Charakterisierung einer Brennstoffzellmembran

In Feststoffpolymer-Brennstoffzellen (Polymer Electrolyte Membrane (PEM); Solid Polymer Fuel Cell, SPFC1) dienen polymerbasierte Membranen als Elektrolyt, d.h. als Transportmedium für katalytisch erzeugte Protonen. Neben Nafion hat sich sulfoniertes Polyetheretherketon (sPEEK) als besonders geeignetes Ionomer zur Membranherstellung erwiesen. Aufbau von Brennstoffzellen: Zusammensetzung einer Kunststoffmembran analysiert mit der XPS (ESCA)
Bei Versuchsreihen zur Optimierung von SPFC‘s waren die elektrolytischen Eigenschaften der verwendeten sPEEK Membran unzureichend. Mit Hilfe der XPS sollte der Grund für die mangelnde Leitfähigkeit des Ionomers ermittelt werden. Die Analyse des C1s Signale einer sPEEK Referenz und der Membran zeigte deutliche Unterschiede in den Peakformen, die auf eine Fremdkontamination der Oberflächen hindeutete. Weitere Untersuchungen ergaben, dass es sich bei dieser Kontamination um Polyethylenterephthalat (PET) handelte. Wie die Abbildung der C1s Signale aller Polymerproben zeigt, kann PET anhand des COO-Signals (C5) eindeutig von sPEEK unterschieden werden. Aus den XPS-Daten der Membran lies sich so eine PET Belegung der Oberfläche von 10% ableiten. Als Ursprung der PET-Kontamination wurde eine bei der Membranherstellung verwendete PET-Trägerfolie identifiziert.

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1 weitere Synonyme:

  • Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzellen
  • Proton Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC)
  • Polymer Electrolyte Fuel Cell (PEFC)