Untersuchung der Membrandegradation durch Platinablagerungen in Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen (PEMFC)

Kurzfassung

Die Protonenaustauschmembran in Polymerelektrolytbrennstoffzellen ist der am stärksten limitierenden Faktor bezüglich der Lebensdauer. Als Ursache fur die schnelle Membrandegradation werden Platinablagerungen innerhalb der Polymermembran vermutet. Die Platinpartikel migrieren dabei in ionischer Form aus dem Katalysator der Elektroden in die Membran und werden dort als metallisches Platin abgeschieden. Neben dem dadurch verbundenen Verlust an aktiver Katalysatoroberfläche können an diesen Platinpartikeln Radikale innerhalb der Membran entstehen; die chemische Zersetzung der Membran ist die Folge. Um die genauen Auswirkungen von Platinablagerungen zu bestimmen, wurden im ersten Teil der Arbeit mehrere Nafion CS212-Membranen mit einer definierten Menge an metallischem Platin imprägniert. Mit den darauf folgenden Messungen der Partikelgrößenverteilung, des Membranwiderstands, der reversiblen und irreversiblen Leerlaufspannungsverluste, des Wasserstoff-Durchtritts, der Polarisationskurven und der Fluorid-Emissionsrate konnte die Membrandegradation in Abhängigkeit von der Platinmenge bestimmt werden. Zum Schluss wurde einer kommerzielle Ion Power MEA in den Kontext der künstlichen Membranimpragnierung eingeordnet.