防水型电极或者憎水型电池气体扩散电极的特点
为了使气体扩散电极具有大量的液膜层,即电极具有较多的三相界面,比较有效的办法是采用憎水型气体扩散电极。
憎水型气体扩散电极为双层结构。由防水透气层、导电网、催化层组成,催化层被电解液部分润湿,形成大量的气—液—固三相界面区,建立了电极反应区。防水层能透过气体而又阻止电解液外漏,可将电极反应区限制在催化层中,又起到电池外壳(或气室壁)的作用水.
防水透气层由憎水性很强的多子LPTFE或PE组成,此层只允许空气通过,而不让电解液通过。多孔催化层靠近电解液一侧,由亲水的催化剂、碳和PTFE组成。由于PTFE的憎水性,在催化层中形成大量电解液薄膜,因而在催化层中形成大量的高效反应界面。
在催化层中,存在由憎水性PTFE及气孔组成的“干区”和由电解液及被润湿的催化剂组成的“湿区”,这两种结构交错形成连续的网路。憎水型气体电极结构图表明,在靠近电解液侧的催化层中,由于催化剂表面的亲水性,在其表面形成薄液膜,氧的还原反应则在薄液膜的微孔壁进行。
常用于气体扩散电极的憎水剂为聚四氟乙烯(PTFE)或聚乙烯(PE),其中PTFE作为防水透气层,具有透气不透液的功能。而催化层中由于加入PTFE,有利于形成大量液膜,加速氧的还原反应。防水气体电极是在催化层中加入了能加速电极反应的电催化剂铂、钯、金、银、镍等。电极制造方法是将乙炔黑加到PTFE乳液中,调成膏状,碾压成透气膜,另将催化剂也加到PTFE乳液中,也调成膏状,碾压成透气膜。然后将两种膜与导电网一起加压成型,在保护气氛中烧结成电极。