DE102007037632A1

DE102007037632A1 - Lokalisierte Deaktivierung einer Membran

Info

Publication number: DE102007037632A1
Application number: DE102007037632A
Authority: DE
Inventors: Matthew M. Fay; Beba T. Dobulis; Timothy J. Fuller
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-08-14
Filing date: 2007-08-09
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2027-08-10
Also published as: JP2008078123A; US20080038612A1; CN101127404A; US8617760B2; DE102007037632B4; JP5069059B2; CN101127404B

Abstract

Verfahren, umfassend, dass eine ionenleitende Membran vorgesehen wird und ein gewähltes Gebiet der Membran deaktiviert wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Das Gebiet, das die Offenbarung allgemein betrifft, umfasst ionenleitende Membrane, daraus hergestellte Produkte und Verfahren zur Herstellung und Verwendung derselben.
HINTERGRUND
Brennstoffzellen weisen typischerweise eine Membran, wie eine Polymerelektrolytmembran (PEM), auf, die Protonen leitet und schichtartig zwischen einer Kathodenkatalysatorschicht und einer Anodenkatalysatorschicht angeordnet ist. Gasdiffusionsmedium-(GDM)-Schichten können mit der Kathodenkatalysatorschicht bzw. der Anodenkatalysatorschicht in Eingriff stehen. Bei einigen Anwendungen sind die Katalysatorschichten auf das GDM beschichtet, während bei anderen Anwendungen die Katalysatorschichten auf die Membran beschichtet sind. Die Membran, zwei Katalysatorschichten und zwei GDM gemeinsam werden nachfolgend als eine Membranelektrodenanordnung (MEA) bezeichnet. Außerhalb der MEA angeordnet befinden sich leitende Separator-(Bipolar-)Platten zur mechanischen Sicherung der MEA und zur elektrischen Verbindung benachbarter MEAs in Reihe. Ein Abschnitt jeder Separatorplatte, der in Kontakt mit der MEA angeordnet ist, ist mit einem Gasdurchgang versehen, um entweder einen Brennstoff, wie ein Wasserstoffgas, oder ein Oxidationsmittel, wie Sauerstoffgas, an die jeweilige Elektrodenfläche zu liefern und erzeug tes Wasser zu entfernen. Ein Kühlmittel kann auch durch die Bipolarplatte strömen.
Um eine Leckage des Wasserstoffbrennstoffgases, das an die Anode geliefert wird, und des Sauerstoffgases, das an die Kathode geliefert wird, zu verhindern und ein Mischen der Gase in der Brennstoffzelle zu verhindern, ist bisher eine Dichtung an dem Umfang jeder Elektrodenkatalysatorschicht angeordnet worden, wobei die Membran schichtartig dazwischen angeordnet war. Bei der Montage der Brennstoffzelle stellen die Bipolarplatten einen Kontakt mit dem komprimierbaren Dichtungsmaterial her, wodurch die Barriere gegenüber Gasleckage erzeugt wird.
In Brennstoffzellen ist an den Katalysatorschichträndern von MEAs ein vorzeitiger MEA-Defekt beobachtet worden. Um die Katalysatorschichtränder vor vorzeitigem Defekt zu schützen, sind Dichtungsrandschutzmaterialien in die MEA-Architektur eingeführt worden. Die Randschutzmaterialien werden entweder zwischen der Membran und jeder der jeweiligen Katalysatorschichten oder zwischen jeder der Katalysatorschichten und dem jeweiligen GDM angeordnet. Die Randschutzmaterialien bedecken typischerweise die Membran außerhalb des Katalysatorschichtrandes. Oftmals erstrecken sich die Randschutzmaterialien über den Innenrand der Katalysatorschichtränder. Jedoch wurden in dem Gebiet des Katalysatorrandes unter den Randschutzmaterialien dennoch vorzeitige Defekte gefunden.
ZUSAMMENFASSUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Verfahren, das umfasst, dass Randgebiete einer ionenleitenden Membran deaktiviert werden. Das Verfahren umfasst, dass eine Membran vorgesehen wird, ein gewähltes Gebiet oder gewählte Gebiete, insbesondere die Randgebiete der Membran deaktiviert werden und die Membran mit Kathoden- und Anodenkatalysatorschichten und Gasdiffusionsmediumschichten in eine MEA zusammengebaut wird. Die Kathoden- und Anodenkatalysatorschichten können auf entweder die Membran oder das Gasdiffusionsmedium beschichtet sein. Das Verfahren kann ferner umfassen, dass ein Randschutzmaterial in Kombination mit den deaktivierten Randgebieten der Membran verwendet wird.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Membran, die ein lokal deaktiviertes Gebiet oder lokal deaktivierte Gebiete, insbesondere Randgebiete, aufweist. Die Randgebiete der Membran werden typischerweise durch Zusatz eines Materials, wie Barium oder eines anderen Elements, zu den Membranrandgebieten deaktiviert, um eine Protonenleitung zu verhindern. Das Barium oder das andere Element verhindert, dass Protonen durch dieses Gebiet der Membran geleitet werden, wodurch dieses deaktiviert wird. Andere Elemente zur Deaktivierung von Gebieten der Membran umfassen diejenigen, die unlösliche Sulfat- und Sulfonatsalze bilden, einschließlich Strontium, Blei, Calcium, Silber und Quecksilber (I). Diese Metalle bilden eine niedrige Löslichkeit aufweisende Produkte mit den Sulfonsäuregruppen der Membran. Die Membran, die deaktivierte Randgebiete aufweist, kann in Verbindung mit Randschutzmaterialien in der MEA verwendet werden. Alternativ dazu können Randschutzmaterialien von der MEA weggelassen werden.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung weist eine Membranelektrodenanordnung auf, die eine Membran aufweist, die ein aktives Gebiet und ein deaktiviertes Gebiet besitzt. Eine Kathodenkatalysatorschicht in der Membranelektrodenanordnung besitzt ein Randgebiet benachbart einer ersten Fläche der Membran. Eine Anodenkatalysatorschicht besitzt ein Randgebiet, das sich benachbart einer zweiten Fläche der Membran befindet. Das Randgebiet der Kathodenkatalysatorschicht und das Randgebiet der Anodenkatalysatorschicht sind benachbart des deaktivierten Gebietes der Membran angeordnet.
Andere beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich. Es sei zu verstehen, dass die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele, während sie die beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung angeben, nur zu Zwecken der Veranschaulichung und nicht dazu bestimmt sind, den Schutzumfang der Erfindung zu beschränken.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen besser verständlich.
1 ist eine Draufsicht einer Polymerelektrolytmembran mit einer lokalisierten Deaktivierung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine Schnittansicht eines Abschnitts eines Brennstoffzellenstapels, wobei die Membran mit lokalisierter Deaktivierung in eine MEA in dem Brennstoffzellenstapel zusammengebaut ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3 ist ein Flussdiagramm für ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung der Ausführungsformen) ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die Erfindung, ihre Anwendung bzw. ihren Gebrauch zu beschränken.
Bezug nehmend auf 1 umfasst eine Ausführungsform der Erfindung eine Membran 30, die ein zentrales aktives Gebiet 30a (innenleitend), das in der Lage ist, Protonen durch dieses aktive Gebiet 30a der Membran 30 zu leiten, und ein deaktiviertes Randgebiet 30b (nicht innenleitend) aufweist, das das aktive Gebiet 30a umgibt und das Leiten von Protonen durch das deaktive Gebiet 30b der Membran 30 verhindert.
Festpolymerelektrolytmembrane 30, die bei der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, sind innenleitende Materialien. Geeignete Membrane, die bei der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, sind beschrieben in den U.S. Patentnummern 4,272,353 und 3,134,697 und in dem Journal of Power Sources, Band 29 (1990), Seiten 367-387. Derartige Membrane werden auch als Ionentauscherharzmembrane bezeichnet. Die Harze umfassen Innengruppen in ihrer polymeren Struktur; eine Innenkomponente, die von der Polymermatrix fixiert oder gehalten wird, und zumindest eine andere Innenkomponente, die ein mobiles austauschbares Ion darstellt, das elektrostatisch der fixierten Komponente zugeordnet ist. Die Fähigkeit zum Austausch des mobilen Ions unter geeigneten Bedingungen gegen andere Ionen verleiht diesen Materialien Ionentauschercharakteristiken.
Die Ionentauscherharze können durch Polymerisieren einer Mischung von Ingredienzien hergestellt werden, von denen eines einen Innenbestandteil enthält. Eine breite Klasse von protonenleitenden Kationentauscherharzen stellt das sogenannte Sulfonsäurekationentauscherharz dar. In den Sulfonsäuremembranen sind die Kationentauschergruppen Sulfonsäuregruppen, die an der Polymerhauptkette angebracht sind.
Die Bildung der Ionentauscherharze in Membrane oder Tafeln ist in der Technik gut bekannt. Der bevorzugte Typ ist ein Elektrolyt aus perfluoriertem Sulfonsäurepolymer, bei dem die gesamte Membranstruktur Ionentauschercharakteristiken besitzt. Diese Membrane sind kommerziell erhältlich, und ein typisches Beispiel einer kommerziellen protonenleitenden sulfonierten Perfluorkohlenwasserstoffmembran wird von E.I. DuPont de Nemours & Company mit der Handelsbezeichnung NAFION vertrieben. Andere derartige Membrane sind von Asahi Glass und Asahi Chemical Company erhältlich. Die Verwendung anderer Typen von Membranen, wie beispielsweise, jedoch nicht darauf beschrankt, perfluorierten Kationentauschermembranen, kohlenstoffwasserstoffbasierten Kationentauschermembranen wie auch Anionentauschermembranen, liegt ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung. Bei anderen alternativen Ausführungsformen kann die Membran sulfonierte Kohlenwasserstoffpolymere aufweisen, wie sulfonierte Polysulfone, Polyetheretherketone, Polybenzimidazole, Polyimide, Polyphenylene oder Polyphenylensulfid.
Das deaktivierte Randgebiet 30b des Membrankörpers 31 wird typischerweise durch Zusatz eines Materials, wie Barium oder eines anderen Elements oder Moleküls, in den Membrankörper 31 entlang des deaktivierten Randgebietes 30b ausgebildet. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird das deaktivierte Gebiet 30b durch Einführung von Ionen gebildet, die unlösliche Sulfat- und Sulfonatsalze bilden, einschließlich Ionen von Strontium, Blei, Calcium, Silber und Quecksilber (I). Diese Metallionen bilden eine niedrige Löslichkeit aufweisende Produkte mit den Sulfonsäuregruppen der Membran.
Eine Ausführungsform der Erfindung umfasst, dass eine Membrandeaktivierungslösung hergestellt wird, wie eine 0,01 M Lösung aus Bariumhydroxid (Ba(OH)₂), und jeder Rand der Membran 30 in die Membrandeaktivierungslösung beispielsweise für etwa 10 Minuten getaucht wird. Nach jedem Eintauchen wird die Membran 30 aus der Lösung entfernt und überschüssige Lösung entfernt. Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden überschüssige Bariumionen von der Membran mit Wasser abgewaschen, um sicherzustellen, dass keine Elektrodenkatalysator- und Ionomerkontamination resultiert. Alternativ dazu kann die Deaktivierungslösung auf Randgebiete oder einen anderen Abschnitt oder Abschnitte der Membran 30 unter Verwendung eines Siebdruck- oder anderen Prozesses, der in der Technik bekannt ist, aufgebracht werden. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Innenleitfähigkeit des deaktivierten Randgebietes 30b Null, während die Innenleitfähigkeit des aktiven Gebietes 30a unbeeinflusst bleibt.
Als Nächstes Bezug nehmend auf 2 umfasst eine Ausführungsform der Erfindung einen Abschnitt einer Brennstoffzelle 22, der eine Membran 30 mit einem deaktivierten Randgebiet 30b aufweist. Die Membran 30 ist schichtartig zwischen einer Kathodenkatalysatorschicht 26 und einer Anodenkatalysatorschicht 28 angeordnet. Eine erste Schicht eines Gasdiffusionsmediums 10 kann an die Kathodenkatalysatorschicht 26 angrenzen, und eine zweite Schicht eines Gasdiffusionsmediums 10a kann an die Anodenkatalysatorschicht 28 angrenzen. Die Kathodenkatalysatorschicht 26 und die Anodenkatalysatorschicht 28 können auf entweder die entsprechende Fläche der Membran 30 oder das entsprechende Gasdiffusi onsmedium 10, 10a beschichtet werden. Ein Randgebiet 26a der Kathodenkatalysatorschicht 26 und ein Randgebiet 28a der Anodenkatalysatorschicht 28 sind benachbart des deaktivierten Randgebietes 30b der Membran 30 angeordnet. Obwohl es nicht gezeigt ist, können zusätzliche Randschutzschichten, wie in dem U.S. Patent Nr. 6,861,173 oder der internationalen Patentveröffentlichung Nr. WO 2006/032894 offenbart ist, zwischen jedem Gasdiffusionsmedium 10, 10a und der entsprechenden Katalysatorschicht 26, 28 oder zwischen jeder Katalysatorschicht 26, 28 und dem deaktivierten Randgebiet 30b der Membran 30 angeordnet sein. Jedoch ist bei einer Ausführungsform der Erfindung entweder über oder unter den Katalysatorschichten 26 kein Randschutzmaterial vorhanden.
Eine kathodenseitige Bipolarplatte 32 kann an das Gasdiffusionsmedium 10 angrenzen, und eine anodenseitige Bipolarplatte 32a kann an das Gasdiffusionsmedium 10a angrenzen. Die kathodenseitige Bipolarplatte 32 besitzt Strömungsfeldkanäle 34, die Sauerstoff 38 an die Kathodenkatalysatorschicht 26 durch das Gasdiffusionsmedium 10 verteilen. Die Kanäle 34 nehmen auch Produktwasser 40 von der Kathodenkatalysatorschicht 26 durch das Gasdiffusionsmedium 10 auf. Die anodenseitige Bipolarplatte 32a besitzt Strömungsfeldkanäle 34a, die Wasserstoffgas 36 durch das Gasdiffusionsmedium 10a an die Anodenkatalysatorschicht 28 verteilen.
Im Betrieb der Brennstoffzelle 22 strömt Wasserstoffgas 36 durch die Kanäle 34a der Bipolarplatte 32a und diffundiert durch das Substrat 10a an die Anodenkatalysatorschicht 28. Auf ähnliche Weise strömt Sauerstoff 38 durch die Kanäle 34 der Bipolarplatte 32 und diffundiert durch das Gasdiffusionsmedium 10 an die Kathodenkatalysatorschicht 26. Die Anodenkatalysatorschicht 28 spaltet das Wasserstoffgas 36 in Elektronen und Protonen. Die Elektronen werden als elektrischer Strom von der Anoden katalysatorschicht 28 durch eine Last, wie einen Antriebsmotor (nicht gezeigt), und dann an die Kathodenkatalysatorschicht 26 verteilt.
Die Protonen von dem Wasserstoffgas 36 wandern von der Anodenkatalysatorschicht 28 durch die Membran 30 zu der Kathodenkatalysatorschicht 26. An der Kathodenkatalysatorschicht 26 werden die Protonen mit von dem Antriebsmotor zurückkehrenden Elektronen und Sauerstoff 38 kombiniert, um Wasser 40 zu bilden. Das Wasser 40 diffundiert von der Kathodenkatalysatorschicht 26 durch das Gasdiffusionsmedium 10 in die Kanäle 34 der Bipolarplatte 32 und wird von der Brennstoffzelle 22 ausgetragen. Aufgrund des deaktivierten Randgebietes 30b der Membran 30 werden die Protonen von der Anodenkatalysatorschicht 28 zu der Kathodenkatalysatorschicht 26 nur durch das aktive Gebiet 30a und nicht durch das deaktivierte Randgebiet 30b der Membran 30 geleitet bzw. sind in der Lage, von der Anodenkatalysatorschicht 28 zu der Kathodenkatalysatorschicht 26 nur durch das aktive Gebiet 30a und nicht durch das deaktivierte Randgebiet 30b der Membran 30 zu gelangen.
Als Nächstes Bezug nehmend auf das Flussdiagramm von 3 umfasst eine Ausführungsform der Erfindung, dass eine Membrandeaktivierungslösung, beispielsweise eine 0,01 M Bariumhydroxidlösung vorgesehen wird. Es können alternative Lösungen und alternative Elemente oder Moleküle, die in der Lage sind, die Innenleitfähigkeit eines Abschnitts der Membran, der mit der Deaktivierungslösung in Kontakt kommt, zu deaktivieren, verwendet werden. Ein gewähltes Gebiet oder gewählte Gebiete einer Membran werden mit der deaktivieren Lösung beispielsweise durch Tauchen des gewählten Gebietes oder der gewählten Gebiete in die Membrandeaktivierungslösung für eine Zeitdauer in Kontakt gebracht, um dem eingetauchten Gebiet oder den eingetauchten Gebieten der Membran Material, wie Barium aus der Lösung, hinzuzufügen. Bei einer Ausführungs form der Erfindung wird ein Rand der Membran in die Lösung für etwa 10 Minuten oder weniger getaucht. Anschließend wird die Membran aus der Lösung entfernt. Sobald die Membran aus der Lösung entfernt ist, wird überschüssige Membrandeaktivierungslösung von dem eingetauchten Gebiet oder den eingetauchten Gebieten der Membran entfernt, während ein Kontakt der Lösung mit dem aktiven Gebiet der Membran verhindert wird. Der Prozess wird in Bezug auf die verbleibenden Ränder der Membran wiederholt, um ein kontinuierliches deaktiviertes Randgebiet an der Membran vorzusehen. Die Membran wird dann optional mit Wasser gewaschen, um überschüssige Metallionen zu entfernen, indem nur diejenigen Teile der Membran eingetaucht werden, die in die Metallionenlösung getaucht wurden. Anschließend wird die Membran in die MEA zusammengebaut.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Membrandeaktivierungslösung alternativ auf die Membran durch eine Vielzahl von Verfahren aufgebracht werden, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, Bürsten, Sprühen, Gießen, Tropfen oder Siebdrucken oder ein anderes Verfahren, das dem Fachmann bekannt ist, anstatt durch Eintauchen der Membranabschnitte, um in der Lösung deaktiviert zu werden. Alternativ dazu wird bei einer anderen Ausführungsform der zu deaktivierende Abschnitt der Membran in Wasser getaucht und eine Bariumhydroxidlösung wird tropfenweise hinzugegeben, bis die Bariumionen gegen die Protonen der Sulfonsäuregruppen an der Membran ausgetauscht sind, wobei ein Endpunkt erreicht ist, wenn der pH 7 ist. Es können andere Hydroxide von Elementen, die von Barium (II) verschieden sind, verwendet werden und diese umfassen diejenigen Ionen, die unlösliche Sulfat- und Sulfonatsalze bilden, einschließlich Strontium, Blei, Calcium, Silber und Quecksilber (I). Diese Metalle bilden eine niedrige Löslichkeit aufweisende Produkte mit den Sulfonsäuregruppen der Membran.
Die obige Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung ist lediglich beispielhafter Natur, und somit sind Abwandlungen derselben nicht als Abweichung von dem Erfindungsgedanken und Schutzumfang der Erfindung anzusehen.

Claims

Verfahren, umfassend, dass: eine ionenleitende Membran vorgesehen wird; ein gewähltes Gebiet der Membran deaktiviert wird, so dass das gewählte Gebiet nicht innenleitend ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Deaktivieren eines gewählten Gebietes der Membran umfasst, dass Randgebiete der Membran deaktiviert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Membran eine Polymerelektrolytmembran umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Deaktivieren eines gewählten Gebietes der Membran umfasst, dass dem gewählten Gebiet der Membran ein Material hinzugesetzt wird, das eine Protonenleitung in dem gewählten Gebiet verhindert.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Material ein Ion aus zumindest einem aus Barium, Strontium, Blei, Calcium, Silber oder Quecksilber umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Zusatz eines Materials umfasst, dass eine Deaktivierungslösung vorgesehen wird und das gewählte Gebiet der Membran in die Deaktivierungslösung getaucht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Deaktivierungslösung zumindest eines aus einer Bariumhydroxidlösung oder einer Hydroxidlösung von Metallionen umfasst, wobei die Metallionen zumindest eines aus einem Ion aus Strontium, Blei, Calcium, Silber oder Quecksilber umfassen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Membran Sulfonsäuregruppen aufweist, die ein leitendes Proton aufweisen, und der Zusatz eines Materials zu der Membran fortgesetzt wird, bis die Protonen der Sulfongruppen in dem gewählten Gebiet ausgetauscht sind.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass eine Kathodenkatalysatorschicht auf eine erste Fläche der Membran beschichtet wird und eine Anodenkatalysatorschicht auf eine zweite Fläche der Membran beschichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass eine erste Gasdiffusionsmediumschicht vorgesehen wird, eine Kathodenkatalysatorschicht auf die erste Gasdiffusionsmediumschicht beschichtet wird, eine zweite Gasdiffusionsmediumschicht vorgesehen wird, eine Anodenkatalysatorschicht auf die zweite Gasdiffusionsmediumschicht beschichtet wird und die Membran an der Kathodenkatalysatorschicht an einer ersten Seite der Membran angeordnet wird und die Anodenkatalysatorschicht an einer zweiten Seite der Membran angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass eine Randschutzschicht benachbart zu einer oder beiden der Anodenkatalysatorschicht und der Kathodenkatalysatorschicht angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Zusatz eines Materials umfasst, dass eine Deaktivierungslösung vorgesehen wird und die Deaktivierungslösung auf das gewählte Gebiet der Membran unter Verwendung eines Siebdruckprozesses aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Deaktivierungslösung eine 0,01 M Bariumhydroxidlösung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend, dass eine Kathodenkatalysatorschicht auf eine erste Fläche der Membran beschichtet wird und eine Anodenkatalysatorschicht auf eine zweite Fläche der Membran beschichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei benachbart entweder der Anodenkatalysatorschicht oder der Kathodenkatalysatorschicht keine Randschutzschichten vorgesehen werden.
Membran für eine Membranelektrodenanordnung einer Brennstoffzelle, mit: einer Membran, die ein ionenleitendes aktives Gebiet und ein nicht ionenleitendes deaktiviertes Gebiet umfasst.
Membran nach Anspruch 16, wobei die Membran eine Polymerelektrolytmembran umfasst.
Membran nach Anspruch 16, wobei das deaktivierte Gebiet ein deaktiviertes Randgebiet umfasst.
Produkt, mit: einer Membran, die ein ionenleitendes aktives Gebiet und ein deaktiviertes Gebiet aufweist, das nicht innenleitend ist; einer Kathodenkatalysatorschicht mit einem Randgebiet benachbart einer ersten Fläche der Membran; einer Anodenkatalysatorschicht mit einem Randgebiet benachbart einer zweiten Fläche der Membran; und wobei das Randgebiet der Kathodenkatalysatorschicht und das Randgebiet der Anodenkatalysatorschicht benachbart dem deaktivierten Gebiet der Membran angeordnet sind.
Produkt nach Anspruch 19, wobei die Anodenkatalysatorschicht und die Kathodenkatalysatorschicht auf die Membran beschichtet sind.
Produkt nach Anspruch 19, ferner mit einer kathodenseitigen Gasdiffusionsmediumschicht benachbart der Kathodenkatalysatorschicht und einer anodenseitigen Gasdiffusionsmediumschicht benachbart der Anodenkatalysatorschicht.
Produkt nach Anspruch 21, wobei die Kathodenkatalysatorschicht auf die kathodenseitige Gasdiffusionsmediumschicht beschichtet ist und die Anodenkatalysatorschicht auf die anodenseitige Gasdiffusionsmediumschicht beschichtet ist.
Produkt nach Anspruch 19, wobei die Membran eine Polymerelektrolytmembran umfasst.
Produkt nach Anspruch 19, wobei über oder unter einem Abschnitt von entweder der Kathodenkatalysatorschicht oder der Anodenkatalysatorschicht keine Randschutzschicht liegt.
Produkt nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass eine Randschutzschicht benachbart einer oder beiden der Anodenkatalysatorschicht und der Kathodenkatalysatorschicht angeordnet ist.