DE10147828A1 - Brennstoffzelle - Google Patents

Brennstoffzelle

Info

Publication number
DE10147828A1
DE10147828A1 DE10147828A DE10147828A DE10147828A1 DE 10147828 A1 DE10147828 A1 DE 10147828A1 DE 10147828 A DE10147828 A DE 10147828A DE 10147828 A DE10147828 A DE 10147828A DE 10147828 A1 DE10147828 A1 DE 10147828A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel cell
cell according
acid
polymer
molecular sieve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10147828A
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Bruder
Uwe Heiber
Karl-Heinz Krause
Gerhard Merkmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Phoenix AG
Original Assignee
Intech Thueringen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Intech Thueringen GmbH filed Critical Intech Thueringen GmbH
Priority to DE10147828A priority Critical patent/DE10147828A1/de
Publication of DE10147828A1 publication Critical patent/DE10147828A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1041—Polymer electrolyte composites, mixtures or blends
    • H01M8/1044—Mixtures of polymers, of which at least one is ionically conductive
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/1023—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having only carbon, e.g. polyarylenes, polystyrenes or polybutadiene-styrenes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/103—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having nitrogen, e.g. sulfonated polybenzimidazoles [S-PBI], polybenzimidazoles with phosphoric acid, sulfonated polyamides [S-PA] or sulfonated polyphosphazenes [S-PPh]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1039—Polymeric electrolyte materials halogenated, e.g. sulfonated polyvinylidene fluorides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1041—Polymer electrolyte composites, mixtures or blends
    • H01M8/1046—Mixtures of at least one polymer and at least one additive
    • H01M8/1051—Non-ion-conducting additives, e.g. stabilisers, SiO2 or ZrO2
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzelle (1), umfassend wenigstens folgende Bauteile: DOLLAR A - eine protonenleitende Polymermembran (2) als Elektrolyt; DOLLAR A - Katalysatorschichten (3), die beiderseits die Polymermembran (2) überdecken; DOLLAR A - gasdurchlässige Elektroden in Form einer Anode (4) und Kathode (5), die an der nach außen weisenden Oberfläche der Katalysatorschichten (3) anliegen; DOLLAR A - elektrisch leitfähige Platten (6), die die Elektroden in dicht benachbarten Abständen elektrisch leitend berühren und gemeinsam mit den Elektroden gasführende Kanäle begrenzen; sowie DOLLAR A - Gasanschlüsse für die Zufuhr von Wasserstoff (H¶2¶) einerseits und Sauerstoff (O¶2¶) andererseits. DOLLAR A Die erfindungsgemäße Brennstoffzelle (1) zeichnet sich dadurch aus, dass die Polymermembran (2) eine Mischung auf der Basis eines Polymerverschnittes ist, umfassend wiederum wenigstens DOLLAR A - eine erste Polymergruppe A auf der Basis eines halogenierten und/oder sulfonierten Polyalkens sowie DOLLAR A - eine zweite Polymergruppe B auf der Basis eines vulkanisierten Kautschuks mit polarem Charakter.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzelle, umfassend wenigstens folgende Bauteile:
  • - eine protonenleitende Polymermembran als Elektrolyt;
  • - Katalysatorschichten, die beiderseits die Polymermembran überdecken;
  • - gasdurchlässige Elektroden in Form einer Anode und Kathode, die an der nach außen weisenden Oberfläche der Katalysatorschichten anliegen;
  • - elektrisch leitfähige Platten, die die Elektroden in dicht benachbarten Abständen elektrisch leitend berühren und gemeinsam mit den Elektroden gasführende Kanäle begrenzen; sowie
  • - Gasanschlüsse für die Zufuhr von Wasserstoff einerseits und Sauerstoff andererseits.
Eine gattungsgemäße Brennstoffzelle wird beispielsweise in folgenden Druckschriften ausführlich beschrieben, nämlich DE-A-36 40 108, DE-A-195 44 323, WO-A-94/09519, US-A-5 292 600 und in "Spektrum der Wissenschaft" (Juli 1995), Seiten 92 bis 98.
Brennstoffzellen sind elektrochemische Energieumwandler und vergleichbar mit Batteriensystemen, die gespeicherte chemische Energie in Strom umwandeln. Im Gegensatz zu den heutigen konventionellen Stromerzeugern erfolgt die Stromerzeugung in einer Brennstoffzelle ohne den Umweg über die Wärmeerzeugung.
Herzstück der Brennstoffzelle ist die Polymermembran, die nur für Wasserstoff-Ionen (Protonen) durchlässig sein darf. Auf der einen Seite strömt Wasserstoff an Katalysatoren (z. B. Platin-Katalysatoren) vorbei und wird dabei in Protonen und Elektronen gespalten, auf der anderen Luft oder reiner Sauerstoff. Die Protonen treten durch die Polymermembran und vereinigen sich zusammen mit den als Nutzstrom fungierenden Elektronen mit dem Sauerstoff zu Wasser, das als einziger Abfallstoff übrigbleibt. Mit anderen Worten: Der Wasserstoff gibt die Elektronen an der einen Elektrode ab, der Sauerstoff übernimmt sie an der anderen Elektrode.
Derzeit werden Kunststoffmembranen in Brennstoffzellen eingesetzt. Die diesbezüglichen Werkstoffe sind insbesondere Polysulfone (DE-A-198 09 119), thermoplastische Polyetherketone und Polytetrafluorethylen mit sulfonischen Perfluorvinylether-Seitenketten (Nation 117-DuPont).
Trotz verschiedener Lösungsansätze lässt bislang die Protonenleitfähigkeit der Polymermembran zu wünschen übrig, und zwar sowohl unter technischen wie auch wirtschaftlichen Gesichtspunkten. Es ist daher verständlich, dass insbesondere in die Werkstofftechnologie der Polymermembran viel Aufwand gesteckt wird.
Mit der erfindungsgemäßen Brennstoffzelle unter Verwendung einer Polymermembran in Form einer Mischung auf der Basis eines Polymerverschnittes, umfassend wiederum wenigstens
  • - eine erste Polymergruppe A auf der Basis eines halogenierten und/oder sulfonierten Polyalkens sowie
  • - eine zweite Polymergruppe B auf der Basis eines vulkanisierten Kautschuks mit polarem Charakter,
wird ein neuer werkstoffmäßiger Weg beschritten, verbunden mit einer hohen Effizienz der Protonenleitfähigkeit bei gleichzeitig technisch einfacher und kostengünstiger Herstellung.
Im folgenden werden die beiden Polymergruppen A und B näher vorgestellt.
Polymergruppe A
In Bezug auf das halogenierte Polyalken ist die Halogenbasis Fluor, Chlor oder Brom.
Das sulfonierte Polyalken umfasst auch Sulfonsäurederivate, beispielsweise in Form eines chlorsulfonierten Polyalkens.
Von besonderer Bedeutung innerhalb dieser Polymergruppe ist das halogenierte und/oder sulfonierte Polyethylen.
Der Anteil der Polymergruppe A ist ≧ dem Anteil der Polymergruppe B. Dabei beträgt der Anteil der Polymergruppe A in der Mischung 40 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 45 bis 60 Gew.-%.
Die Polymergruppe A ist insbesondere ein Thermoplast. Im Verschnitt mit der Polymergruppe B als Vulkanisat kommt daher die Werkstoffgruppe der thermoplastischen Elastomere (Kurzform: TPE) zum Tragen.
Polymergruppe B
Hier kommen bei einem Mischungsanteil von wenigstens 10 Gew.-% insbesondere folgende Kautschuktypen zum Einsatz:
Fluorkautschuk (Kurzform: FKM)
Chloroprenkautschuk (2-Chlorbutadien-1,3; Kurzform: CR)
Chlorbutylkautschuk (Kurzform: CIIR)
Brombutylkautschuk (Kurzform: BIIR)
Nitrilkautschuk (Kurzform: NBR)
Acrylatkautschuk (Kurzform: ACM)
Vorteilhafterweise enthält die Mischung ein Molekularsieb mit hohem Kristallwassergehalt, und zwar bei wenigstens 100 Molen Kristallwasser. In diesem Zusammenhang ist insbesondere das Natrium-Aluminium-Silikat der folgenden Formel zu nennen:
Na86[(AlO2)86.(SiO2)106].276 H2O
Desweiteren ist es von Vorteil, wenn das Molekularsieb im Rahmen einer partiellen Dehydratisierung mit einer Säure beladen ist, und zwar unter Bildung eines Molekularsieb/Säure-Adduktes. Ein Teil des Kristallwassers wird also entfernt und durch eine Säure ersetzt. Der Beladungsgrad der Säure beträgt 5% bis 30%, vorzugsweise 15%. Mit dieser Maßnahme wird die Protonenleitfähigkeit der Polymermembran erhöht.
Alternativ, insbesondere aber in Kombination mit einem Molekularsieb/Säure-Addukt, kann der Mischung auch Kieselsäure als Säurekatalysator beigefügt werden.
Wiederum alternativ, insbesondere aber in Kombination mit einem Molekularsieb/Säure-Addukt und Kieselsäure, kann der Mischung zusätzlich eine Faser, insbesondere Cellulosefaser, beigemischt werden, wobei die Faser mit einer Säure beladen ist, und zwar unter Bildung eines Faser/Säure-Adduktes. Der Beladungsgrad der Säure beträgt hier ebenfalls 5% bis 30%, vorzugsweise 15%. Diese Maßnahme bewirkt eine Erhöhung der Protonenleitfähigkeit wie auch der mechanischen Stabilität (Zerreiß- und Strukturfestigkeit).
Desweiteren ist es von Vorteil, wenn der Mischung zusätzlich ein Verstärkerharz, insbesondere in Kombination mit einem Härtungsmittel, beigemischt wird. Auf das System Verstärkerharz/Härtungsmittel wird nun im folgenden näher eingegangen.
Verstärkerharze sind Rohstoffe, die auf der Basis von substituierten Phenolen und Formaldehyd aufgebaut sind. Sie sind im Ausgangszustand unvernetzte und thermoplastische Stoffe, die der Mischung zugesetzt werden und durch ein ebenfalls zugemischtes Härtungsmittel (z. B. Hexamethoxymethylamin) dann bei höheren Temperaturen (130°C) in vernetzte Strukturen übergehen. Das Verstärkerharz reagiert durch den Härterzusatz mit sich selbst, nicht jedoch mit dem Kautschuk. Es laufen somit zwei voneinander unabhängige Vernetzungsreaktionen ab. Die Eigenschaften des Werkstoffes lassen sich durch den Einsatz des Systems Verstärkerharz/Härtungsmittel besonders deutlich verändern, und zwar unter folgenden Gesichtspunkten:
  • - Erhöhung der Strukturfestigkeit
  • - Erhöhung der Ermüdungsbeständigkeit/Dauerfestigkeit/Lebensdauer
  • - Erniedrigung des Abriebs
Weitere übliche Mischungsingredienzien sind beispielsweise Schwefel oder Schwefelspender, Beschleuniger, Metalloxid (z. B. MgO, ZnO), Füllstoff und Alterungsschutzmittel.
Aufgrund der Tatsache, dass das System Verstärkerharz/Härtungsmittel sowie das Faser/Säure-Addukt zur Erhöhung der mechanischen Stabilität der Polymermembran beitragen, kann zumeist auf einen zusätzlichen Festigkeitsträger in Form eines Gewebes verzichtet werden.
Gegebenenfalls ist die Polymermembran gewebeverstärkt, insbesondere auf der Basis von Polyamid (z. B. Polyamid 6.6).
Die Polymermembran weist ferner vorteilhafterweise eine Schichtstärke von 0,05 mm bis 1 mm, insbesondere 0,1 bis 0,2 mm, auf.
Zur Beurteilung der Mischung bezüglich ihres elektrischen (elektronischen, protonischen) Verhaltens sind folgende Anforderungen zu erfüllen:
  • - Der spezifische elektronische Durchgangswiderstand σe- muss sehr viel größer sein als der spezifische protonische Durchgangswiderstand σp+, wobei das Verhalten beider zueinander proportional vom Wirkungsgrad W der Brennstoffzelle ist, und zwar unter dem Gesichtspunkt W ~ σe-/σp+.
  • - Die protonische Leitfähigkeit, definiert durch 1/σp+, verlangt das Vorhandensein von Protonen in der Polymermembran.
  • - Ein spezifischer elektronischer Durchgangswiderstand σe- ist an ein Nichtvorhandensein von freien Ladungsträgern (Elektronen, Fehlstellen) gebunden.
  • - Kapazitive und induktive Effekte können innerhalb des folgenden Arbeitsbereiches vernachlässigt werden:
    Betriebstemperatur T: -40°C ≦ T ≦ 150°C
    Druck p: 0,9 at ≦ p ≦ 3 at
    Gleichspannung U: |U| ≦ 10 V
Die Polymermembran kann für eine Niedrigtemperatur-Brennstoffzelle (Betriebstemperatur: < 100°C) verwendet werden.
Die Erfindung wird nun anhand schematischer Darstellungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Brennstoffzelle;
Fig. 2 den elektrochemischen Reaktionsablauf einer Brennstoffzelle;
Fig. 3 eine elektrische Beschreibung der Mischung.
Nach Fig. 1 umfasst die Brennstoffzelle 1 eine protonenleitende Polymermembran 2 als Elektrolyt, und zwar in Form einer Mischung auf der Basis eines Polymerverschnittes, umfassend die beiden Polymergruppen A und B. Die Polymermembran 2 wird dabei beiderseits von Katalysatorschichten 3 überdeckt. An der nach außen weisenden Oberfläche der Katalysatorschichten 3 liegen gasdurchlässige Elektroden in Form einer Anode 4 und Kathode 5 an. Die elektrisch leitfähigen Platten 6 begrenzen die Brennstoffzelle anoden- bzw. kathodenseitig, wobei diese Platten mit den gasdurchlässigen Elektroden eine bauliche Einheit bilden. Ferner sind Gasanschlüsse für den Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) vorhanden.
Mehrere Einzelzellen 1 lassen sich nun zu Zellenstapeln verschalten, wobei die Polymermembran bei einer Schichtstärke von 0,05 bis 1 mm, insbesondere 0,1 bis 0,2 mm, zu einem geringeren Gesamtbauraum beiträgt.
Fig. 2 zeigt den elektrochemischen Reaktionsablauf einer Brennstoffzelle mit folgenden Teilabläufen:
  • - erste Einzelreaktion an der Anode 4 (H2 → 2H+ + 2e);
  • - Protonenwanderung durch die Polymermembran 2;
  • - Elektronenfluss über einen äußeren Stromkreis 7, der mit einem elektrischen Verbraucher 8 in Verbindung steht;
  • - zweite Einzelreaktion an der Kathode 5 (2H+ + 2e + ½O2 → H2O).
Da es zu teuer wäre, das vorhandene Tankstellennetz durch ein Wasserstoffnetz zu ersetzen, geht die Entwicklung dahin, den Wasserstoff direkt an Bord des Autos zu erzeugen, vorzugsweise aus Methanol, das sich leicht aus Erdgas oder auch aus nachwachsenden Rohstoffen gewinnen lässt und das wie Benzin getankt werden kann. Dazu ist ein Reformierungsreaktor als eine kleine Chemieanlage nötig. Ferner ist die Direkt-Methanol-Brennstoffzelle mit internem Reformer unter Verwendung einer Reformerschicht bekannt (DE-A-199 45 667).
Als Sauerstofflieferant genügt zumeist die Luft.
Das sich bildende Wasser sorgt zudem dafür, dass das Kristallwasser des Molekularsiebes nicht aufgebraucht wird.
Fig. 3 zeigt eine elektrische Beschreibung der Mischung. Dabei sind C1 und C2 kapazitive Elemente, L1 eine Induktivität und R1 der hinsichtlich Applikation interessierende Innenwiderstand der Mischung bzw. Polymermembran 2 (Fig. 1 und 2).
Bezugszeichenliste
1
Brennstoffzelle (Einzelzelle)
2
protonenleitende Polymermembran
3
Katalysatorschicht
4
Elektrode (Anode)
5
Elektrode (Kathode)
6
elektrisch leitfähige Platte (bipolare Platte)
7
äußerer Stromkreis
8
elektrischer Verbraucher

Claims (35)

1. Brennstoffzelle (1), umfassend wenigstens folgende Bauteile:
  • - eine protonenleitende Polymermembran (2) als Elektrolyt;
  • - Katalysatorschichten (3), die beiderseits die Polymermembran (2) überdecken;
  • - gasdurchlässige Elektroden in Form einer Anode (4) und Kathode (5), die an der nach außen weisenden Oberfläche der Katalysatorschichten (3) anliegen;
  • - elektrisch leitfähige Platten (6), die die Elektroden in dicht benachbarten Abständen elektrisch leitend berühren und gemeinsam mit den Elektroden gasführende Kanäle begrenzen; sowie
  • - Gasanschlüsse für die Zufuhr von Wasserstoff einerseits und Sauerstoff andererseits;
dadurch gekennzeichnet, dass die Polymermembran (2) eine Mischung auf der Basis eines Polymerverschnittes ist, umfassend wiederum wenigstens
eine erste Polymergruppe A auf der Basis eines halogenierten und/oder sulfonierten Polyalkens sowie
eine zweite Polymergruppe B auf der Basis eines vulkanisierten Kautschuks mit polarem Charakter.
2. Brennstoffzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Polymergruppe A ein halogeniertes und/oder sulfoniertes Polyethylen ist.
3. Brennstoffzelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein halogeniertes Polyalken/Polyethylen auf der Basis Fluor, Chlor oder Brom Verwendung findet.
4. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Polymergruppe A ein Thermoplast ist.
5. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Polymergruppe B ein halogenierter Kautschuk auf der Basis Fluor, Chlor oder Brom ist.
6. Brennstoffzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Fluorkautschuk, Chloroprenkautschuk, Chlorbutylkautschuk oder insbesondere Brombutylkautschuk Verwendung findet.
7. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Polymergruppe B Nitrilkautschuk ist.
8. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Polymergruppe B Acrylatkautschuk ist.
9. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der ersten Polymergruppe A ≧ dem Anteil der zweiten Polymergruppe B ist.
10. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der ersten Polymergruppe A in der Mischung 40 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 45 bis 60 Gew.-%, beträgt, wobei die zweite Polymergruppe B einen Anteil von wenigstens 10 Gew.-% aufweist.
11. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung ein Molekularsieb mit hohem Kristallwassergehalt enthält.
12. Brennstoffzelle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Molekularsieb ein Metall-Aluminium-Silikat der folgenden Formel ist:
Men[(AlO2)x.(SiO2)y].mH2O
13. Brennstoffzelle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metall (Me) der ersten oder zweiten Hauptgruppe des Periodensystems, vorzugsweise Natrium, Verwendung findet.
14. Brennstoffzelle nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Molekularsieb ein Natrium-Aluminium-Silikat der folgenden Formel ist:
Na86[(AlO2)86.(SiO2)106].mH2O
15. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Molekularsieb wenigstens 100 Mole (m), vorzugsweise wenigstens 200 Mole (m), Kristallwasser enthält.
16. Brennstoffzelle nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Molekularsieb 276 Mole (m) Kristallwasser enthält.
17. Brennstoffzelle nach Anspruch 14 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Molekularsieb ein Natrium-Aluminium-Silikat der folgenden Formel ist:
Na86[(AlO2)86.(SiO2)106].276 H2O
18. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Molekularsieb im Rahmen einer partiellen Dehydratisierung mit einer Säure beladen ist, und zwar unter Bildung eines Molekularsieb/Säure-Adduktes.
19. Brennstoffzelle nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Addukt eine Wasserstoff- und/oder Sauerstoffsäure enthält.
20. Brennstoffzelle nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Addukt eine wässrige Wasserstoffsäure enthält.
21. Brennstoffzelle nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Addukt eine wässrige Sauerstoffsäure enthält.
22. Brennstoffzelle nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Säurelösung 0,1 bis 5 molar ist.
23. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Beladungsgrad der Säure 5% bis 30%, vorzugsweise 15%, beträgt.
24. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 23, insbesondere in Verbindung mit einem der Ansprüche 11 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung Kieselsäure enthält.
25. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 24, insbesondere in Verbindung mit einem der Ansprüche 11 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung eine Faser enthält, die mit einer Säure beladen ist, und zwar unter Bildung eines Faser/Säure-Adduktes.
26. Brennstoffzelle nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit Säure beladene Cellulosefaser Verwendung findet.
27. Brennstoffzelle nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser mit Phosphorsäure, vorzugsweise in konzentrierter Form, beladen ist.
28. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Beladungsgrad der Säure 5% bis 30%, vorzugsweise 15%, beträgt.
29. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 28, insbesondere in Verbindung mit einem der Ansprüche 11 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung ein Verstärkerharz, vorzugsweise unter Beimischung eines Härtungsmittels, enthält.
30. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymermembran (2) gewebefrei ist.
31. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymermembran (2) gewebeverstärkt ist.
32. Brennstoffzelle nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe auf der Basis von Polyamid, beispielsweise Polyamid 6.6, besteht.
33. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymermembran (2) eine Schichtstärke von 0,05 mm bis 1 mm, vorzugsweise von 0,1 mm bis 0,2 mm, aufweist.
34. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass hinsichtlich des spezifischen elektronischen Durchgangswiderstandes σe-, des spezifischen protonischen Durchgangswiderstandes σp+, der Dichte ρ und der Strukturfestigkeit SF der Mischung folgende Parameter gelten:
  • - σe- ≧ 106 Ωcm
  • - σp+ ≦ 200 Ωcm
  • - 1,2 g/cm3 ≦ ρ ≦ 1,5 g/cm3
  • - SF ≧ 15 N/mm
35. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Niedrigtemperatur-Brennstoffzelle Verwendung findet.
DE10147828A 2000-10-19 2001-09-27 Brennstoffzelle Withdrawn DE10147828A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10147828A DE10147828A1 (de) 2000-10-19 2001-09-27 Brennstoffzelle

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10052113 2000-10-19
DE10147828A DE10147828A1 (de) 2000-10-19 2001-09-27 Brennstoffzelle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10147828A1 true DE10147828A1 (de) 2002-07-04

Family

ID=7660499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10147828A Withdrawn DE10147828A1 (de) 2000-10-19 2001-09-27 Brennstoffzelle

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20020192524A1 (de)
EP (1) EP1332528A1 (de)
AU (1) AU2002223439A1 (de)
DE (1) DE10147828A1 (de)
WO (1) WO2002033772A1 (de)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3713890A (en) * 1970-01-28 1973-01-30 Mc Donnell Douglas Corp Flexible battery separator and method of production
US4309372A (en) * 1977-03-10 1982-01-05 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Method of making formulated plastic separators for soluble electrode cells
US5292600A (en) * 1992-08-13 1994-03-08 H-Power Corp. Hydrogen power cell
US5468574A (en) * 1994-05-23 1995-11-21 Dais Corporation Fuel cell incorporating novel ion-conducting membrane
US6059943A (en) * 1997-07-30 2000-05-09 Lynntech, Inc. Composite membrane suitable for use in electrochemical devices
US6110616A (en) * 1998-01-30 2000-08-29 Dais-Analytic Corporation Ion-conducting membrane for fuel cell
DE60142897D1 (de) * 2000-06-02 2010-10-07 Stanford Res Inst Int Polymermembranzusammensetzung

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002033772A8 (de) 2002-07-18
AU2002223439A1 (en) 2002-04-29
WO2002033772A1 (de) 2002-04-25
EP1332528A1 (de) 2003-08-06
US20020192524A1 (en) 2002-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112007002574B4 (de) Brennstoffzelle und Dichtung für eine Brennstoffzelle
DE102008041421B4 (de) Polymergemisch-Elektrolytmembran zur Verwendung bei hoher Temperatur und Herstellungsverfahren sowie Verwendung derselben
CN101740743A (zh) 燃料电池隔板用成型材料
DE102008015575A1 (de) Membranelektrodenanordnung für eine Brennstoffzelle und Verfahren zu deren Herstellung
DE112008001766T5 (de) Elektrolytmembran und Brennstoffzelle unter Verwendung derselben
KR20210058269A (ko) 연료전지용 전극, 이를 포함하는 연료전지용 막전극 접합체 및 그 제조방법
DE102008043936A1 (de) Verstärkte Verbundmembran für Polymerelektrolytbrennstoffzelle
EP1636865A2 (de) Membran-elektroden-einheit f r methanol-brennstoffzellen und verfahren zu ihrer herstellung
DE60202723T2 (de) Schlauch mit geringen Verunreinigungseigenschaften sowie Gummizusammensetzung für die Herstellung desselben
DE102016223688A1 (de) Brennstoffzellenkatalysator für feuchtigkeitsfreie Bedingungen und Verfahren zu seiner Herstellung
DE112004001685B4 (de) Vorrichtung mit einer Membranelektrodenanordnung und Verfahren zum Herstellen einer Membranelektrodenanordnung
EP1228548B1 (de) Brennstoffzelle
DE102007056120A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer 5-Schicht-Mea mit verbesserter elektrischer Leitfähigkeit
DE102020213449A1 (de) Membran-Elektrodeneinheit mit verbesserter Beständigkeit und Protonenleitfähigkeit und Verfahren zu deren Herstellung
DE102011014154A1 (de) Selectively coated bipolar plates for water management and freeze start in pem fuel cells
DE10147828A1 (de) Brennstoffzelle
WO2002082562A2 (de) Hybridmembran-polymerelektrolyt-brennstoffzelle
DE102015100607B4 (de) Verfahren zum Ausbilden einer Dichtung für eine PEM-Brennstoffzelle
EP1405360A2 (de) Brennstoffzelle
EP2618417B1 (de) Direkt-Methanol-Brennstoffzelle und Verfahren zum Betreiben derselben
DE102015121787B4 (de) Gepfropfte funktionelle Gruppen an Träger aus expandiertem Tetrafluorethylen (ePTFE) für Brennstoffzellen- und Wassertransportmembranen
KR100846139B1 (ko) 가교가능한 코팅층을 막/전극 계면에 도입한 일체형막/전극 접합체 및 그 제조방법
DE10243064A1 (de) Brennstoffzelle
CN112376072A (zh) 一种利用自来水产生臭氧水的膜电极及其制备方法
DE10245431A1 (de) Brennstoffzelle

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: PHOENIX AG, 21079 HAMBURG, DE

8139 Disposal/non-payment of the annual fee