Hydrocarbon Polymer Electrolytes for Fuel Cell Applications
Direkt-Methanol-Brennstoffzellen (DMFC), die flüssiges Methanol als Brennstoff verwenden, bieten eine attraktive Option für tragbare Geräte, da die Systemstruktur einfach ist (einfache Lagerung und Versorgung) und keine Brennstoffreformierung oder Befeuchtung erforderlich ist. Um eine höhere Leistungsdichte zu erreichen, sind Membranen mit einer hohen Protonenleitfähigkeit und gleichzeitig einer geringen Methanoldurchlässigkeit sehr erwünscht. Allerdings wurden bisher nur geringe Fortschritte erzielt, da zwischen diesen Parametern ein Kompromiss besteht. Auch die Membranstabilität, insbesondere die hydrolytische und chemische Stabilität, wird als Schlüsselfaktor für die Leistung der Brennstoffzelle angesehen. In ihren jüngsten Arbeiten haben sich die Autoren mit dem Design und der Entwicklung neuer Familien kostengünstiger, leicht herstellbarer protonenleitender Membranen auf der Grundlage von chemisch vernetzten PVA-PAMPS (Poly(vinylalkohol) und Poly(2-acrylamido-2-methyl-1-propansulfonsäure))-Verbundwerkstoffen befasst. Die Autoren haben zunächst neue Konzepte für sekundäre Polymerketten wie die „binäre chemische Vernetzung“ oder den „Hydrophobierer“ und den „Stabilisator“-Effekt eingeführt.
Außerdem haben die Autoren ein neues Konzept für halb-interpenetrierende Polymernetzwerke (Semi-IPNs) auf PVA-PAMPS-Basis entwickelt, indem sie die Weichmacher-Varianten R (R = Poly(ethylenglykol)(PEG), Poly(ethylenglykol)methylether (PEGME), Poly(ethylenglykol)dimethylether (PEGDE), Poly(ethylenglykol)diglycidylether (PEGDCE)) und Poly(ethylenglykol)bis(carboxymethyl)ether (PEGBCME) als dritte Komponente. Die Einbeziehung der oben genannten Konzepte förderte nicht nur die hohe Protonenleitfähigkeit, Flexibilität mit niedriger Methanoldurchlässigkeit (1/3 - 1/2 der Nafion 117-Membran), sondern auch die ausgezeichnete hydrolytische und oxidative Stabilität der PVA-PAMPS-Verbundstoffe. Die mit PVA-PAMPS-Verbundwerkstoffen hergestellte Membran-Elektroden-Anordnung (MEA) wurde erfolgreich etabliert und zeigte eine ähnliche Leerlaufspannung (OCV) wie Nafion 115 und eine Leistungsdichte von 52 mW cm-2 bei 80oC. Ein auffälliges Merkmal des Langzeittests war, dass während der gesamten Betriebszeit von mehr als 130 Stunden bei 50oC kein nennenswerter Abfall der Stromdichte beobachtet wurde, ebenso wenig wie die Leistungsdichte. In diesem Buch wird zum ersten Mal über einen solchen Langzeitbetrieb von DMFC berichtet, da PVA-PAMPS-Verbundwerkstoffe Kohlenwasserstoffmembranen sind, die nur aus aliphatischen Gerüsten bestehen. Sie unterscheiden sich stark von den Perfluorsulfonmembranen wie Nafion oder anderen Membranen mit aromatischen Gerüsten.
Dies verleiht den PVA-PAMPS-Verbundwerkstoffen eine einzigartige Struktur im Vergleich zu den meisten der vorgeschlagenen Membranen, was darauf hindeutet, dass PVA-PAMPS-Verbundwerkstoffe für den Einsatz in Niedertemperatur-DMFCs gut geeignet sind.
| ISBN: | 9781604568462 |
| Autor: | |
| Verlag: | |
| Sprache: | Englisch |
| Einband: | Taschenbuch |
| Erscheinungsjahr: | 2008 |
| Seitenzahl: | 73 |
Derzeit verfügbar, auf Lager.
