XPS Untersuchungen zur Hydrophobierung mit PTFE von Elektroden für Niedertemperatur-Brennstoffzellen

Kurzfassung

In Elektroden für Niedertemperatur-Brennstoffzellen wie z.B. Polymer-Elektrolyt-Membranbrennstoffzellen (PEFC) muss der Transport der Reaktionsgase sowie von Was-ser stattfinden. Hierfür müssen die Elektroden sowohl ein hydrophiles als auch ein hydrophobes Porensystem aufweisen, wobei die Hydrophobizität bestimmt, wann die Porensystem geflutet werden und damit den Transport der Reaktionsgase behin-dern. Für die Hydrophobierung wird in allen Elektroden für Niedertemperatur-Brenn-stoffzellen Polytetrafluorethylen (PTFE) eingesetzt, da dieses eine hohe chemische Stabilität aufweist. Die Konzentration des PTFE an der Oberfläche bestimmt die Hydrophobizität der Elektroden. Daher bietet sich für die Untersuchung der Elektrodenoberflächen die XPS-Analyse an. Mit Hilfe von XPS wurden Elektronen und Elektrodenbestandteile, die mit verschiedenen Präperationstechniken hergestellt wurden, untersucht. Zusätzlich wird die Röntgenphotoelektronenspektroskopie eingesetzt, um die Veränderungen der Hydrophobierung durch den Brennstoffzellenbetrieb zu untersuchen. Durch die elektro-chemische Belastung wird eine partielle Zersetzung des PTFE verursacht, die sich auf den Betrieb in der Brennstoffzelle auswirkt, aber auch in den XPS-Analysen beobacht werden kann. Die XPS-Analysen zeigen, dass die Veränderung der Hydrophobizität im wesentlichen an den Anoden auftritt, während das PTFE in den Kathoden nur geringe Veränderungen aufweist.