Molekulares Design von Nanohybridmembranen für Brennstoffzell-Anwendungen

用于燃料电池应用的纳米杂化膜的分子设计

• 批准号: 16442274
• 负责人: Professor Dr. Thomas Frauenheim
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Physikalische Chemie und Elektrochemie
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Priority Programmes
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2004-12-31 至 2012-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/16442274?language=en
• 关键词: Molekulares; Design; von; Nanohybridmembranen; Brennstoffzell

Die Herstellung protonenleitender Hybridmembranen für Brennstoffzellen wird auf der Basis eines theoretischen Materialsdesigns weiter optimiert. Auf Seiten der wasserspeichernden SO3H-funktionalisierten anorganischen Nanopartikel werden die Schwerpunkte auf die Modifizierung neuer Al-MCM-41-Nanoteilchen und die Entwicklung von neuartigen periodisch mesoporösen Organosilicaten (PMOs) mit extrem hoher Dichte an hydrophilen und protonenleitenden Sulfonsäuregruppen gelegt. Theoretische Arbeiten werden sich auf die Modellierung der Protonenleitung in Al-MCM-41- und PMO-Porengeometrien in Anwesenheit von wenig Wasser konzentrieren. Aus den modifizierten anorganischen Partikeln und geeigneten Polymeren (z.B. Nafion®) werden mittels eines Re-Cast-Verfahrens gradientenfreie protonenleitende Nanohybridmembranen erzeugt. Die Wassersorption, Protonenleitwerte und Permeation dieser Systeme werden mit verschiedenen Techniken (z.B. Adsorption, Impedanzspektroskopie, Feldgradientenimpuls-NMR) bestimmt und mit Simulationen, die auch den Protonenübergang zwischen den Partikeln und der umgebenden Nafion®-Matrix berücksichtigen, verglichen. Ziel ist, aus diesen Hybridsystemen Membran-Elektroden-Einheiten (MEA) herzustellen und deren Funktion bei 120-170 °C praxisrelevant zu prüfen.

质子交换膜的制备是在理论材料设计的基础上进行的。通过对无机纳米粒子进行SO 3 H-功能化处理，韦尔登可在Al-MCM-41-纳米粒子上进行修饰，并对具有极高电导率和质子化能力的中性介孔有机硅（PMO）进行改性。韦尔登在Al-MCM-41-和PMO-孔几何模型中的理论研究是在瓦塞尔孔几何模型中进行的。Aus den modifizierten anorganischen Partikeln und geeigneten Polymeren（z.B. Nafion®）韦尔登包括一种Re-Cast-Verfahrens梯度质子释放纳米杂化膜。水吸附、质子交换和渗透系统韦尔登（z.B.吸附、阻抗谱、磁场强度-NMR）测定并通过模拟，也可将质子转化为粒子并将Nafion®-Matrix转化为更好的结果。这是一种在120-170 °C温度下使用膜-电-电混合系统（MEA）的方法。