Brevet FR2096636A1 — publié le 19720225

L'invention s'applique aux électrodes pour pile à combustible fonctionnant en milieu acide et notamment aux électrodes à combustible, ce dernier pouvant être par exemple de l'hydrogène ou un hydrocarbure. Elle concerne plus particulièrement des perfectionnements à la fabrication des électrodes par assemblage et/ou solidarisation de particules de charbon supportant un matériau catalytiquement actif à base de tungstène. Elle a pour objet un procédé de fabrication d'une électrode à combustible pour pile à combustible fonctionnant en milieu acide, ladite électrode étant réalisée par assemblage et/ou solidarisation de particules de charbon supportant un matériau catalytiquement actif à base de tungstène, caractérisé par le fait qu'on imprègne des grains de charbon par une solution d'orthotungstate d'ammonium puis on effectue un traitement thermique vers 7500C 9000C sous atmosphère réductrics, les particules alors obtenues étant assemblées et/ou solidarisées. Après l'imprégnation et avant le traitement vers 750-9000c, on peut effectuer un séchage vers 8000.. L'orthotungsate d'ammonium WO4#NH4)2 peut être obtenu par dissolution de l'oxyde de tungstène W03 dans l'ammoniaque. Selon une autre caractéristique de l'invention l'atmosphère réductrice peut être constituée par un mélange d'hydrogène et de méthane, par exemple à 10 % en méthane. La durée de ce traitement thermique vers 75DO 9Q2 C peut être comprise entre 1 et 4 heures. Avantageusement la montée en température jusqu'à 7900 90000 ainsi que la descente de cette température à la température ambiante sont très rapides. En pratique, ceci est réalisé en agissant sur les opérations d'enfournement et de défournement. Les grains de charbon, par exemple du charbon d'acétylène, présentent avantageusement des faibles dimensions, par exemple de l'ordre de 0,3 micron. Avantageusement, le poids d'oxyde de tungstène W03 dissout dans l'ammoniaque et servant à l'imprégnation des grains de charbon est sensiblement égal au poids du charbon à imprégner. Les particules de charbon traitées conformément à l'invention sont ensuite assemblées et/ou solidarisées de façon connue en soi. On peut ainsi les disposer entre deux plaques ou deux membranes dont l'une au moins est poreuse. On obtient ainsi une électrode non consolidée. A titre illustratif, les membranes peuvent être en amiante. On peut, au contraire, obtenir une électrode consolidée par compression, frittage ou agglomération à l'aide d'un liant plastique approprié susceptible de résister en milieu acide. Cette consolidation peut être également réalisée autour d'une grille ou d'un feuillard en tantale ou titane par exemple. L'expérimentation d'une électrode non consolidée, formée par des grains de charbon traités conformément à l'invention, dans une cellule de mesure donne les résultats suivants : : - électrolyte S04 H2 , 3N - température 250C - alimentation de l'électrode par de l'hydrogène, à une pression de l'ordre de 2 à 3 kg/cm2-, - électrode de référence Hg/SO4Hg2 - tension à vide - 620 mV - en débit, obtention de 30 à 40 rnA/cm2 pour une polarisation de l'électrode de 200 à 300 mV. La densité de courant varie en fonction du tassage de la poudre. Par ailleurs, vers 60 C, toutes les autres conditions étant inchangées, elle est d'environ 60 à 80 mA/cm2. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes d'exécution décrits qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. REVENOICATIONS 1/ Procédé de fabrication d'une électrode à combustible pour pile à combustible fonctionnant en milieu acide, ladite électrode étant réalisée par assemblage et/ou solidarisation de particules de charbon supportant un.matériau catalytiquement actif à base de tungstène, caractérisé par le fait qu'on imprègne des grains de charbon par une solution d'orthotungstate d'ammonium puis on effectue un traitement thermique à une température de l'ordre de 750 à 9000C sous atmosphère réductrice, les particules alors obte nues étant assemblées et/ou solidarisées. 2/- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'après l'imprégnation et avant le traitement à une température de l'ordre de 750 à 9000C, on réalise un séchage vers BOOC. 3/- Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'orthotungstate d'ammonium est obtenu par dissolution de l'oxyde de tungstène W03 dans l'ammoniaque. 4/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l-'atmosphère réductrice est constituée par un mélange d'hydrogène et de méthane, par exemple à 10 % en méthane. 5/ Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la durée du traitement thermique vers 750-9000C est comprise entre 1 et 4 heures. 6/ Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la montée en température jusqu'à 750-9000C et la descente de cette température à la température ambiante sont très rapides. 7/ Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le poids de l'oxyde de tungstène dissous dans l'ammoniaque est sensiblement égal au poids du charbon à imprégner. 8/ Electrode à combustible caractérisée par le fait qu'elle est réalisée selon une des revendications précédentes. 9/ Pile à combustible caractérisée par le fait qu'elle comporte au moins une électrode selon la revendication 8.