Wasserfreie Polymere mit hoher Protonenleitfähigkeit für den Einsatz in Brennstoffzellen oberhalb von 100 °C

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Klaus-Dieter Kreuer
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung von 1998 bis 2006
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5114902

Es sollen polymere Protonenleiter hergestellt werden, die frei von niedermolekularen Protonensolvents sind und deren Protonentransport ausschließlich durch Protonentransferprozesse zwischen gebundenen Molekülen ("Protonensolvent") und deren sterischer Reorganisation stattfindet. Diese Moleküle können entweder Bestandteil von Oligomeren sein und in einer Matrix gelöst vorliegen, die gleichzeitig als Protonenquelle dient, oder die Moleküle können an oder in einem Polymerrückgrat gebunden vorliegen. Im zweiten Fall sollen Polymermischungen oder Copolymere hergestellt werden, wobei eine der Komponenten als Protonenquelle dient.Der Stand der Forschung hat sich seit dem Zeitpunkt der Erstantragstellung bezüglich der hier beantragten Fragestellung nicht verändert.Die bisher im Rahmen dieses Projekts erzielten Ergebnisse entsprechen den Erwartungen der Antragsteller und bestätigen die Richtigkeit des Vorhabens.Im Rahmen des fortzusetzenden Projekts sollen Polymere mit Pyrazoleinheiten als Protonensolvent hergestellt und untersucht werden. Pyrazol läßt im Vergleich zu Imidazol wegen seiner höheren Molekülsymmetrie günstigere Protonentransporteigenschaften erwarten.Die Charakterisierung thermodynamischer und Transporteigenschaften sowie die Quantenmolekulardynamik-Simulation von Teilaspekten soll die gewählte Strategie überprüfen und Kriterien für die Auswahl und weitere Optimierung der Materialien liefern.Projektziel ist ein polymeres Material, das hohe, in offenen Systemen (wie Brennstoffzellen) zeitlich stabile Protonenleitung bei mittleren Temperaturen (150 - 250 °C) zeigt.Systeme mit hinreichend hoher Leitfähigkeit und Stabilität sollen im Labormaßstab als Elektrolyt in H2/O2- und Methanol/O2- Brennstoffzellen getestet werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1060: Neuartige Schichtstrukturen für Brennstoffzellen