Charakterisierung von Elektroden und Membran-Elektroden-Einheiten mittels Porosimetrie

Abstract

Die Porensysteme in Gasdiffusionselektroden bestimmen die Transporteigenschaften der Reaktanten und Reaktionsprodukte und damit wesentlich die Kinetik. Die Gasdiffu¬sionselektroden für Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen bestehen aus einem porösen Backing (Kohlegewebe oder –papier) und einer Reaktionsschicht (Kohlegeträgerte oder ungeträgerte Katalysatoren) Porosimetriemessungen wurden mit Gasadsorption und Quecksilberporosimetrie durchgeführt, sowohl an den Ausgangsmaterialien als auch kompletten MEA-Einheiten Das Porensystem der Kohle und das des Backings können in den Elektroden unterschieden werden. Das Feinporensystem ist im wesentlichen durch die Kohle bestimmt, während das Makroporensystem durch das Backing vorgegeben wird. In Brennstoffzellen kommen Backings mit unterschiedlicher Hydrophobierung zur Anwendung. Durch diese Funktionalisierung wird auch das Porensystem des Backings verändert. Mit den Porositätsmessungen können die Unterschiede beobachtet werden. Bei der Herstellung der Membran-Elektroden-Einheiten werden die Elektroden und die Membran zu einer Einheit verpreßt. Durch das Pressen wird das Porensystem der Elektroden nicht wesentlich verändert. Die Porositätsmessungen können auch an kompletten MEA durchgeführt werden. Dies erlaubt auch die Untersuchung von in Brennstoffzellen elektrochemisch belasteten MEAs und damit die Untersuchung von Degradationsprozessen im Brennstoffzellenbetrieb.