Ionentauschermembranen für Mitteltemperatur-Brennstoffzellen (MTPEM)

• Antragsteller: Dr. Jochen Kerres; Dr. Jochen Meier-Haack
• Fachliche Zuordnung: Technische Chemie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 164377316

In dem Verbundprojekt sollen neuartige H+-leitende Komposit-Membranen für Mitteltemperatur- Brennstoffzellen (MT-H2-Brennstoffzellen (MT-H2-PEMFC) und Mitteltemperatur-Direktmethanol- Brennstoffzellen (MT-DMFC)) generiert werden, die zwischen 100 und 200 °C (bei MT-H2-PEMFC) bzw. zwischen 100 und 150 °C (bei MT-DMFC) und unter reduzierter Befeuchtung (bei MT-H2-PEMFC) chemisch stabil sind und eine ausreichende H+-Leitfähigkeit) aufweisen. Im Projekt ist eine 4-Säulen- Strategie aus 4 verschiedenen Membrankonzepten geplant:1. Phosphonierte Polymermembranen und Phosphonsäure/ H3PO4-Hybridmembranen für MT-H2-PEMFC und MT-DMFC im T-Bereich 90 - 130 °C;2. Säureüberschuss-Säure-Base-Blendmembranen und saure und basische Mikrophasen enthaltende Blockcopolymermembranen für MT-DMFC unter erhöhtem Druck im T-Bereich 80 - 150 °C;3. Basenüberschuss-Base-Säure-Blendmembranen, die mit H3PO4 und ggf. niedermolekularer Phosphonsäure dotiert sind, für MT-H2-PEMFC im T-Bereich 90 - 200 °C;4. Komposite aus sulfonimidierten Polymeren mit Ionischen Flüssigkeiten (IL), für MT-H2-PEMFC im T-Bereich 100 - 150 °C.Beim Projektpartner IPFDD werden neuartige Multiblockcopolymere aus sauren phosphonierten und/oder sulfonierten, basischen und unmodifizierten Blöcken generiert, die nanoseparierte Architekturen aufweisen (für 1, 2 und 3). Das ICVT wird die Synthese sulfonierter, sulfonimidierter und phosphonierter Arylenhauptkettenpolymere (für 1, 2, 3, 4), die Herstellung neuer niedermolekularer Phosphonsäuren (für 1) und die Herstellung der verschiedenen Typen von Säure-Base-Blendmembranen aus den Polymeren des ICVT und des IPFDD und/oder H3PO4 und/oder IL (für 1, 2, 3, 4) durchführen. Alle Membrantypen aus 1, 2, 3, 4 werden den anderen Teilprojekten des Clusters zur Verfügung gestellt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: 2D-GPC-Modul zum Anschluss an die vorhandene GPC-Anlage
• Gerätegruppe: 1350 Flüssigkeits-Chromatographen (außer Aminosäureanalysatoren 317), Ionenaustauscher