòu)19的組成如下補(bǔ)強(qiáng)物20，它是包銀的鎳材料，它包含厚0.5毫米、寬5毫米的鎳基材21以及包覆鎳基材21的厚0.05毫米的銀材料22；以及連接用的薄銀片7。
具體地說，連接補(bǔ)強(qiáng)物19所具有的結(jié)構(gòu)是這樣形成的將補(bǔ)強(qiáng)物20的上下面夾在兩片厚0.1毫米、寬15毫米的連接用薄銀片7之間，從上下兩面熱壓裝配件，使銀片7和補(bǔ)強(qiáng)物20結(jié)合，形成邊緣部分。這樣，連接用薄銀片7形成的邊緣部分以對于補(bǔ)強(qiáng)物20呈直角地延伸，形成了具有H形截面的連接結(jié)構(gòu)19。邊緣部分沒有特別的限制，只要厚度各自為0.1毫米的連接用薄銀片7被連接成伸出補(bǔ)強(qiáng)物20的上下面大約10毫米，形成字母“U”的形狀。
從耐腐蝕角度出發(fā)，補(bǔ)強(qiáng)物20的基材宜為鎳或不銹鋼。然而，基材也可由本身耐腐蝕性稍稍不足的材料(如銅)制成，只要該基材的整個表面被銀材料完全涂覆即可。盡管包銀的鎳材料、鍍銀的鎳材料等是最佳的，但是鎳合金也是較佳的。
當(dāng)用結(jié)構(gòu)19將氣體擴(kuò)散電極片相互連接在一起時，連接可用下列方式來實現(xiàn)。將連接用薄銀片7的一個伸出部分(例如左上部分)(它和補(bǔ)強(qiáng)物20一起形成了橫放的“H”形)向上彎成如圖9虛線所示，以提高上下伸出部分之間的距離。將一個氣體擴(kuò)散電極片的邊緣部分放在用于連接的薄銀片7之間所得的擴(kuò)大空間內(nèi)，將薄銀片的上彎部分向下彎到原來的位置。這樣，該氣體擴(kuò)散電極片的邊緣部分被夾在用于連接的薄銀片7之間。在250℃和50千克/cm2下熱壓該裝配件，結(jié)合于銀片7，形成氣體擴(kuò)散電極片用的銀框架。當(dāng)所有這些氣體擴(kuò)散電極片均被壓制時，施加的壓力首先集中于連接部分上，然后對整個裝配件進(jìn)行壓制。這樣就獲得了一個包含緊密連接的一些氣體擴(kuò)散電極片的平的氣體擴(kuò)散電極。若只對氣體擴(kuò)散電極片之間的連接部分進(jìn)行熱壓，氣體擴(kuò)散電極容易變形。通過均勻地施加壓力可以防止變形。
熱壓溫度宜從200℃到400℃。不希望溫度低于200℃，因為所得結(jié)合強(qiáng)度太低，同時也不希望溫度高于400℃，因為PTFE將開始分解。熱壓時宜采用較高的壓力，因為壓力太低會導(dǎo)致結(jié)合強(qiáng)度太低。然而，也不希望壓力太高，因為其結(jié)果將是電極結(jié)構(gòu)改變，電極性能降低。熱壓壓力的實用范圍大約為20至100千克/cm2。
由氣體擴(kuò)散電極片相互結(jié)合獲得的氣體擴(kuò)散電極可利用激光焊接或點焊通過其連接部分牢牢固定在電極底座、饋電肋(feed rib)、電解槽框架上。
圖10的截面圖顯示了用厚度小于氣體擴(kuò)散電極片1的包銀鎳材料(補(bǔ)強(qiáng)物20)相互連接兩個氣體擴(kuò)散電極片1的方法。
用作為補(bǔ)強(qiáng)物20的包銀鎳材料置于下面的連接用薄銀片7上。在該薄銀片7上還放置了兩個氣體擴(kuò)散電極片1的邊緣部分，使邊緣部分分別接觸補(bǔ)強(qiáng)物20的兩側(cè)。將厚度為0.1毫米的另一個薄銀片7置于這兩個氣體擴(kuò)散電極片1的邊緣部分上，熱壓該裝配件。此時，壓力施加在補(bǔ)強(qiáng)物20的正上方，因此，上面那塊連接用薄銀片7與初始階段中的補(bǔ)強(qiáng)物20結(jié)合(如圖11所示)。
隨后，隨著熱壓的進(jìn)行，氣體擴(kuò)散電極的邊緣部分由于壓力變成和補(bǔ)強(qiáng)物20幾乎一樣的厚度。因此，包銀的鎳材料、連接用薄銀片7以及氣體擴(kuò)散電極片1被結(jié)合在一起，形成了聯(lián)合的結(jié)構(gòu)。
利用包含高強(qiáng)度鎳材料的補(bǔ)強(qiáng)物20和連接用薄銀片7的組合，電極片1能通過長的連接部分相互連接，就容易制得一個大的氣體擴(kuò)散電極。通過將電極的金屬部分焊接到(例如)電解槽的饋電肋上，就能制造出容易收集電子的電解槽。
下面將描述本發(fā)明的結(jié)合有金屬接頭的氣體擴(kuò)散電極裝配件。
圖5是本發(fā)明中結(jié)合有金屬接頭的氣體擴(kuò)散電極組件一個實施方案的截面圖。該組件包括具有多層結(jié)構(gòu)的氣體擴(kuò)散電極1，該多層結(jié)構(gòu)包括收集層(為銀絲網(wǎng))4、反應(yīng)層2和進(jìn)氣層3；以及金屬接頭12，該接頭各為銀圓片(直徑為10毫米；厚度為0.2毫米)，它通過在260℃、80千克/cm2的區(qū)域壓力(施加到圓片所覆蓋的區(qū)域上的壓力)下的熱壓結(jié)合到氣體擴(kuò)散電極1上下表面的一個角上。
圖6的截面圖描述了這樣一個實施方案，它包括具有通孔13的氣體擴(kuò)散電極1以及通過熱壓結(jié)合到電極1上的金屬接頭12。通孔13的直徑為5毫米，它們分布在氣體擴(kuò)散電極1中。將銀圓片(金屬接頭12)覆蓋在通孔13上，以相同方式熱壓來固定之。金屬接頭12可以置于氣體擴(kuò)散電極1的上面或下面，例如保持水平。金屬接頭12不必是板狀的，例如可以是具有邊緣的針形。金屬接頭12的形狀可以改變成任何所需的形狀，例如圓形或矩形。
熱壓條件包括從所用氟樹脂熔點到400℃的溫度。較佳的溫度范圍例如是200至400℃。不希望壓制溫度低于200℃，因為所得結(jié)合強(qiáng)度低，同時也不希望溫度高于400℃，因為PTFE將開始分解。壓制壓力宜為5千克/cm2或更高，因為壓力太低會導(dǎo)致結(jié)合強(qiáng)度太低。實用的壓力范圍大約為20至100千克/cm2。
與氣體擴(kuò)散電極1結(jié)合的金屬接頭12可以通過激光焊接、點焊或螺釘牢固固定在電極底座上。
下面將描述本發(fā)明具有樹脂鑲邊材料的氣體擴(kuò)散電極組件。
將樹脂片材與氣體擴(kuò)散電極的周邊部分連接，所得組件通過作為鑲邊材料的樹脂片材支撐在電解槽框架上，此時，該鑲邊材料就起密封部分的作用。這樣，氣體擴(kuò)散電極固定到電解槽框架上時，免得電極的一個周邊部分直接夾在電解槽框架之間。
使樹脂片材與氣體擴(kuò)散電極接觸，在不低于樹脂片材熔點的溫度以及10千克/cm2或更高的壓力條件下，將樹脂片材的接觸面熱壓到電極上，從而使樹脂片材牢固結(jié)合于氣體擴(kuò)散電極上。其上結(jié)合有樹脂片的氣體擴(kuò)散電極具有令人滿意的可操作性。當(dāng)所用的電極底座中有預(yù)先形成的用于配合的合適溝槽時，在裝配時有部分樹脂片材和填料一起擠入溝槽中，能幾乎完全防止液體滲漏。當(dāng)兩個或多個氣體擴(kuò)散電極與較大的電極底座連接時，通過將各氣體擴(kuò)散電極的收集層絲網(wǎng)焊接到電極底座上，然后將連接于各氣體擴(kuò)散電極上面的樹脂鑲邊材料相互連接，就可獲得幾乎完美的密封。
采用的樹脂片材14(例如PTFE片材)其厚度為0.05毫米，每邊長度比氣體擴(kuò)散電極大大約10毫米。在PTFE片材中央形成每邊長度比氣體擴(kuò)散電極小大約10毫米的窗口。將具有窗口的該P(yáng)TFE片材14置于反應(yīng)層2上。在350℃和50千克/cm2的區(qū)域壓力(施加于片層覆蓋部分的壓力)下熱壓所得裝配件。這樣，由PTFE片材構(gòu)成的框架與氣體擴(kuò)散電極1結(jié)合(圖7)。該片材的厚度宜為大約0.05毫米。不希望片材厚度太小，因為這樣片材強(qiáng)度就不夠。另一方面，不希望片材厚度為0.2毫米或更大，因為這種厚度的片材不能適應(yīng)片材與氣體擴(kuò)散電極之間熱膨脹系數(shù)的差別，結(jié)果會在其結(jié)合氣體擴(kuò)散電極1的部分發(fā)生變形。
樹脂片材14不一定由單層組成，其形狀也沒有特別限制，只要它是板狀框形即可。從這個角度出發(fā)，樹脂片材14可以不通過加工一個單層來形成，而是通過將四條細(xì)長片材的端部相互結(jié)合在一起形成具有給定大小的框形。
盡管較佳的樹脂片材14是實心片材，但是用多孔性片材(如GORE-TEX)也可能很適宜。在多孔性片材(如GORE-TEX)的情況下，其厚度可以高達(dá)0.2毫米或更大，較佳的范圍是0.02-0.3毫米。
樹脂片材14的材料例子包括氟樹脂。氟樹脂的例子包括聚四氟乙烯、聚四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯/六氟丙烯共聚物、聚偏1，1-二氟乙烯、聚四氟乙烯/乙烯共聚物、和聚氯三氟乙烯/乙烯共聚物。除了這些氟樹脂外，具有耐熱性和耐化學(xué)性的其它樹脂，如聚丙烯、PPS和PES也可用作結(jié)合在氣體擴(kuò)散電極上的樹脂片材材料。
為了增強(qiáng)導(dǎo)電性，銀絲網(wǎng)、銀片、鍍銀的鎳材料、包銀的鎳材料等都可以和樹脂片材一起同時壓制結(jié)合。
熱壓條件根據(jù)所用樹脂片材料的熔點或多層結(jié)構(gòu)中所含氟樹脂的熔點而不同。然而，壓制溫度通常較佳的范圍為150℃至400℃。不希望壓制溫度太高，因為待結(jié)合到氣體擴(kuò)散電極上的(例如)PTFE片材會開始分解。用于熱壓的溫度和壓力根據(jù)各個樹脂的可流動性來決定。壓制壓力的實用范圍大約為10至100千克/cm2。
待結(jié)合的樹脂框架可能具有覆蓋氣體擴(kuò)散電極1的整個周邊的形狀。銀片可以夾在部分氣體擴(kuò)散電極1的組成層之間作為收集層。
下面將更詳細(xì)地描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不應(yīng)被理解成局限于這些實施例。
實施例1在200重量份(后文的份數(shù)均用重量表示)的4％(重量)(后文的百分?jǐn)?shù)均用重量表示)的TRITONX-100(表面活性劑)中加入2份疏水性碳黑(Denka Black；平均粒徑為390，由Denki Kagaku Kogyo K.K.生產(chǎn))。攪拌所得混合物，使碳黑分散。用超聲分散器(BRANSON生產(chǎn)；500W)處理該碳黑分散液5分鐘并用水冷卻，以進(jìn)一步分散碳黑。結(jié)果，該分散液中的顆粒分散成平均粒徑為1.6微米。在該分散液中加入10份銀溶膠(Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K.生產(chǎn)的試驗產(chǎn)品；平均粒徑為0.1微米)。攪拌該混合物使其勻化。然后，加入1.5份PTFE分散液D-1(平均粒徑為0.3微米；由Daikin Industries，Ltd.生產(chǎn))并攪拌該混合物使其均勻。在分散液中加入300份異丙醇，以引起自組織化。過濾所得混合物，獲得用于形成反應(yīng)層的材料。
用輥壓法制成包含進(jìn)氣層3a與重疊在其上的反應(yīng)層2的片層(見圖2)。在80℃干燥該片層3小時后，用乙醇萃取器除去表面活性劑。然后80℃干燥片層5小時，獲得反應(yīng)層/氣體擴(kuò)散層的片層。將該反應(yīng)層/氣體擴(kuò)散層的片層切成11厘米×21厘米的矩形形狀。
以相同方式從疏水性碳黑以及PTFE(40％)制成進(jìn)氣層片材3b，將其切成同樣大小。將纖維直徑為0.1毫米的50目銀絲網(wǎng)切成12厘米×22厘米的矩形形狀。將反應(yīng)層/氣體擴(kuò)散層片層、銀絲網(wǎng)4和進(jìn)氣層片層3b以圖1所示的次序疊置起來，在350℃下以50千克/cm2壓制該裝配件60秒，獲得氣體擴(kuò)散電極1。將伸出氣體擴(kuò)散電極1周邊的銀絲網(wǎng)4部分向反應(yīng)層2的一面彎曲。
從厚0.2毫米的13厘米×23厘米矩形銀片中切下大小為10厘米×20厘米的內(nèi)部，制得用作鑲邊材料7的銀片框架，銀片的周邊部分保持寬度為1.5厘米。將該銀框架層疊到氣體擴(kuò)散電極1的周邊部分8上。用100千克/cm2的區(qū)域壓力以及260℃的溫度熱壓該裝配件的層疊部分，獲得其上連接有銀框架的氣體擴(kuò)散電極組件。該組件具有圖2所示的截面。
隨后，通過激光焊接將上述所得氣體擴(kuò)散電極組件固定到電極底座9上。這樣，就獲得了一個電極組件，其中氣體擴(kuò)散電極結(jié)合到電極底座9的框架上(如圖3所示)。
經(jīng)確定，該電極組件沒有液體滲漏，并能穩(wěn)定地用于電解。用該電極組件作為氧陰極進(jìn)行氯化鈉的電解。結(jié)果，在90℃、32℃ NaOH和30A/dm2的條件下獲得1.97V槽電壓。
實施例2在實施例1中，通過熱壓產(chǎn)生氣體擴(kuò)散電極1，然后結(jié)合到銀片7上(采用術(shù)語“銀片7”是因為“銀片”在這里用作鑲邊材料)。然而，在本實施例中，銀鑲邊的氣體擴(kuò)散電極組件是這樣獲得的將反應(yīng)層/進(jìn)氣層片材、作為收集層7的銀絲網(wǎng)、銀片7以及進(jìn)氣層片材3b以該次序?qū)盈B起來，在350℃下以50千克/cm2壓制該裝配件60秒。用該電極組件作為氧陰極進(jìn)行氯化鈉的電解。結(jié)果，在90℃、32％NaOH和30A/dm2的條件下獲得1.96V的槽電壓。
本實施例產(chǎn)生的電極組件具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中鑲邊材料被插入進(jìn)氣層片材3a和進(jìn)氣層片材3b之間。
實施例3從厚0.2毫米的13厘米×23厘米矩形銀片中切下大小為10厘米×20厘米的內(nèi)部，使銀片的周邊部分保持寬1.5厘米的狹長條帶形狀，制得銀框架。用實施例1的相同方法獲得大小為11.5厘米×21.5厘米的氣體擴(kuò)散電極，其中銀絲網(wǎng)的周邊部分已經(jīng)向反應(yīng)層側(cè)彎曲。將細(xì)的銀顆粒施加到銀絲網(wǎng)彎曲周邊部分的表面上。將上述所得銀框架疊加于其上。在100千克/cm2的區(qū)域壓力和260℃下對層疊部分進(jìn)行熱壓，獲得有銀框架的氣體擴(kuò)散電極。
銀框架和氣體擴(kuò)散電極之間的電阻很低，只有未插入細(xì)銀顆粒的對應(yīng)常規(guī)組件電阻的大約一半。上述所得組件中銀框架的剝離強(qiáng)度約為未插入細(xì)銀顆粒組件中銀框架剝離強(qiáng)度的1.6倍。
實施例4用#1,200碳化硅粉噴砂處理有待結(jié)合氣體擴(kuò)散電極的鎳制電極底座表面，使該表面拋光。在該噴砂過的表面上鍍上厚2微米的銀層。用細(xì)銀顆粒涂覆在所得銀層的粗糙表面上。然后，將厚0.1毫米的銀片以230℃和50千克/cm2的條件壓在銀層上60秒，使銀片和電極底座結(jié)合。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)降低常規(guī)的熱壓溫度20至30℃就可獲得相同的拉伸強(qiáng)度。
另外，還用細(xì)銀顆粒涂覆經(jīng)拋光但未鍍銀的鎳表面，在380℃和200千克/cm2下將厚0.2毫米的銀片壓在鎳表面上為時60秒，以使銀片和該鎳表面結(jié)合。結(jié)果，確定銀片具有足夠的結(jié)合強(qiáng)度。
實施例5將實施例1所述方法獲得的反應(yīng)層/進(jìn)氣層片材切成與該實施例相同的大小。將實施例1所述相同方法獲得的進(jìn)氣層片材層疊于其上，以相同方式壓制該裝配件，獲得一個電極。
將伸出氣體擴(kuò)散電極周邊的那部分銀絲網(wǎng)向反應(yīng)層側(cè)彎曲。在產(chǎn)生的氣體擴(kuò)散電極中，以長度和寬度方向上間隔5厘米的距離形成一些直徑為5毫米的孔。將厚0.2毫米、直徑為1厘米、且在其一邊中央有突起物的銀接頭裝配到孔內(nèi)。
用厚0.2毫米、寬1厘米的銀帶形成內(nèi)部有30厘米×120厘米窗口的銀框架。將該銀框架層疊在氣體擴(kuò)散電極上，在50千克/cm2的壓力和300℃的溫度下熱壓所得裝配件，獲得具有銀框架和銀接頭的氣體擴(kuò)散電極。
隨后，將周邊的銀框架和銀接頭激光焊接到電極底座上，從而使氣體擴(kuò)散電極與電極底座結(jié)合。通過將一些這樣的電極并排焊接到電極底座上，可以獲得更大的電極。
經(jīng)確定，上述產(chǎn)生的電極組件不會發(fā)生液體滲漏，能穩(wěn)定地用于電解。用該電極組件作為氧陰極進(jìn)行氯化鈉的電解。結(jié)果，在90℃、32％NaOH和30A/cm2的條件下獲得1.98V的槽電壓。
氣體擴(kuò)散電極和銀接頭能牢固地結(jié)合在電極底座上，不會引起液體或氣體泄漏。因此，可以通過銀接頭來連接氣體擴(kuò)散電極和電極底座以及饋電裝置。
已經(jīng)結(jié)合到電極底座或電解槽上的銀接頭能通過激光焊接、電阻加熱壓粘、填縫等方式固定到饋電裝置上。因此，獲得了非常穩(wěn)定的氧陰極，當(dāng)其與電解槽連接并用于長時間進(jìn)行電解時，它能使電解在低的饋電電阻下進(jìn)行而沒有液體滲漏。
實施例6在含4％ TRITONX-100(表面活性劑)的200份水中加入7份親水性碳黑(AB-12；平均粒徑為390；由Denki Kagaku Kogyo K.K.生產(chǎn))。攪拌所得混合物10分鐘，以分散親水性碳黑。在其中加入3份疏水性碳黑(第6號；平均粒徑為490；由DenkiKagaku Kogyo K.K.生產(chǎn))。攪拌所得混合物10分鐘，以分散疏水性碳黑。在該分散液中加入4份銀溶膠(Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K.生產(chǎn)的試驗產(chǎn)品；平均粒徑為0.1微米)。攪拌勻化該混合物。另外，再在其中加入4份PTFE分散液D-1(平均粒徑為0.3微米；由Daikin Industries，Ltd.生產(chǎn))，攪拌勻化該混合物。在含有PTFE的分散液中加入300份異丙醇，使其自組織化。過濾所得混合物，獲得用于形成反應(yīng)層的材料。
用下列方法制備用于形成進(jìn)氣層的材料。在含有4％ TRITONX-100(表面活性劑)的200份水中加入6份疏水性碳黑(第6號；平均粒徑為490；由Denki KagakuKogyo K.K.生產(chǎn))。攪拌所得混合物，以分散疏水性碳黑。另外，在其中加入4份PTFE分散液D-1(平均粒徑為0.3微米；由Daikin Industries，Ltd.生產(chǎn))，攪拌該混合物混合之。在該分散液中加入200份異丙醇，以引起自組織化。
用這樣獲得的物質(zhì)，以下列方式獲得如圖7所示的樹脂鑲邊的氣體擴(kuò)散電極。用與實施例1相同的輥壓方法制成包含進(jìn)氣層3a和反應(yīng)層2的片材。在80℃干燥該片材3小時后，用乙醇萃取器除去表面活性劑。然后在80℃干燥該片材5小時，獲得反應(yīng)層/進(jìn)氣層的片材。將如此獲得的兩層片材切成11厘米×21厘米的矩形。
將用相同方法另行制得的進(jìn)氣層片材3b切成相同的大小。將纖維直徑為0.1毫米的50目銀絲網(wǎng)4切成12厘米×22厘米的矩形。
將兩層的片材、銀絲網(wǎng)4和進(jìn)氣層片材3b按該次序?qū)盈B起來，用50千克/cm2和350℃的條件熱壓該裝配件60秒，獲得其中部分銀絲網(wǎng)4伸出進(jìn)氣層片材3周邊的氣體擴(kuò)散電極1。
從厚0.05毫米、13厘米×23厘米矩形PTFE片材中切出大小為10厘米×20厘米的內(nèi)部，使PTFE片材的周邊部分保留1.5厘米的寬度。這樣，產(chǎn)生了大小比氣體擴(kuò)散電極大且部分覆蓋氣體擴(kuò)散電極部分的PTFE框架。隨后，將PTFE框架置于氣體擴(kuò)散電極之上，使得PTFE框架沿其整個周邊均勻地伸出氣體擴(kuò)散電極的四周。在50千克/cm2的壓力(施加于疊加部分的壓力)和340℃的溫度下熱壓該裝配件。這樣，獲得了有樹脂邊緣的氣體擴(kuò)散電極，其中PTFE框架(樹脂片14)部分伸出進(jìn)氣層片材3的周邊，具有如圖7所示的結(jié)構(gòu)。
圖8是上述所得有樹脂鑲邊的氣體擴(kuò)散電極1固定在電極底座(陰極底座)9上的一個部分的例子的截面圖。
將電極底座9置于饋電肋15的上端。在電極底座9上平面排列氣室多孔材料16。電極底座9有一個在相鄰氣室多孔材料16之間預(yù)先形成的深5毫米、寬3毫米的用于配合的溝槽17。在氣室多孔材料16上疊置氣體擴(kuò)散電極1。對于每個氣體擴(kuò)散電極，將PTFE框架(樹脂片材14)伸出進(jìn)氣層片材3周邊的那部分與銀絲網(wǎng)4的伸出部分置入溝槽17中。再將直徑為3毫米的柱狀填料18擠入溝槽17內(nèi)。這樣，就將氣體擴(kuò)散電極1固定在電極底座9上。
由于柱狀填料有彈性，因此獲得了防水密封性，消除了液體滲漏。由于銀絲網(wǎng)4和電極底座9基本上相互表面接觸，因此電極組件的電阻降低至可忽略的水平。
用該電極組件作為氧陰極來電解氯化鈉。結(jié)果，在90℃、32％NaOH和30A/dm2的條件下獲得2.05V的槽電壓。經(jīng)確定該電極組件沒有液體滲漏并能穩(wěn)定地用于電解。
在本實施例中顯示了采用電極底座9的電極組件，該電極底座具有用于配合的溝槽17以及擠入溝槽17內(nèi)的柱狀填料18。然而，并不需要總是形成用于配合的溝槽17。
實施例7制成具有字母“H”形的連接結(jié)構(gòu)19(如圖9所示)，用包銀的鎳材料作為補(bǔ)強(qiáng)物20，該包銀鎳材料是由厚0.5毫米、寬5毫米的鎳基材21以及覆蓋該鎳基材的厚0.05毫米銀材料22組成。厚0.1毫米、寬15毫米的兩片連接用薄銀片7已經(jīng)通過250℃下10千克/cm2的熱壓分別結(jié)合到補(bǔ)強(qiáng)物20的上下面上。邊緣上采用的連接結(jié)構(gòu)通過將厚0.1毫米、寬10毫米的連接用薄銀片材7壓合到補(bǔ)強(qiáng)物20的上下面形成字母“U”形來制得。
制成三個氣體擴(kuò)散電極片，每一片采用厚0.7毫米、大小為15厘米×23厘米的銀絲網(wǎng)作為收集層。這些電極片并排排列。相鄰的電極片用H形連接結(jié)構(gòu)1來連接，而U形連接結(jié)構(gòu)1則固定在外側(cè)氣體擴(kuò)散電極片的外緣上。在260℃的溫度和50千克/cm2的壓力下熱壓所得裝配件，獲得大小為15厘米×70厘米的電極。該電極能用作氯化鈉電解用的離子交換膜型電解槽中的單電極板。氯化鈉能夠穩(wěn)定地進(jìn)行電解。
金屬鑲邊材料能牢固結(jié)合在氣體擴(kuò)散電極的周邊部分上而不引起液體或氣體滲漏。因此可以將該氣體擴(kuò)散電極通過鑲邊材料固定到電極底座或饋電裝置上。因此，可以采用普通技術(shù)進(jìn)行金屬加工。即，可采用激光焊接、電阻加熱壓粘合、加熱壓粘合、填縫等技術(shù)將金屬鑲邊的氣體擴(kuò)散電極固定到結(jié)合于電極底座或電解槽上的饋電裝置上。另外，可以獲得一個穩(wěn)定的氧陰極，當(dāng)該陰極和電解槽連接并用來長時間電解時，能獲得低的饋電電阻，且沒有液體滲漏。
當(dāng)用細(xì)銀顆粒來結(jié)合氣體擴(kuò)散電極與作為鑲邊材料的銀片時，該氣體擴(kuò)散電極能更牢固地結(jié)合在銀片材上。因此，所得電極組件具有顯著改善的可操作性。特別是，預(yù)先使至少一個結(jié)合表面糙化可有效地降低電阻并改善電解性能，因為細(xì)銀顆粒滲入電極的內(nèi)部。
另外，利用本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)，氣體擴(kuò)散電極容易相互連接，因此能獲得大的氣體擴(kuò)散電極。這種連接結(jié)構(gòu)還在饋入電流方面很有效，能通過激光焊接、電阻加熱壓粘、填縫等技術(shù)固定到結(jié)合于電解槽的饋電裝置上。
具有金屬接頭的氣體擴(kuò)散電極在氣體擴(kuò)散電極和金屬接頭之間具有高的結(jié)合強(qiáng)度?？梢匝b許多金屬接頭，以增強(qiáng)導(dǎo)電性。這種氣體擴(kuò)散電極能通過金屬接頭牢固地連接在電極底座等上，因此容易與例如電解槽連接。結(jié)果，獲得了一個穩(wěn)定氧陰極，即使用其進(jìn)行長時間電解，也能獲得低的饋電電阻，且沒有液體滲漏。
用作鑲邊材料的樹脂片材可以牢固結(jié)合在氣體擴(kuò)散電極的周邊部分而不引起液體或氣體滲漏。由于柔軟的、拉伸強(qiáng)度高的樹脂片材的周邊部分伸出到氣體擴(kuò)散電極的周邊以外，因此可用諸如卷曲和填縫的技術(shù)來固定電極。另外，通過這種氣體擴(kuò)散電極的樹脂片材與另一電極的樹脂片材熔融粘合，容易制得更大的電極。利用這種方法，可以完全防止液體滲漏。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參照其特定實例作了詳細(xì)的描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然能在不脫離其精神和范圍下作各種變化和改動。
權(quán)利要求
1.一種氣體擴(kuò)散電極組件，該包含一個氣體擴(kuò)散電極；和結(jié)合在電極周邊部分上的金屬鑲邊材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所示的氣體擴(kuò)散電極組件，其中金屬鑲邊材料包含選自銀、銀合金、金、鉑和鈀的金屬或包含涂覆了任一種這些金屬的鎳或以鎳為基的合金。
3.一種氣體擴(kuò)散電極組件，它包括一個氣體擴(kuò)散電極；和一個與電極結(jié)合的金屬接頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體擴(kuò)散電極組件，其中金屬接頭材料包含選自銀、銀合金、金、鉑和鈀的金屬或包含涂覆了任一種這些金屬的鎳或以鎳為基的合金。
5.一種氣體擴(kuò)散電極組件，它包括一個氣體擴(kuò)散電極；和與電極周邊部分結(jié)合的樹脂鑲邊材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣體擴(kuò)散電極，其中樹脂鑲邊材料包含氟樹脂或聚苯硫。
7.一種氣體擴(kuò)散電極組件，它包括一個氣體擴(kuò)散電極；和一個連接結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括薄銀片和包含韌性金屬為基的補(bǔ)強(qiáng)材料的組合，該連接結(jié)構(gòu)和氣體擴(kuò)散電極的周邊部分結(jié)合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體擴(kuò)散電極組件，其中補(bǔ)強(qiáng)材料包含選自鎳、不銹鋼和銅的金屬。
9.一種制造氣體擴(kuò)散電極組件的方法，該方法包括使金屬鑲邊材料和氣體擴(kuò)散電極的一個周邊部分接觸，該電極由氣體擴(kuò)散電極一些組成部件疊置而成，這些部件包括反應(yīng)層片材、進(jìn)氣層片材和收集層片材，該電極含有氟樹脂；和在從氟樹脂熔點至400℃的溫度下，用5千克/cm2或更高的壓力熱壓裝配件，使鑲邊材料和氣體擴(kuò)散電極結(jié)合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中金屬鑲邊材料包含選自銀、銀合金、金、鉑和鈀的金屬或包含涂覆了任一種這些金屬的鎳或以鎳為基的合金。
11.一種制造氣體擴(kuò)散電極組件的方法，該方法包括將金屬接頭疊置到氣體擴(kuò)散電極的一部分上，該電極由氣體擴(kuò)散電極的一些組成部件疊置而成，這些組成部件包括反應(yīng)層片材、進(jìn)氣層片材和收集層片材，該電極含有氟樹脂；和在從氟樹脂熔點至400℃的溫度下，用5千克/cm2或更高的壓力熱壓裝配件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中金屬接頭包含選自銀、銀合金、金、鉑和鈀的金屬或包含涂覆了任一種這些金屬的鎳或以鎳為基的合金。
13.一種制造氣體擴(kuò)散電極組件的方法，該方法包括使一種銀材料和收集層片材結(jié)合；在結(jié)合前，將細(xì)銀顆粒施加到收集層片材和銀材料中至少一個的結(jié)合表面上；然后將該銀材料熱壓在收集層片材上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，該方法還包括使收集層片材和銀材料中至少一個的結(jié)合表面變粗糙。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中熱壓在200-400℃的溫度，壓力為5千克/cm2或更高的條件下進(jìn)行。
16.一種制造氣體擴(kuò)散電極組件的方法，該方法包括將樹脂鑲邊材料疊置到氣體擴(kuò)散電極的反應(yīng)層和進(jìn)氣層中至少一層的周邊部分上；和在不低于樹脂熔點的溫度下以10千克/cm2或更高的壓力對裝配件進(jìn)行熱壓。
全文摘要
一種氣體擴(kuò)散電極組件,它包括一個氣體擴(kuò)散電極和結(jié)合在電極周邊部分的金屬或樹脂鑲邊材料。本發(fā)明還涉及一種氣體擴(kuò)散電極組件,它包括:一個氣體擴(kuò)散電極;以及與該電極結(jié)合的金屬接頭。本發(fā)明還涉及一種氣體擴(kuò)散電極組件,它包括:一個氣體擴(kuò)散電極;以及一個連接結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)包含薄銀片和包含韌性金屬為基的補(bǔ)強(qiáng)材料的組合,該連接結(jié)構(gòu)連接在氣體擴(kuò)散電極的周邊部分上。本發(fā)明還公開了用來產(chǎn)生這些氣體擴(kuò)散電極組件的方法。
文檔編號H01M4/86GK1266109SQ00102618
公開日2000年9月13日 申請日期2000年2月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月16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