Brevet FR2155793A1 — publié le 19730525

L'invention concerne un procédé de préparation d'électrodes à hydrazine pour leur emploi dans des éléments à combustibles à basse température à électrolytes aqueux. Les éléments à combustibles servent à la production d'énergie électrique à partir de réactions chimiques près de ou dans deux électrodes séparées. On connaît des électrodes à hydrazine à grand rendement construites de la façon suivante : sur une base métallique poreuse (corps frittés, .éseaux ou feuilles métalliques), on dépose des catalyseurs en métal noble tels que le palladium, platine, rhodium ou leurs mélanges ou Ni B. On utilise aussi des électrodes de carbone contenant x des métaux nobles et liées par des résines artificielles. Les électrodes mentionnées sont capables de grands rendements, mais par suite de leur construction et leur teneur élevée en métaux nobles, elles sont trop onéreuses pour une large utilisation. Le but de cette invention est la fabrication d'une électrode combustible à hydrazine moins coûteuse. En utilisant une base en carbone liée par des résines artificielles sur laquelle on dépose des catalyseurs tels que le nickel (préparé à partir de sels de nickel), le nickel de Raney, le borure de nickel et leurs mélanges avec d'autres éléments des sous-groupes. Le procédé de l'invention est caractérisé en ce qu'on mélange la matière première carbonée, activée par des gaz et tamisée, avec un ou plusieurs liants, on cémente et lamine ou comprime ce mélange sur un réseau métallique, le ou les catalyseurs étant apportés sur les électrodes, soit avant le cémentage, soit après le laminage ou la compression. L'invention permet d'obtenir une électrode en carbone mécaniquement stable pouvant supporter une charge suffisante. La durée de vie des électrodes est très élevée, même pour un emploi intermittant. Dans l'application du procédé, on mélange un matériau carbone catalytiquement actif (différentes sortes activées par des gaz) à un liant en pâte d'hydrocarbures hautement polymérisés. Le mélange est ensuite déposé de façon régulière sur des réseaux de nickel de mailles différentes, puis fritté. L'électrode brute ainsi préparée est laminée entre un support et des cylindres chauffés ou est comprimée dans un appareil à compression chauffé. Après refroidissement, i'électrode a atteint une grande solidité. L'imprégnation des électrodes par le catalyseur est ltétape la plus importante. On emploie différentes méthodes, les conditions opératoires jouant un rôle décisif. On peut également ajouter le catalyseur au mélange de corps de base avant le laminage ou la compression. L'invention sera expliquée plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation. On prépare la masse de l'électrode en mélangeant un charbon activé par l'ammoniac ou la vapeur d'eau (- 0,25 mm) à 5 % de polyéthylène basse pression. On mélange environ 20 g à 0,90 g de borure de sodium (tamisé jusqu'a - 0,4 mm) et on dépose le mélange sur un réseau de nickel (1250C). On soumet au frittage à 1600C, on lamine à 100 kp/cm2 et 1300C et on traite après refroidissement pendant 24 h dans un vide de 20 mm Hg par une solution saturée de chlorure de nickel. On lave enfin à l'eau distillée et on sèche pendant 2 heures à 800C. On obtient une quantité 2 de Ni B de 5 à 15 mg/cm On mesure ensuite les anodes à hydrazine par des mesures ampérostatiques comme semicellules avec des contre-électrodes en feuille de nickel. A 500C, on obtient, dans KOH 10 M et N2H4 1 M, des potentiels-au repos de - 1120 à - 1140 mV (contre Hg/Hg0). Pour un potentiel de -900 mV, les charges admissibles sont de 400 mA/cm2. Pendant un fonctionnement de longue durée à 50 mA/cm2 et 500 C avec les mêmes électrolytes les potentiels augmentent de 10 mV/100 h. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Procédé de préparation d'anodes carbone-hydrazine à grand rendement, liées par des résines artificielles et contenant des catalyseurs, pour éléments à combustibles à électrolytes aqueux, caractérisé en ce qu'on mélange la matière première carbonée, activée par des gaz et tamisée, avec un ou plusieurs liants, on cémente et lamine ou comprime ce mélange sur un réseau métallique, le ou les cata lyseurs étant apportés sur les électrodes, soit avant le cémen tage, soit après le laminage ou la compression. 20) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le catalyseur est du nickel de Raney. 3 ) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le catalyseur est Ni B. X 4 ) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le catalyseur est un métal ou un mélange de plusieurs métaux du sous-groupe VIII. 50) Procédé suivant les revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le liant est un hydrocarbure hautement polymérisé tel que du polyéthylène basse pression. 60) Procédé suivant les revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le liant est une matière synthé tique hautement polymérisée. 70) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caracférisé en ce quelle liant est une combina son de liants hydrocarbures, suivant la revendication 5 et de liants en matière synthétique suivant la revendication 6. 80) Electrodes à hydrazine pour éléments combustibles fabriquées par un procédé suivant l'une ou l'au tre des revendications 1 à 7, caractérisées par une base en produits carbonés liés par une résine synthétique et supportant le catalyseur.