KR100791810B1 - Method for preparing gas diffusion electrode - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스확산전극의 제조방법에 관한 것으로서, 전극 성형체 제조시의 압착하는 과정에서 가스층 및 반응층의 전극층 시트와 금형 사이에 시트 전체면에서 성형조제를 균일하게 흡수할 수 있는 고강도 다공성 세라믹판을 개재한 후 압착함으로써, 페이스트 제조시 첨가된 성형조제를 효과적으로 제거할 수 있고, 전극 성형체 소결시의 가열 및 가압하는 과정에서 전극 성형체와 금형 사이에 밀착을 방지할 수 있는 금속박을 개재한 후 가열 및 가열함으로써, 전극 성형체 소결 후 최종 전극과 금형간의 이형을 원활히 하여 이형시 최종 전극의 손상을 방지할 수 있는 가스확산전극의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for manufacturing a gas diffusion electrode, the high-strength porous ceramic plate capable of uniformly absorbing the molding aid on the entire surface of the sheet between the electrode layer sheet and the mold of the gas layer and the reaction layer during the compression process during the production of the electrode molded body By pressing through the through, it is possible to effectively remove the molding aid added during the paste manufacturing, and heating through the metal foil which can prevent adhesion between the electrode molded body and the mold during the heating and pressurization during the electrode molded body sintering And it relates to a method for producing a gas diffusion electrode that can prevent the damage of the final electrode during the release by smoothing the release between the final electrode and the die after heating the electrode molded body.

가스확산전극, 전극층 시트, 금속망, 전극 성형체, 금형, 세라믹판, 금속박Gas diffusion electrode, electrode layer sheet, metal net, electrode molded body, mold, ceramic plate, metal foil

Description

가스확산전극의 제조방법{Method for preparing gas diffusion electrode} Method for preparing gas diffusion electrode             

도 1은 본 발명에 따른 제조방법에서 전극 성형체 제조시 적층상태를 보여주는 도면1 is a view showing a laminated state when manufacturing an electrode molded body in the manufacturing method according to the present invention

도 2는 본 발명에 따른 제조방법에서 전극 성형체 소결시 적층상태를 보여주는 도면2 is a view showing a laminated state when sintering the electrode molded body in the manufacturing method according to the present invention

도 3은 본 발명의 '실시예 1'에 따른 전극 성형체의 표면을 보여주는 현미경 사진Figure 3 is a micrograph showing the surface of the electrode molded body according to the 'Example 1' of the present invention

도 4는 '비교예 1'에 따른 전극 성형체의 표면을 보여주는 현미경 사진4 is a micrograph showing the surface of the electrode molded body according to 'Comparative Example 1'

도 5는 본 발명의 '실시예 2'에 따른 최종의 가스확산전극의 표면을 보여주는 현미경 사진Figure 5 is a micrograph showing the surface of the final gas diffusion electrode according to the 'Example 2' of the present invention

도 6은 '비교예 2'에 따른 최종의 가스확산전극의 표면을 보여주는 현미경 사진6 is a micrograph showing the surface of the final gas diffusion electrode according to Comparative Example 2

도 7은 '비교예 3'에 따른 최종의 가스확산전극의 표면을 보여주는 현미경 사진7 is a micrograph showing the surface of the final gas diffusion electrode according to 'Comparative Example 3'

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1a, 1b : (가압용)금형 3a, 3b : (가열 및 가압용)금형 1a, 1b: (for pressurization) mold 3a, 3b: (for heating and pressurization) mold                 

10 : 전극 성형체 12 : 전극층 시트(가스층)10: electrode molded body 12: electrode layer sheet (gas layer)

14 : 전극층 시트(반응층) 16 : 금속망14 electrode layer sheet (reaction layer) 16 metal network

17a, 17b : 세라믹판 19a, 19b : 금속박
17a, 17b: ceramic plate 19a, 19b: metal foil

본 발명은 가스확산전극의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전극 성형체 제조시의 압착하는 과정에서 가스층 및 반응층의 전극층 시트와 금형 사이에 시트 전체면에서 성형조제를 균일하게 흡수할 수 있는 고강도 다공성 세라믹판을 개재한 후 압착함으로써, 페이스트 제조시 첨가된 성형조제를 효과적으로 제거할 수 있고, 전극 성형체 소결시의 가열 및 가압하는 과정에서 전극 성형체와 금형 사이에 밀착을 방지할 수 있는 금속박을 개재한 후 가열 및 가열함으로써, 전극 성형체 소결 후 최종 전극과 금형간의 이형을 원활히 하여 이형시 최종 전극의 손상을 방지할 수 있는 가스확산전극의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a gas diffusion electrode, and more particularly, to uniformly absorb the molding aid on the entire surface of the sheet between the electrode layer sheet and the mold of the gas layer and the reaction layer in the process of pressing during the production of the electrode molded body. By pressing through a high-strength porous ceramic plate, it is possible to effectively remove the molding aid added during paste production, and to obtain a metal foil that can prevent adhesion between the electrode molded body and the mold during heating and pressing during sintering of the electrode molded body. The present invention relates to a method for manufacturing a gas diffusion electrode which can prevent the damage of the final electrode during release by smoothing the release between the final electrode and the die after sintering the electrode molded body by heating and heating after the heating.

일반적으로 가스확산전극이라 함은 기체반응 또는 액체반응을 통해 이온을 만들고 전기화학반응을 일으키는 전극을 일컫는다.In general, the gas diffusion electrode refers to an electrode that generates ions and generates an electrochemical reaction through a gas reaction or a liquid reaction.

이러한 가스확산전극의 적용분야는 크게 전지분야와 전기분해분야로 나눌 수 있는데, 상기 전지분야에서는 연료전지, 리튬이온전지, 공기전지 등에 적용될 수 있고, 상기 전기분해분야에서는 염수전해, 물전해, 염산전해, 유해가스 제거 등 화 학약품 제조에 에너지 절약형으로 사용될 수 있다.The field of application of the gas diffusion electrode can be broadly divided into the battery field and the electrolysis field. In the battery field, the gas diffusion electrode can be applied to a fuel cell, a lithium ion battery, an air cell, and the electrolysis field. It can be used as an energy-saving type in the manufacture of chemicals such as electrolysis and harmful gas removal.

한편, 상기 가스확산전극은 촉매 및 이 촉매를 담지할 수 있고 전기전도성을 갖는 카본블랙, 화학적 내식성이 높은 PTFE(polytetrafluoroethylene, 이하 PTFE라 칭함)와 같은 바인더, 전극의 몸체를 구성하고 전기전도가 가능한 집전체로 만들어지며, 반응가스가 공급되는 가스층과 전해액이 접촉하는 반응층으로 구분된다.On the other hand, the gas diffusion electrode is composed of a catalyst and a carbon black that can support the catalyst and has a conductive conductivity, a binder such as PTFE (polytetrafluoroethylene, hereinafter called PTFE) having high chemical corrosion resistance, and the body of the electrode and capable of electrical conductivity It is made of a current collector, and is divided into a gas layer in which the reaction gas is supplied and a reaction layer in contact with the electrolyte.

여기서, 상기 가스층은 카본블랙에 PTFE 등의 바인더를 혼합하여 만들고, 반응층은 촉매가 담지된 카본블랙에 PTFE 등의 바인더를 혼합하여 만든다.Here, the gas layer is made by mixing a binder such as PTFE in carbon black, the reaction layer is made by mixing a binder such as PTFE in carbon black on which the catalyst is supported.

상기 전지용 가스확산전극은 카본 페이퍼 위에 촉매가 담지된 카본블랙과 PTFE를 혼합한 슬러리를 스프레이로 도포하여 건조한 후, 뒷면에 발수성 PTFE 시트를 부착하여 비교적 저온(100∼200℃) 및 저압(100kgf/㎠ 이하)으로 가열 및 가압하여 제조한다.The gas diffusion electrode for the battery is dried by spraying a slurry of a mixture of carbon black and PTFE loaded with a catalyst on carbon paper by spraying, and then attaching a water-repellent PTFE sheet on the back side to relatively low temperature (100-200 ° C.) and low pressure (100 kg f). / Cm 2 or less).

따라서, 상기 전지용 가스확산전극은 기공률이 높은 반면 카본블랙과 PTFE가 느슨하게 결합되므로 강도면에서 취약한 단점이 있다.Therefore, the gas diffusion electrode for the battery has a high porosity, but there is a disadvantage in terms of strength because the carbon black and PTFE are loosely coupled.

이에 비하여, 상기 전기분해용 가스확산전극은 PTFE의 소결온도인 360∼380℃에서 최고 600kgf/㎠의 압력을 가하여 PTFE의 결합력이 최대로 발휘되도록 제조된다.In contrast, the electrolytic gas diffusion electrode is manufactured to exert a maximum bond force of PTFE by applying a pressure of up to 600 kg f / cm 2 at 360 to 380 ° C., which is the sintering temperature of PTFE.

종래의 가스확산전극 제조공정을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.Referring to the conventional gas diffusion electrode manufacturing process in more detail as follows.

먼저, 가스층의 원료분말(촉매를 담지하지 않은 카본블랙과 PTFE의 혼합분말) 또는 반응층의 원료분말(촉매를 담지한 카본블랙과 PTFE의 혼합분말)에 백등유(kerosine) 등의 성형조제를 첨가한 후 반죽하여 페이스트상으로 만들고, 이를 롤러로 밀어 1㎜ 내외의 얇은 시트로 만든다.First, a molding aid such as kerosene is added to the raw material powder of the gas layer (mixed powder of carbon black and PTFE without catalyst) or the raw powder of the reaction layer (mixed powder of carbon black and PTFE containing catalyst). It is then kneaded to make a paste, which is pushed by a roller into a thin sheet of about 1 mm.

이와 같이 제조한 가스층의 전극층 시트와 반응층의 전극층 시트 사이에 금속망을 넣어 적층하고, 이 적층물을 금형에 장치한 후 프레스로 압착하여 성형조제가 제거된 전극 성형체를 제조한다.The metal mesh is put between the electrode layer sheet of the gas layer and the electrode layer sheet of the reaction layer which were manufactured in this way, and this laminated body is mounted in a metal mold | die, it press-bonded by a press, and the electrode molding body from which the molding assistant was removed is manufactured.

상기와 같이 제조한 전극 성형체를 금형에 장치한 후 가열 및 가압하여 소결함으로써 최종의 가스확산전극을 제조하며, 이때 얻어진 가스확산전극의 두께는 1㎜ 내외의 두께를 가진다.The electrode diffusion body prepared as described above is placed in a mold, and then heated and pressurized to sinter to produce a final gas diffusion electrode. The thickness of the gas diffusion electrode thus obtained has a thickness of about 1 mm.

그러나, 상기와 같은 종래의 가스확산전극 제조공정 중에는 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the conventional gas diffusion electrode manufacturing process as described above has the following problems.

먼저, 전극 성형체 제조시의 압착하는 과정에서 원료분말을 시트로 만들기 위해 첨가한 성형조제가 효과적으로 제거되지 않는다는 점이다.First, the molding aid added to make the raw powder into a sheet is not effectively removed in the process of pressing during the production of the electrode molded body.

또한, 전극 성형체를 가열 및 가압하여 소결하는 과정에서 카본블랙과 PTFE의 혼합물인 전극 성형체와, 이를 가열 및 가압하는 금형이 서로 강하게 밀착되면서 최종의 가스확산전극이 금형으로부터 쉽게 분리(이형)되지 않는다는 점이다. In addition, in the process of heating and pressurizing and sintering the electrode molded body, the electrode molded body, which is a mixture of carbon black and PTFE, and the metal mold for heating and pressing the metal are closely adhered to each other, so that the final gas diffusion electrode is not easily separated from the mold. Is the point.

특히, 최종 가스확산전극과 금형간의 이형을 위하여 PTFE의 소결온도인 360∼380℃의 고온에서 변형되지 않으면서도 전극으로부터 원활한 제거가 가능한 적절한 이형제가 없다는데 그 문제의 심각성이 있으며, 이는 전극이 대형화되면서 더욱 큰 문제로 대두되고 있는 실정이다.
In particular, there is no appropriate release agent that can be removed from the electrode smoothly without deforming at high temperature of 360 ~ 380 ℃, which is the sintering temperature of PTFE, for release between the final gas diffusion electrode and the mold. The situation is emerging as a bigger problem.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 전극 성형체 제조시의 압착하는 과정에서 가스층 및 반응층의 전극층 시트와 금형 사이에 시트 전체면에서 성형조제를 균일하게 흡수할 수 있는 고강도 다공성 세라믹판을 개재한 후 압착함으로써, 페이스트 제조시 첨가된 성형조제를 효과적으로 제거할 수 있고, 전극 성형체 소결시의 가열 및 가압하는 과정에서 전극 성형체와 금형 사이에 밀착을 방지할 수 있는 금속박을 개재한 후 가열 및 가열함으로써, 전극 성형체 소결 후 최종 전극과 금형간의 이형을 원활히 하여 이형시 최종 전극의 손상을 방지할 수 있는 가스확산전극의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, it is possible to uniformly absorb the molding aid on the entire surface of the sheet between the die and the electrode layer sheet of the gas layer and the reaction layer during the process of pressing the electrode molded body manufacturing. By pressing through a high-strength porous ceramic plate, it is possible to effectively remove the molding aid added during paste production, and to obtain a metal foil that can prevent adhesion between the electrode molded body and the mold during heating and pressing during sintering of the electrode molded body. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a gas diffusion electrode which can prevent the damage of the final electrode during release by smoothing the release between the final electrode and the mold after sintering the electrode molded body by heating and heating after intervening.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 가스층의 전극층 시트(12)와 반응층의 전극층 시트(14) 사이에 금속망(16)을 넣어 적층하고 이를 금형(1a,1b) 사이에 장치한 후 압착하여 전극 성형체(10)를 제조하는 단계와, 이 전극 성형체(10)를 금형(3a,3b) 사이에 장치한 후 가열 및 가압하여 소결함으로써 최종의 가스확산전극을 제조하는 단계로 이루어진 가스확산전극의 제조방법에 있어서, According to the present invention, the metal mesh 16 is put between the electrode layer sheet 12 of the gas layer and the electrode layer sheet 14 of the reaction layer, and the laminate is placed between the molds 1a and 1b, and then the electrode molded body 10 is compressed. In the manufacturing method and the manufacturing method of the gas diffusion electrode consisting of the step of manufacturing the final gas diffusion electrode by mounting the electrode molded body 10 between the mold (3a, 3b), heating and pressurizing and sintering,

상기 전극 성형체 제조단계에서 성형조제를 제거하기 위해 상기 가스층 및 반응층의 전극층 시트(12,14)와 금형(1a,1b) 사이에 시트 전체면에서 균일하게 성형조제를 흡수할 수 있는 고강도 다공성 세라믹판(17a,17b)을 개재한 후 압착하는 것을 특징으로 한다.High-strength porous ceramic capable of absorbing the molding aid uniformly on the entire surface of the sheet between the electrode layer sheets 12 and 14 and the molds 1a and 1b of the gas layer and the reaction layer to remove the molding aid in the electrode molded body manufacturing step. It is characterized by compressing after interposing the plates 17a and 17b.

특히, 상기 고강도 다공성 세라믹판(17a,17b)은 10∼35%의 기공률을 갖는 고강도 다공성 흑연을 소정의 두께로 가공한 것임을 특징으로 한다.In particular, the high-strength porous ceramic plates 17a and 17b are characterized in that the high-strength porous graphite having a porosity of 10 to 35% is processed to a predetermined thickness.

또한, 상기 최종의 가스확산전극 제조단계에서 전극 성형체(10)의 소결시 전극 성형체(10)와 금형(3a,3b) 사이에 밀착을 방지할 수 있는 금속박(19a,19b)을 개재한 후 가열 및 가압하는 것을 특징으로 한다.In the final gas diffusion electrode manufacturing step, heating is performed after interposing metal foils 19a and 19b that can prevent adhesion between the electrode molding 10 and the molds 3a and 3b during sintering of the electrode molding 10. And pressurizing.

특히, 상기 금속박(19a,19b)은 알루미늄을 재질로 하여 제조된 것임을 특징으로 한다.In particular, the metal foil (19a, 19b) is characterized in that it is made of aluminum.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings of the present invention in more detail as follows.

본 발명은 전극 성형체 제조시 성형조제를 효과적으로 제거할 수 있고, 전극 성형체 소결 후 최종 전극과 금형간의 이형을 원활하게 하여 최종 전극의 손상을 방지할 수 있는 가스확산전극의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a gas diffusion electrode that can effectively remove the molding aid during the production of the electrode molded body, and to facilitate the release between the final electrode and the mold after sintering the electrode molded body to prevent damage to the final electrode.

먼저, 전극 성형체 제조시 성형조제를 효과적으로 제거하기 위하여, 전극 성형체 제조시의 압착하는 과정에서 가스층 및 반응층의 전극층 시트와 금형 사이에 시트 전체면에서 균일하게 성형조제를 흡수할 수 있는 고강도 다공성 세라믹판을 개재(介在)한다.First, in order to effectively remove the molding aid during the production of the electrode molded body, a high-strength porous ceramic capable of uniformly absorbing the molding aid in the entire surface of the sheet between the electrode layer sheet and the mold of the gas layer and the reaction layer in the process of pressing during the production of the electrode molded body. Interpose the plate.

즉, 첨부한 도 1에 도시한 바와 같이 가스층의 전극층 시트(12)와 반응층의 전극층 시트(14) 사이에 금속망(16)을 넣어 적층하고, 이 적층물(12,14,16)의 상측 및 하측으로 금형(1a,1b)과의 사이에 고강도 다공성 세라믹판(17a,17b)을 개재하 여, '금형(1a)/세라믹판(17a)/적층물(12,14,16)/세라믹판(17b)/금형(1b)'의 순서로 프레스 금형에 장치한다.That is, as shown in FIG. 1, the metal mesh 16 is interposed between the electrode layer sheet 12 of the gas layer and the electrode layer sheet 14 of the reaction layer, and the laminates 12, 14, and 16 are stacked. Through the high strength porous ceramic plates 17a and 17b between the molds 1a and 1b, the mold 1a / ceramic plate 17a / laminate 12,14 and 16 / It mounts to a press die in order of the ceramic plate 17b / mold 1b '.

이때, 고강도 다공성 세라믹판(17a,17b)은 10∼35%의 기공률을 갖는 고강도 다공성 흑연을 소정 두께로 가공한 것이 바람직하며, 그 두께는 2.5㎝ 내외로 하는 것이 적당하다.At this time, it is preferable that the high-strength porous ceramic plates 17a and 17b are processed with a high-strength porous graphite having a porosity of 10 to 35% to a predetermined thickness, and the thickness thereof is suitably about 2.5 cm.

이후, 프레스 금형을 통해 소정 압력 및 시간으로 가압하여 페이스트 제조과정에서 첨가된 성형조제를 고강도 다공성 세라믹판(17a,17b)이 흡수하도록 한다.Then, the high pressure porous ceramic plates 17a and 17b absorb the molding aid added in the paste manufacturing process by pressing the mold at a predetermined pressure and time.

이와 같이, 전극 성형체 제조시의 압착하는 과정에서 가스층 및 반응층의 전극층 시트와 금형 사이에 시트 전체면에서 균일하게 성형조제를 흡수할 수 있는 고강도 다공성 세라믹판을 개재하여 압착함으로써, 성형조제가 효과적으로 제거된 전극 성형체를 얻을 수 있게 된다. As described above, the molding aid is effectively pressed between the gas layer and the electrode layer sheet of the reaction layer and the mold through a high-strength porous ceramic plate capable of absorbing the molding aid uniformly on the entire surface of the sheet in the process of pressing the electrode molded body. It is possible to obtain the removed electrode molded body.

또한, 전극 성형체 소결 후 최종 전극과 금형간의 이형을 원활하게 하기 위하여, 전극 성형체 소결시의 가열 및 가압하는 과정에서 전극 성형체와 금형 사이에 밀착을 방지할 수 있는 금속박을 개재한다.In addition, in order to facilitate the release between the final electrode and the mold after sintering the electrode molded body, a metal foil capable of preventing adhesion between the electrode molded body and the metal mold in the process of heating and pressing during sintering of the electrode molded body is interposed.

즉, 첨부한 도 2에 도시한 바와 같이 전술한 방법으로 제조된 전극 성형체(10)의 상측 및 하측으로 금형(3a,3b)과의 사이에 금속박(19a,19b)을 개재하여, '금형(3a)/금속박(19a)/전극 성형체(10)/금속박(19b)/금형(3b)'의 순서로 프레스 금형에 장치한다. That is, as shown in the accompanying FIG. 2, the metal molds 19a and 19b are interposed between the molds 3a and 3b on the upper side and the lower side of the electrode molded body 10 manufactured by the above-described method. 3a) / metal foil 19a / electrode molded body 10 / metal foil 19b / mold 3b 'is installed in a press die.

다음으로, 프레스 금형을 통해 360∼380℃의 온도 및 최고 600kgf/㎠의 압력 으로 소정 시간동안 가열 및 가압하여 소결하고, 이후 금형(3a,3b)이 충분히 냉각되면, 금속박(19a,19b)이 밀착된 전극 성형체(10)를 먼저 분리한 후, 이 전극 성형체(10)의 표면으로부터 금속박(19a,19b)을 천천히 벗겨내어 최종의 가스확산전극을 완성한다. Next, through a press die at a temperature of 360 ~ 380 ℃ and a pressure of up to 600kg f / ㎠ for heating and pressing for a predetermined time, after the mold (3a, 3b) is sufficiently cooled, the metal foil (19a, 19b) After the close contact with the electrode molded body 10 is first separated, the metal foils 19a and 19b are slowly peeled off from the surface of the electrode molded body 10 to complete the final gas diffusion electrode.

이때, 금속박(19a,19b)은 알루미늄을 재질로 하여 제조된 것이 바람직하며, 그 두께는 약 10∼25㎛로 하는 것이 적당하다.At this time, the metal foils 19a and 19b are preferably made of aluminum, and the thickness thereof is preferably about 10 to 25 µm.

물론, 필요에 따라서는 상기한 알루미늄 금속박을 여러장 겹쳐서 실시하여도 무방하다.Of course, you may overlap and perform several sheets of said aluminum metal foil as needed.

이와 같이, 전극 성형체 소결시 전극 성형체와 금형 사이에 밀착을 방지할 수 있는 금속박을 개재하여 가열 및 가압함으로써, 소결 후 완성된 최종 전극과 금형간의 이 As such, when the electrode molded body is sintered, heating and pressurization is carried out through a metal foil which can prevent adhesion between the electrode molded body and the mold.                     

형을 원활하게 할 수 있게 된다. The mold can be made smoothly.

이하, 다음의 실시예에 의거 본 발명을 더욱 상세히 설명하는 바, 본 발명이 다음의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following examples, but the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1, 2 및 비교예 1 ∼ 3 :Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1-3:

(실시예 1)(Example 1)

가스층의 원료분말(촉매를 담지하지 않은 카본블랙과 PTFE의 혼합분말) 10g에 5배 중량의 백등유를 첨가한 후 균일하게 혼합하여 페이스트를 만들고, 이 페이스트를 롤러로 밀어 약 1㎜ 두께의 전극층 시트(12)를 제조하였다. To 10 g of raw material powder (mixed powder of carbon black and PTFE without catalyst), 5 times weight of white kerosene is added and uniformly mixed to make a paste, and the paste is pushed with a roller to about 1 mm thick electrode layer sheet. (12) was prepared.

또한, 반응층의 원료분말(촉매가 담지된 카본블랙과 PTFE의 혼합분말)을 사용하여 동일한 방법으로 전극층 시트(14)를 제조하였다. In addition, the electrode layer sheet 14 was produced in the same manner using the raw material powder (mixed powder of carbon black and PTFE loaded with a catalyst) of the reaction layer.

이후, 상기 가스층의 전극층 시트(12)와 반응층의 전극층 시트(14) 사이에 60메쉬(mesh)의 금속망(16)을 넣어 '가스층의 전극층 시트(12)/금속망(16)/반응층의 전극층 시트(14)'의 순서로 적층하고, 이 적층물을 도 1에 도시한 바와 같이 '금형(1a)/세라믹판(17a)/적층물(12,14,16)/세라믹판(17b)/금형(1b)'의 순서로 프레스 금형에 장치한 후, 100kgf/㎠의 압력으로 30분간 가압하여 페이스트 제조과정에서 첨가한 백등유를 고강도 다공성 세라믹판(17a,17b)이 흡수하도록 하였다. Subsequently, a 60 mesh metal mesh 16 is inserted between the electrode layer sheet 12 of the gas layer and the electrode layer sheet 14 of the reaction layer, so that the electrode layer sheet 12 / metal mesh 16 / reaction of the gas layer is inserted. Layer electrode layer sheet 14 ', and the laminate is stacked as shown in FIG. 1 by' mould 1a / ceramic plate 17a / laminates 12,14,16 / ceramic plate ( 17b) / mold (1b) 'followed by press mold, pressurized for 30 minutes at a pressure of 100kg f / ㎠ so that the high-strength porous ceramic plates 17a, 17b absorbed the white kerosene added during the paste manufacturing process. .

이때 사용한 고강도 다공성 세라믹판(17a,17b)으로는 65000kPa의 압축강도와 15%의 기공률을 갖는 고강도 다공성 흑연을 2.5㎝ 두께로 가공하여 사용하였다. The high-strength porous ceramic plates 17a and 17b used at this time were used by processing high-strength porous graphite having a compressive strength of 65000 kPa and a porosity of 15% to a thickness of 2.5 cm.                     

백등유가 제거된 전극 성형체(10)는 이후 150℃ 오븐에서 12시간 열처리하여 미량의 잔존 백등유를 완전히 제거하였으며, 이와 같이 제조한 전극 성형체(10)의 표면을 80배의 현미경으로 관찰한 결과, 첨부한 도 3의 사진에서 보이는 바와 같이 전극 성형체의 표면이 균일하고 손상 없이 깨끗함을 확인하였다.The electrode molded body 10 from which the white kerosene was removed was then heat-treated in an oven at 150 ° C. for 12 hours to completely remove a small amount of the remaining white kerosene. As a result of observing the surface of the electrode molded body 10 thus prepared under a microscope of 80 times, it was attached. As shown in the photograph of FIG. 3, it was confirmed that the surface of the electrode molded body was uniform and clean without damage.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

한편, 상기 세라믹판(17a,17b) 대신 두께 5㎜의 흡수포를 사용하여 '실시예 1'과 동일한 방법과 조건으로 전극 성형체(10)를 제조하였다. Meanwhile, using the absorbent cloth having a thickness of 5 mm instead of the ceramic plates 17a and 17b, the electrode molded body 10 was manufactured by the same method and condition as in Example 1.

이와 같이 제조한 전극 성형체(10)는 첨부한 도 4의 사진(현미경 배율 80배)에서 보이는 바와 같이 흡수포를 구성하는 섬유로 인하여 깊게 패인 섬유 자국이 다수 발생하였음은 물론 일부 섬유가 전극에 붙어 있음을 확인하였다. In the electrode molded body 10 manufactured as described above, as shown in the accompanying photograph (Fig. It was confirmed that there is.

또한, 잔존하는 백등유의 양도 '실시예 1'에 비하여 약 5.7배에 달하였다.In addition, the amount of remaining white kerosene reached about 5.7 times as compared to 'Example 1'.

결국, '실시예 1'에서는 전극 성형체 제조시의 압착하는 과정에서 가스층 및 반응층의 전극층 시트(12,14)와 금형(1a,1b) 사이에 시트 전체면에서 균일하게 성형조제를 흡수할 수 있는 고강도 다공성 세라믹판(17a,17b)을 개재한 후 압착함으로써, 페이스트 제조시 첨가한 성형조제를 효과적으로 제거할 수 있으면서도 '비교예 1'의 흡수포 사용시에 비해 균일하고 손상 없는 표면을 갖는 전극 성형체(10)를 제조할 수 있었다.As a result, in Example 1, the molding aid may be uniformly absorbed on the entire surface of the sheet between the electrode layers sheets 12 and 14 and the molds 1a and 1b of the gas layer and the reaction layer in the process of pressing the electrode molded body. By pressing through the high strength porous ceramic plates 17a and 17b which are present, an electrode molded body having a uniform and undamaged surface can be effectively removed when using the absorbent cloth of Comparative Example 1, while being able to effectively remove the molding aid added during paste production. (10) could be manufactured.

(실시예 2)(Example 2)

'실시예 1'의 방법으로 제조한 전극 성형체(10)를 첨부한 도 2에 도시한 바와 같이 '금형(3a)/금속박(19a)/전극 성형체(10)/금속박(19b)/금형(3b)'의 순서로 프레스 금형에 장치한 후, 10℃/min로 승온시켜 360℃에서 500kgf/㎠의 압력으로 10분간 가열 및 가압하여 소결하였고, 이때 사용한 금속박(19a,19b)으로는 두께 15㎛의 알루미늄 호일을 사용하였다. As shown in FIG. 2 to which the electrode molded body 10 manufactured by the method of 'Example 1' is attached, the mold 3a / metal foil 19a / electrode molded body 10 / metal foil 19b / mold 3b. After the device was placed in the press mold in the order of) ', the temperature was raised to 10 ° C./min, and heated and pressed at 360 ° C. at a pressure of 500 kg f / cm 2 for 10 minutes, and sintered by using the metal foils 19a and 19b. A micrometer aluminum foil was used.

금형(3a,3b)이 충분히 냉각된 후, 금형(3a,3b)과 가스확산전극을 분리하고, 가스확산전극의 표면에 밀착된 금속박(19a,19b)을 천천히 벗겨내어 최종의 가스확산전극을 제조하였으며, 이와 같이 제조한 가스확산전극의 표면을 80배의 현미경으로 관찰한 결과, 첨부한 도 5의 사진에서 보이는 바와 같이 가스확산전극의 표면이 균일하고 손상없이 평탄함을 확인하였다. After the molds 3a and 3b are sufficiently cooled, the molds 3a and 3b are separated from the gas diffusion electrodes, and the metal foils 19a and 19b adhered to the surface of the gas diffusion electrodes are slowly peeled off to close the final gas diffusion electrodes. As a result of observing the surface of the gas diffusion electrode thus prepared under a microscope of 80 times, it was confirmed that the surface of the gas diffusion electrode is uniform and flat, without damage as shown in the photograph of the accompanying FIG.

또한, 전극의 구부러짐도 방지할 수 있었다. In addition, bending of the electrode could be prevented.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

금속박(19a,19b)을 사용하지 않는 것을 제외하고는 '실시예 2'와 동일한 방법으로 가스확산전극을 제조하였다. Gas diffusion electrodes were manufactured in the same manner as in Example 2, except that metal foils 19a and 19b were not used.

이와 같이 제조한 가스확산전극은 첨부한 도 6의 사진(현미경 배율 80배)에서 보이는 바와 같이 전극이 금형(3a,3b)에 강하게 부착되어 잘 떨어지지 않았으며, 억지로 떼어낸 결과로 전극층이 뜯겨져 금속망(16)이 노출됨은 물론 전극이 구부러지는 등 전극의 손상이 매우 심하였다.In the gas diffusion electrode thus prepared, as shown in the attached photograph (microscope magnification 80 times) of FIG. 6, the electrode was strongly adhered to the molds 3a and 3b and did not drop well. The electrode layer was torn as a result of the force detachment. The damage of the electrodes was very severe, such as the metal mesh 16 was exposed and the electrodes were bent.

(비교예 3)(Comparative Example 3)

금속박(19a,19b) 대신 고온 세라믹 핫 프레스에서 많이 사용하는 이형제인 BN(boron nitride, 이하 BN이라 칭함) 분말을 금형(3a,3b)에 도포한 후 '실시예 2' 와 동일한 방법으로 가스확산전극을 제조하였고, 그 결과를 첨부한 도 7의 사진(현미경 배율 80배)에 나타내었다. Instead of the metal foils 19a and 19b, BN (boron nitride, hereinafter referred to as BN) powder, which is a mold releasing agent commonly used in high-temperature ceramic hot presses, was applied to the molds 3a and 3b, and gas diffusion was performed in the same manner as in Example 2. The electrode was prepared, and the result is shown in the photograph of FIG. 7 (microscope magnification 80 times).

도 7의 사진에서 보이는 바와 같이, 고온 이형제인 BN 분말이 제 역할을 하지 못하여, '비교예 2'와 같이 전극이 금형(3a,3b)에 강하게 밀착되면서 전극층이 뜯겨져 나가 금속망(16)이 노출됨은 물론 전극 표면이 군데 군데 깊게 패이는 등 심하게 손상된 것을 알 수 있었다. As shown in the photograph of FIG. 7, the BN powder, which is a high temperature release agent, does not play a role, and as the 'Comparative Example 2', the electrode is strongly adhered to the molds 3a and 3b, so that the electrode layer is torn off and the metal mesh 16 This exposure, as well as the electrode surface was found to be deeply damaged in several places.

결국, '실시예 2'에서는 전극 성형체 소결시의 가열 및 가압하는 과정에서 전극 성형체(10)와 금형(3a,3b) 사이에 밀착을 방지할 수 있는 금속박(19a,19b)을 개재한 후 가열 및 가압함으로써, '비교예 2(어떠한 이형수단도 사용하지 않은 경우)'와 '비교예 3(이형제로서 BN을 사용한 경우)'의 결과에 비해 최종 전극과 금형(3a,3b)간의 이형을 원활히 할 수 있었고, 이로써 전극의 손상을 크게 방지할 수 있었다.As a result, in Example 2, heating is performed after the metal foils 19a and 19b are interposed between the electrode moldings 10 and the molds 3a and 3b in the process of heating and pressurizing the electrode moldings. And by pressing, the release between the final electrodes and the molds 3a and 3b is smoother than the results of Comparative Example 2 (when no release means is used) and Comparative Example 3 (if BN is used as the release agent). In this way, damage to the electrodes could be largely prevented.

이와 같이 하여, 본 발명의 제조방법에서는 전극 성형체 제조시의 압착하는 과정에서 가스층 및 반응층의 전극층 시트와 금형 사이에 고강도 다공성 세라믹판을 개재하고, 전극 성형체 소결시의 가열 및 가압하는 과정에서 전극 성형체와 금형 사이에 금속박을 개재함으로써, 전극 성형체 제조시 성형조제를 효과적으로 제거할 수 있음은 물론 전극 성형체 소결 후 최종 전극과 금형간의 이형을 원활하게 할 수 있게 된다.
Thus, in the manufacturing method of the present invention, the electrode in the process of heating and pressing at the time of sintering the electrode molded body by interposing a high-strength porous ceramic plate between the electrode layer sheet of the gas layer and the reaction layer and the metal mold in the process of pressing during the production of the electrode molded body By interposing the metal foil between the molded body and the metal mold, it is possible to effectively remove the molding aid during the production of the electrode molded body, as well as to facilitate the release between the final electrode and the metal mold after sintering the electrode molded body.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 가스확산전극의 제조방법에 의하면, 전극 성형체 제조시의 압착하는 과정에서 가스층 및 반응층의 전극층 시트와 금형 사이에 시트 전체면에서 균일하게 성형조제를 흡수할 수 있는 고강도 다공성 세라믹판을 개재함으로써, 기존의 섬유조직으로 된 흡수포 사용시에 비해 성형조제를 보다 효과적으로 제거하면서도 표면이 균일하고 손상 없는 전극 성형체를 제조할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the manufacturing method of the gas diffusion electrode according to the present invention, in the process of pressing during the production of the electrode molded body, the molding aid may be uniformly absorbed on the entire surface of the sheet between the electrode layer sheet and the mold of the gas layer and the reaction layer. By interposing a high-strength porous ceramic plate, it is possible to produce an electrode molded body with a uniform surface and no damage while removing the molding aid more effectively than when using an absorbent cloth made of a conventional fiber structure.

또한, 전극 성형체 소결시의 가열 및 가압하는 과정에서 전극 성형체와 금형 사이에 밀착을 방지할 수 있는 금속박을 개재함으로써, 어떠한 이형수단도 사용하지 않은 경우 또는 이형제로서 BN을 사용한 경우에 비해 전극 성형체 소결 후 최종 전극과 금형간의 이형을 보다 원활히 할 수 있고, 최종 전극의 손상을 크게 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, by interposing a metal foil that can prevent adhesion between the electrode molded body and the metal mold during heating and pressurizing during sintering of the electrode molded body, sintering the electrode molded body as compared with the case where no release means is used or BN is used as the release agent. After the release between the final electrode and the mold can be more smoothly, there is an effect that can greatly prevent damage to the final electrode.

Claims (4)

가스층의 전극층 시트(12)와 반응층의 전극층 시트(14) 사이에 금속망(16)을 넣어 적층하고 이를 금형(1a,1b) 사이에 장치한 후 압착하여 전극 성형체(10)를 제조하는 단계와, 이 전극 성형체(10)를 금형(3a,3b) 사이에 장치한 후 가열 및 가압하여 소결함으로써 최종의 가스확산전극을 제조하는 단계로 이루어진 가스확산전극의 제조방법에 있어서, Manufacturing the electrode molded body 10 by putting the metal mesh 16 between the electrode layer sheet 12 of the gas layer and the electrode layer sheet 14 of the reaction layer, and laminating them, and placing them between the molds 1a and 1b. In the method of manufacturing a gas diffusion electrode comprising the step of installing the electrode forming body 10 between the mold (3a, 3b), and then heating and pressing to sinter to produce a final gas diffusion electrode, 상기 전극 성형체 제조단계에서 성형조제를 제거하기 위해 상기 가스층 및 반응층의 전극층 시트(12,14)와 금형(1a,1b) 사이에 시트 전체면에서 균일하게 성형조제를 흡수할 수 있는 고강도 다공성 세라믹판(17a,17b)을 개재한 후 압착하는 것을 특징으로 하는 가스확산전극의 제조방법.High-strength porous ceramic capable of absorbing the molding aid uniformly on the entire surface of the sheet between the electrode layer sheets 12 and 14 and the molds 1a and 1b of the gas layer and the reaction layer to remove the molding aid in the electrode molded body manufacturing step. A method of manufacturing a gas diffusion electrode, characterized in that the pressing after passing through the plate (17a, 17b). 제 1 항에 있어서, 상기 고강도 다공성 세라믹판(17a,17b)은 10∼35%의 기공률을 갖는 고강도 다공성 흑연을 소정의 두께로 가공한 것임을 특징으로 하는 가스확산전극의 제조방법.The gas diffusion electrode manufacturing method according to claim 1, wherein the high-strength porous ceramic plates (17a, 17b) are formed by processing a high-strength porous graphite having a porosity of 10 to 35% to a predetermined thickness. 제 1 항에 있어서, 상기 최종의 가스확산전극 제조단계에서 전극 성형체(10)의 소결시 전극 성형체(10)와 금형(3a,3b) 사이에 밀착을 방지할 수 있는 금속박(19a,19b)을 개재한 후 가열 및 가압하는 것을 특징으로 하는 가스확산전극의 제조방법.The metal foils 19a and 19b of claim 1, wherein the metal foils 19a and 19b can be prevented from being adhered to each other between the electrode moldings 10 and the molds 3a and 3b during the sintering of the electrode moldings 10 in the final gas diffusion electrode manufacturing step. Method of producing a gas diffusion electrode characterized in that the heating and pressurization after interposition. 제 3 항에 있어서, 상기 금속박(19a,19b)은 알루미늄을 재질로 하여 제조된 것임을 특징으로 하는 가스확산전극의 제조방법.4. The method of claim 3, wherein the metal foils (19a, 19b) are made of aluminum.
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