Untersuchung zur Zersetzung von Polytetrafluorethylen unter den elektrochemischen Bedingungen in Brennstoffzellen

Abstract

In dieser Arbeit wurde die Degradation des Polytetrafluorethylens (Teflon®) unter den elektrochemischen Bedingungen in Brennstoffzellen untersucht. Hierzu wurden Referenzproben mittels Photoelektronenemissionsspektroskopie und Infrarot-Spektroskopie analysiert. Um die Hypothese zu stützen, dass die Degradation des Teflons in der mikroporösen Schicht in Brennstoffzellen über Radikale abläuft, analog zum Nafion der Polymerelektrolytmembran, wurde ein Modellversuch mit Hilfe der Fentonreaktion durchgeführt. Damit konnte gezeigt werden, dass es möglich ist, Teflon mit Hilfe von Radikalen zu degradieren. Da die Bedingungen innerhalb der Brennstoffzelle auch Einfluss auf die Degradation haben, wurde anschließend eine Teflonprobe in eine Brennstoffzelle eingefügt, einem Stresstest unterzogen und anschließend untersucht. Die Ergebnisse der Modellexperimente wurden anschließend mit einer realen mikroporösen Schicht verglichen. Es zeigte sich durch ähnliche Degradationsmuster bei allen Proben, dass es sich bei der Degradation der mikroporösen Schicht um einen Radikalmechanismus handelt. In dieser Arbeit konnte der genaue Degradationsmechanismus nicht abschließend untersucht werden, jedoch Vermutungen, aufgrund der erhaltenen Photoelektronenemissionsspektren, angestellt werden. Die nächstliegendste hierbei ist die Umlagerung innerhalb des Polymeres, welche eventuell über eine Zwischenstufe mit einem Ether abläuft beziehungsweise diesen als Nebenprodukt erzeugt.