Beschreibung:

Gegenstand der Anmeldung ist eine Elektrode auf Basis von Kunststoff, die zumindest an ihrer Oberfläche leitfähige Diamanten enthält. Die Herstellung von Elektroden aus leitfähigen Kunststoffen ist seit langer Zeit Stand der Technik. Derartige Elektroden werden zum Teil aus Kunststoffen mit elektronischer Eigenleitfähigkeit beispielsweise Polypyrrol oder Polyacetylen hergestellt. Solche Elektroden weisen aber im Allgemeinen nur eine geringe Beständigkeit auf. Leitfähige Kunststoffe werden vielfach durch Zumischung leitfähiger Stoffe wie Kohlenstoff (Ruß,Graphit), Metallpartikel oder Metalloxide hergestellt. Leitfahige Diamanten werden nach heutigem Stand der Technik üblicherweise durch Dotierung von synthetischen Diamanten hergestellt. Diamantschichten mit elektronisch halbleitenden Eigenschaften weisen in elektrochemischen Zellen zum Teil hohe Reaktionshemmungen, sogenannte Überspannungen, für eine Reihe elektrochemischer Reaktionen auf, während andere Reaktionen an Diamantelektroden mit geringen Hemmungen ablaufen. Insbesondere die Zersetzungsreaktionen von Wasser, also die kathodische Abscheidung von Wasserstoff sowie die anodische Entwicklung von Sauerstoff laufen an solchen Elektroden mit hoher Überspannung ab. Diamantelektroden weisen daher ein elektrochemisches Fenster auf, das weit über die Zersetzungsspannung von Wasser, also über 1.23V hinausgeht. Demgemäß können Diamantelektroden für eine Vielzahl von Elektrodenreaktionen Anwendung finden, deren reversible Potentiale für negativer als das Pot. der rev. Wasserstoffelektrode bzw. positiver als das Potential der reversiblen Sauerstoffelektrode liegen. Beispiele für solche Reaktionen sind: • Negative Elektrodenpotentiale: o Abscheidung von unedlen Metallen o Abscheidung von Schwermetallen aus stark verdünnten Lösungen (z.B. Abwässern, Schlämmen etc.) o Allgemein elektrochemische Reduktion anorg. oder organischer Verbindungen

• Positive Elektrodenpotentiale: o Oxidativer Abbau organischer Verunreinigungen o Elektrodenreaktionen am Pluspol von elektrochemischen Energiewandlern, insbes. bei der Aufladung von Akkumulatoren, z.B. Zn-Halogen-, Vanadium- Redox- sowie Blei-Lösungsakkumulatoren o Allgemein elektrochemische Oxidation anorganischer oder organischer Verbindungen o Herstellung oder Reduktion von Halogenen, Ozon und Peroxoverbindungen

Nach heutigem Stand der Technik werden Diamantelektroden vorwiegend durch CVD- Beschichtung metallischer oder halbleitender Substrate mit synthetischem Diamant und anschließender Dotierung mit Bor hergestellt. Diese Beschichtungen weisen neben den hohen Herstellungskosten verschiedene technische Nachteile auf. Insbesondere neigen solche Schichten zu Rißbildung, wodurch das freigelegte Substratmaterial ungeschützt dem Angriff u.U. sehr korrosiver Lösungen und positiven Elektrodenpotentialen ausgesetzt ist. Andererseits kommt es bei vielen metallischen Substraten zu einer unerwünschten Reaktion des Kohlenstoffs mit dem Metall unter Bildung von Metallkarbiden. Daneben stellt die gleichzeitige Entstehung von graphitischem Kohlenstoff ein weiteres Problem dieser Herstellungsmethode dar. Die erfmdungsgemäße Elektrode wird vorzugsweise aus nichtleitfahigen Kunststoffen wie Polyolefinen sowie halogenierten Polymeren wie Teflon, Viton u.a. einerseits durch Zumischen von leitfähigen Partikeln, insbesondere von Kohlenstoff oder halbleitenden Metalloxiden wie PbO2, MnO2 etc., sowie andererseits durch Zusatz von leitfahigem Diamant hergestellt. Als Herstellungsverfahren kommen etablierte Verfahren der Kunststofftechnik, insbesondere Spritzguss, Extrusion sowie Press- und Walzvorgänge in Betracht. Wegen der geringeren Leitfähigkeit von Kunststoffelektroden sind derartige Elektroden bevorzugt in bipolarer Anordnung verwendbar. Für monopolare Schaltung sowie für die endständigen Stromkollektoren in bipolarer Anordnung sind die Elektroden in einem mehrschichtigen Aufbau mit metallischem Kern bzw. als einseitig mit leitfahigem Kunststoff beschichtete Metallkollektoren auszubilden. Der Zusatz von Diamant kann sowohl im gesamten Volumen des Elektrodenmaterials mit oder ohne Zusatz anderer leitfähiger Komponenten (z.B. Ruß) erfolgen, als auch nur in beidseitig oberflächennahen Schichten bzw. Filmen mit einem leitfahigen Kern: Dieser Kern kann sowohl aus Metall wie auch aus leitfahigem Kunststoff mit geringem bzw. fehlendem Diamantgehalt gebildet werden.

Die erfindungsgemäßen Elektroden weisen gegenüber bisherigen Diamantelektroden entscheidende Vorteile auf:

• Mechanische Stabilität und Flexibilität • Korrosionsbeständigkeit • Nichtleitende Kunststoffanteile verhalten sich elektrochemisch inaktiv, d.h. keine Einengung des elektrochemischen Fensters • geringes Gewicht • Kostenvorteile (Material, Herstellungsverfahren)