DE19821978A1 - Membran-Elektroden-Einheit für eine Brennstoffzelle - Google Patents

Membran-Elektroden-Einheit für eine Brennstoffzelle

Info

Publication number
DE19821978A1
DE19821978A1 DE19821978A DE19821978A DE19821978A1 DE 19821978 A1 DE19821978 A1 DE 19821978A1 DE 19821978 A DE19821978 A DE 19821978A DE 19821978 A DE19821978 A DE 19821978A DE 19821978 A1 DE19821978 A1 DE 19821978A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
membrane
proton conductor
nonwoven fabric
fuel cell
electrolyte
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.)
Granted
Application number
DE19821978A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19821978C2 (de
Inventor
Ulrich Stimming
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.)
Carl Freudenberg KG
Original Assignee
Carl Freudenberg KG
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
Priority to DE19821978A priority Critical patent/DE19821978C2/de
Application filed by Carl Freudenberg KG filed Critical Carl Freudenberg KG
Priority to CN99804275A priority patent/CN1294762A/zh
Priority to JP2000550170A priority patent/JP2002516472A/ja
Priority to BR9910535-7A priority patent/BR9910535A/pt
Priority to AU37040/99A priority patent/AU738679B2/en
Priority to PCT/EP1999/002233 priority patent/WO1999060650A1/de
Priority to CA002327520A priority patent/CA2327520A1/en
Priority to EP99919173A priority patent/EP1088361A1/de
Priority to KR10-2000-7012939A priority patent/KR100392921B1/ko
Publication of DE19821978A1 publication Critical patent/DE19821978A1/de
Priority to ZA200001232A priority patent/ZA200001232B/xx
Application granted granted Critical
Publication of DE19821978C2 publication Critical patent/DE19821978C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related 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
    • H01M8/02—Details
    • 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
    • H01M8/1067—Polymeric electrolyte materials characterised by their physical properties, e.g. porosity, ionic conductivity or thickness
    • 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
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0289—Means for holding the electrolyte
    • 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
    • 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
    • H01M8/1039—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
    • H01M8/1048—Ion-conducting additives, e.g. ion-conducting particles, heteropolyacids, metal phosphate or polybenzimidazole with phosphoric acid
    • 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
    • H01M8/1058—Polymeric electrolyte materials characterised by a porous support having no ion-conducting properties
    • H01M8/106—Polymeric electrolyte materials characterised by a porous support having no ion-conducting properties characterised by the chemical composition of the porous support
    • 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
    • H01M8/1058—Polymeric electrolyte materials characterised by a porous support having no ion-conducting properties
    • H01M8/1062—Polymeric electrolyte materials characterised by a porous support having no ion-conducting properties characterised by the physical properties of the porous support, e.g. its porosity or thickness
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0082—Organic polymers
    • 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)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Abstract

Eine Membran-Elektroden-Einheit für eine Brennstoffzelle, umfassend eine gegebenenfalls mit einem Katalysator beschichtete Anode, eine gegebenenfalls mit einem Katalysator beschichtete Kathode und einen zwischen der Anode und Kathode befindlichen Protonenleiter. Der Protonenleiter ist durch einen Mikrofaser-Vliesstoff gebildet, der mit einem Elektrolyten bis zur Sättigung getränkt ist; wobei der Vliesstoff bei Temperaturen bis zu +200 DEG C sowie unter oxidierenden und reduzierenden Bedingungen chemisch inert gegenüber dem Elektrolyten ist, wobei das Vliesstoffgewicht: 20 bis 200 g/m·2· beträgt; wobei die Vliesstoffdicke kleiner ist als 1 mm und wobei das Porenvolumen 65 bis 92% beträgt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Membran-Elektroden-Einheit für eine Brennstoffzelle, umfassend eine gegebenenfalls mit einem Katalysator beschichtete Anode, eine gegebenenfalls mit einem Katalysator beschichtete Kathode, einen zwi­ schen der Anode und Kathode befindlichen Protonenleiter.
Stand der Technik
Eine solche Einheit ist bekannt. Sie bewirkt eine Trennung von ionischem und elektrischem Weg bei der Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff enthalten­ den Reaktionsgasen oder Strömungskomponenten in einer Brennstoffzelle zwecks direkter Umwandlung chemischer in elektrische Energie.
Wesen und Wirkungsweise verschiedener Typen von Brennstoffzellen sind be­ schrieben von K.-D. Kreuer und J. Maier in "Spektrum der Wissenschaft" (Juli 1995), 92-96.
Die Elektroden müssen sehr gute Elektronenleiter sein (elektrischer Widerstand um 0,1 Ω cm-1). Sie sollen - im Verein mit der Elektrolytoberfläche - die erfor­ derliche Reaktion katalysieren. Der Elektrolyt muß eine hohe Ionenleitfähigkeit haben bei möglichst geringer elektronischer Leitfähigkeit. Er muß außerdem möglichst undurchlässig für die Ausgangsgase sein. Alle Materialien sollen un­ tereinander sowie mit den Reaktionsteilnehmern chemisch inert sein, dürfen also keine unerwünschten Verbindungen miteinander eingehen unter den stark oxidierenden Bedingungen an der Kathode sowie den stark reduzierenden Be­ dingungen an der Anode.
Um mehrere Einzelzellen zu Zellenstapeln zu verschalten, muß eine hinrei­ chende mechanische Belastbarkeit der in den Einzelzellen enthaltenen, festen Bestandteile gegeben sein. Ferner spielen Material- und Prozeßkosten, Le­ bensdauer und Umweltverträglichkeit der Zellenbestandteile eine wichtige Rol­ le.
Für Betriebstemperaturen von 80 bis 90°C haben sich protonenleitende Poly­ mermembranen bei Brennstoffzellen durchgesetzt. Sie vereinen in sich die Fä­ higkeit von Flüssigkeiten, den Molekülen und Protonen eine freie Beweglichkeit zu geben, und diejenige von Feststoffen, formstabil zu sein. Nahezu ideal wer­ den diese Anforderungen von einer perfluorierten Ionomermembran auf Basis von Polytetrafluorethylen mit sulfonierten Perfluorvinylether-Seitenketten erfüllt. Dieser Werkstoff besteht aus hydrophoben und hydrophilen Bereichen, die sich in Gegenwart von Wasser unter Ausbildung einer gelartigen aber dennoch formstabilen Membran entmischen. Die hydrophobe Hauptkette des Polymeren ist gegen Oxidation und Reduktion sehr beständig und verleiht der Membran auch in gequollenem Zustand ein formstabiles Gerüst. Die in Wasser gequolle­ nen hydrophilen, flüssigkeitsähnlichen sulfonsäurehaltigen Seitenketten ermög­ lichen die sehr gute Protonenleitfähigkeit. Die Porengröße von wenigen Nano­ metern entspricht den Abmessungen einiger weniger Wassermoleküle. Die Ge­ genwart des Wassers ermöglicht eine hohe Protonenbeweglichkeit in den Ka­ nälen und Poren.
Nachteilig an diesem Kationenaustauscher ist, wie bereits in der zitierten Litera­ turstelle beschrieben, sein hoher Preis, bedingt durch das aufwendige Herstel­ lungsverfahren. Ferner bereitet auch seine Entsorgung bzw. das Recycling ökologische Probleme.
Im Betrieb der Brennstoffzelle neigen solche Membranen zum Austrocknen insbesondere dann, wenn der Verbrennungs-Sauerstoff mittels eines Luftstro­ mes der Zelle zugeführt wird, jedoch auch aufgrund der Eigenschaft des Proto­ nenstromes, Wassermoleküle von der Anode zur Kathode hin zu transportieren.
Das obere Ende der thermischen Stabilität der bekannten Folie bzw. deren Sulfonsäuregruppen liegt bei 90 bis 100°C; der morphologische Aufbau be­ ginnt bei höheren Temperaturen zusammenzubrechen.
Höheren Betriebstemperaturen verschließt sich daher die bekannte perfluorier­ te Ionomermembran als eigenständige Folie, so daß sie für folgende Anwen­ dungen ungeeignet ist:
  • a) Verwendung von Wasserstoff aus reformiertem Methanol bei Temperaturen über 130°C als Brennstoff (dieses Verfahren ist beschrieben bei U. Benz et al., "Spektrum der Wissenschaft" (Juli 1995) 97-104);
  • b) Verwendung bei Temperaturen über 130°C typischer Weise 150-200°C für direkte Oxidation von Methanol an der Anode.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Membran-Elektroden-Einheit für eine Brennstoffzelle bereitzustellen, welche die genannten vorteilhaften Eigenschaf­ ten der perfluorierten Ionomermembran mit den folgenden Eigenschaften er­ gänzt:
  • 1. Verringerung der Herstellungskosten gegenüber der Polymermembran des Standes der Technik
  • 2. Verringerung der Schadstoffe beim Entsorgen
  • 3. Temperaturbeständigkeit bis zu 200°C im Interesse der Verringerung der Wirkung von Katalysatorgiften, der Verwendbarkeit von Wasserstoff aus re­ formiertem Methanol als Brennstoff, der internen Reformierung von Methanol bzw. der direkten Oxidation von Methanol.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Membranelektrodeneinheit nach dem Oberbegriff durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, daß der Protonenleiter gebildet ist durch einen Mikrofaser-Vliesstoff, der mit einem Elektrolyten bis zur Sättigung ge­ tränkt ist; wobei der Vliesstoff bei Temperaturen bis zu +200°C sowie unter oxidierenden und reduzierenden Bedingungen chemisch inert gegenüber dem Elektrolyten ist, wobei das Vliesstoffgewicht: 20 bis 200 g/m2 beträgt wobei die Vliesstoffdicke maximal 1 mm beträgt und wobei das Porenvolumen: 65 bis 92% beträgt.
Der mittlere Porenradius des Mikrofaser-Vliesstoffs soll 20 nm bis 10 µm betra­ gen.
Bei dem erfindungsgemäßen Gegenstand stellt das Vliesstoffgerüst des Mikro­ faser-Vliesstoffs die mechanische Beständigkeit der Membran sicher, so daß der Elektrolyt diese Aufgabe nicht mehr erfüllen muß. Hierdurch können die Materialkosten für die Membran um bis zu 90% reduziert werden, verglichen z. B. mit den Aufwendungen für die Herstellung einer entsprechend dimensionier­ ten, eigenständigen Membran aus perfluoriertem Ionomer.
Der Mikrofaservliesstoff kann mit perfluoriertem Ionomer gefüllt sein, wobei das perfluorierte Ionomer ein Polytetrafluorethylen mit sulfonierten Perfluorvinyle­ ther-Seitenketten sein kann. Als Alternative bietet es sich an, den Mikrofa­ servliesstoff mit ein- bis 5-molarer, wäßriger Schwefelsäurelösung oder mit konzentrierter Phosphorsäure zu tränken. Des weiteren ist es möglich, hydrati­ siertes Zirkoniumphosphat und Ammoniumdihydrogenphosphat zu verwenden.
Die folgenden Beispiele sollen verdeutlichen, daß die Erfindung bezüglich der Leistung der Brennstoffzelle (Ionenleitfähigkeit) einer reinen Polymermembran aus perfluoriertem Ionomer gleichzusetzen ist, ohne die bisherigen, kostspieli­ gen Werkstoffe verwenden zu müssen.
Ausführung der Erfindung
Den Beispielen sind Basismaterialien gemeinsam, welche im folgenden be­ schrieben werden:
Vliesstoffmaterial: Polysulfon-Fasern mit rechteckigem Querschnitt (Breite 6 bis 13 µm, Höhe 1,7 bis 2,4 µm)
Mechanische Eigenschaften des Polysulfon-Materials: Schmelzbereich: 343 bis 399°C
Zugfestigkeit: 70 MPa
Bruchdehnung: 50 bis 100%
E-Modul: 2,4 GPa
Biegetemperatur unter 1,8 MPa Last: 174°C.
Herstellung der Fasern: Verspinnen einer Lösung von Polysulfon in Methylen­ chlorid im elektrostatischen Feld. Beispielhaft kann dazu eine Vorrichtung ge­ mäß DE-OS 26 20 399 verwendet werden. Die Fasern werden auf einem linear kontinuierlich bewegten, textilen Träger gesammelt.
Vliesstoff-Eigenschaften:
Gewicht: 150 g/m2
Dicke (komprimiert): 0,05 mm
Dicke (getränkt mit Elektrolyt): 0,18 mm
Mittlere Porenradien im unkomprimierten Zustand: 8 µm
Mittlere Porenradien im komprimierten Zustand: 4 µm
Porenvolumen: 83%.
Die Temperaturbeständigkeit der erfindungsgemäßen Membran wird, wenn dem nicht andere Gründe entgegenstehen, im wesentlichen vom Vliesstoffma­ terial bestimmt und endet demzufolge erst bei etwa 174°C für den reinen Fa­ serwerkstoff Polysulfon. Infolge der mechanischen Verbindung der Fasern im Vliesstoff untereinander erhöht sich die mechanische Stabilität zudem auch bis zu Temperaturen von 250°C. Somit ist ein Hochtemperatur-Betrieb der Brenn­ stoffzelle möglich, was die Vergiftung des Anodenkatalysators deutlich reduzie­ ren kann.
Beispiel 1
Der Mikrofaservliesstoff wird mit flüssigem Nafion, einem handelsüblichen, per­ fluorierten Ionomeren der Firma DuPont, in einer Glasfritte von 16 mm Durch­ messer überschichtet. Durch Anlegen eines leichten Unterdruckes wird die flüssige Phase in die Porenstruktur des Vliesstoffs gesogen. Zur Entfernung von Lösungsmitteln wird die so getränkte Membran bei 60°C im Trocken­ schrank behandelt. Die Aufbewahrung bis zur Weiterverarbeitung ist danach in destilliertem Wasser möglich.
Beispiele 2 bis 4
Der Mikrofaservliesstoff wird mit drei verschieden molaren, wässrigen Schwe­ felsäure-Lösungen analog Beispiel 1 getränkt, wobei jedoch zur Herabsetzung der Viskosität die Schwefelsäure auf etwa 70°C erhitzt wird. Ohne ein anderes Ergebnis zu erhalten, kann der Vliesstoff auch in der auf 70°C erhitzten Säure einige Minuten ausgekocht werden.
Die Aufbewahrung der so erhaltenen Membran erfolgt zweckmäßig in dem ent­ sprechenden Tränkmedium.
Für die auf diese Weise präparierten Membranen wurden mit einer Methode nach DIN 53 779 vom März 1979 folgende spezifische Leitfähigkeiten ermittelt:
Beispiel 5 in der Tabelle repräsentiert ein Vergleichsbeispiel für entsprechende Messungen an einer 125 µm dicken, selbsttragenden Polymermembran des Standes der Technik aus perfluoriertem Ionomer (Nafion-117, DuPont).
Die Werte für die spezifische Leitfähigkeit S/cm zeigen deutlich, daß mit der erfindungsgemäßen, gegenüber reinem Nafion wesentlich kostengünstigeren, konstruktiv einfacheren und mechanisch beständigeren Membran der Betrieb einer Brennstoffzelle mit dem Stand der Technik entsprechenden Leistungen möglich ist. Für den Einsatz bei Temperaturen über 100°C ist als Ionenleiter konzentrierte Phosphorsäure brauchbar.
Im Vergleich zu einer gequollenen Nafion-Membran von beispielsweise 125 µm Dicke sind die in den Beispielen 1 bis 4 verwendeten, mit Elektrolyt getränkten Vliesstoffe doppelt so dick.
Die Leistung der Brennstoffzelle, welche sich aus dem Produkt von Spannung und Stromstärke ergibt, kann nicht nur durch höhere Säurekonzentrationen, d. h. höhere spezifische Leitfähigkeiten S/cm, erreicht werden, sondern auch durch Erniedrigung der Diffusionshemmung durch die Verwendung dünnerer Vliesstoffe.
Beispielhaft sind in der Figur die entsprechenden Strom/Spannungskurven bei Raumtemperatur gezeigt, welche den Beispielen 1, 3 und 5 entsprechen. Es ergibt sich, daß, verglichen mit dem Stand der Technik (Beispiel 5), vergleich­ bare Kurvenverläufe durch die erfindungsgemäßen Membranen erzielt werden. Die oben angesprochenen Effekte einer höheren Zellenleistung durch höhere Säurekonzentration beziehungsweise dünnere Vliesstoffmaterialien würde sich bei dieser Darstellung durch eine Verschiebung der Kurven in positiver Rich­ tung der Ordinate auswirken.
Auf Grund der hohen Temperaturbeständigkeit des Vlieses sind für Anwendun­ gen bei Temperaturen über 100°C als Elektrolyte auch konzentrierte Phosphor­ säure brauchbar.

Claims (7)

1. Membran-Elektroden-Einheit für eine Brennstoffzelle, umfassend eine ge­ gebenenfalls mit einem Katalysator beschichtete Anode, eine gegebenen­ falls mit einem Katalysator beschichtete Kathode, einen zwischen der An­ ode und Kathode befindlichen Protonenleiter, dadurch gekennzeichnet, daß der Protonenleiter gebildet ist durch einen Mikrofaser-Vliesstoff, der mit einem Elektrolyten bis zur Sättigung getränkt ist; wobei der Vliesstoff bei Temperaturen bis zu +200°C sowie unter oxidierenden und reduzie­ renden Bedingungen chemisch inert gegenüber dem Elektrolyten ist, wo­ bei das Vliesstoffgewicht: 20 bis 200 g/m2 beträgt; wobei die Vliesstoff­ dicke kleiner ist als 1 mm und wobei das Porenvolumen: 65 bis 92% beträgt.
2. Membran-Elektroden-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrofaser-Vliesstoff einen mittleren Porenradius von 20 nm bis 10 µm aufweist.
3. Membran-Elektroden-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mikrofaservliesstoff mit perfluoriertem Ionomer gefüllt ist.
4. Membran-Elektroden-Einheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das perfluorierte Ionomer ein Polytetrafluorethylen mit sulfonierten Perfluorvinylether-Seitenketten ist.
5. Membran-Elektroden-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mikrofaservliesstoff mit ein- bis 5-molarer, wäßriger Schwefelsäurelösung getränkt ist.
6. Membran-Elektroden-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mikrofaservliesstoff mit konzentrierter Phosphorsäure getränkt ist.
7. Membran-Elektroden-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mikrofaservliesstoff mit hydratisiertem Zirkoniumphos­ phat oder Ammoniumdihydrogenphosphat getränkt ist.
DE19821978A 1998-05-18 1998-05-18 Membran-Elektroden-Einheit für eine Brennstoffzelle Expired - Fee Related DE19821978C2 (de)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19821978A DE19821978C2 (de) 1998-05-18 1998-05-18 Membran-Elektroden-Einheit für eine Brennstoffzelle
KR10-2000-7012939A KR100392921B1 (ko) 1998-05-18 1999-04-01 연료 전지용 막형 전극 유닛
BR9910535-7A BR9910535A (pt) 1998-05-18 1999-04-01 Unidade de eletrodo de membrana para uma célula de combustìvel
AU37040/99A AU738679B2 (en) 1998-05-18 1999-04-01 Membrane-electrode unit for a fuel cell
PCT/EP1999/002233 WO1999060650A1 (de) 1998-05-18 1999-04-01 Membran-elektroden-einheit für eine brennstoffzelle
CA002327520A CA2327520A1 (en) 1998-05-18 1999-04-01 Membrane-electrode unit for a fuel cell
CN99804275A CN1294762A (zh) 1998-05-18 1999-04-01 用于燃料电池的膜电极单元
JP2000550170A JP2002516472A (ja) 1998-05-18 1999-04-01 燃料電池用膜電極ユニット
EP99919173A EP1088361A1 (de) 1998-05-18 1999-04-01 Membran-elektroden-einheit für eine brennstoffzelle
ZA200001232A ZA200001232B (en) 1998-05-18 2001-02-13 Membrane-electrode unit for a fuel cell.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19821978A DE19821978C2 (de) 1998-05-18 1998-05-18 Membran-Elektroden-Einheit für eine Brennstoffzelle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19821978A1 true DE19821978A1 (de) 1999-11-25
DE19821978C2 DE19821978C2 (de) 2002-06-06

Family

ID=7867976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19821978A Expired - Fee Related DE19821978C2 (de) 1998-05-18 1998-05-18 Membran-Elektroden-Einheit für eine Brennstoffzelle

Country Status (10)

Country Link
EP (1) EP1088361A1 (de)
JP (1) JP2002516472A (de)
KR (1) KR100392921B1 (de)
CN (1) CN1294762A (de)
AU (1) AU738679B2 (de)
BR (1) BR9910535A (de)
CA (1) CA2327520A1 (de)
DE (1) DE19821978C2 (de)
WO (1) WO1999060650A1 (de)
ZA (1) ZA200001232B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002056406A1 (de) * 2001-01-12 2002-07-18 Ulrich Stimming Brennstoffzelle mit ammoniumpolyphosphat-komposit als protonenleitendem festelektrolyt für den betrieb im temperaturbereich 200-600 c
EP1541619A1 (de) * 2002-07-26 2005-06-15 Asahi Glass Company, Limited Polymerfolie, herstellungsverfahren dafür und vereinigte membran-elektroden-anordnung für brennstoffzelle vom festpolymertyp

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10208275A1 (de) * 2002-02-26 2003-09-04 Creavis Tech & Innovation Gmbh Flexible Elektrolytmembran auf Basis eines Polymerfasern umfassenden Trägers, Verfahren zu deren Herstellung und die Verwendung derselben
JP4815759B2 (ja) * 2003-06-30 2011-11-16 住友化学株式会社 高分子電解質複合膜、その製造方法及びその用途
CN100454623C (zh) * 2004-04-28 2009-01-21 日产自动车株式会社 燃料电池用膜-电极接合体以及使用其的燃料电池
US9640805B2 (en) * 2005-10-17 2017-05-02 GM Global Technology Operations LLC Coating process for fuel cell components
DE102006036019A1 (de) * 2006-08-02 2008-02-07 Pemeas Gmbh Membran-Elektroden-Einheit und Brennstoffzellen mit erhöhter Leistung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2416520B2 (de) * 1973-04-04 1978-07-20 Minnesota Mining And Manufacturing Co., Saint Paul, Minn. (V.St.A.) Elektrolytträger für mit Gasen betriebene Brennstoffelemente

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2620399C3 (de) * 1976-05-08 1980-11-13 Fa. Carl Freudenberg, 6940 Weinheim Vorrichtung zum elektrostatischen Versprühen
JPS6337134A (ja) * 1986-08-01 1988-02-17 Tokuyama Soda Co Ltd 含フツ素系イオン交換膜
US6096856A (en) * 1995-07-27 2000-08-01 Hoechst Research & Technology Deutschland Gmbh & Co. Kg Polymer electrolytes and process for their production
US5672438A (en) * 1995-10-10 1997-09-30 E. I. Du Pont De Nemours And Company Membrane and electrode assembly employing exclusion membrane for direct methanol fuel cell

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2416520B2 (de) * 1973-04-04 1978-07-20 Minnesota Mining And Manufacturing Co., Saint Paul, Minn. (V.St.A.) Elektrolytträger für mit Gasen betriebene Brennstoffelemente

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002056406A1 (de) * 2001-01-12 2002-07-18 Ulrich Stimming Brennstoffzelle mit ammoniumpolyphosphat-komposit als protonenleitendem festelektrolyt für den betrieb im temperaturbereich 200-600 c
EP1541619A1 (de) * 2002-07-26 2005-06-15 Asahi Glass Company, Limited Polymerfolie, herstellungsverfahren dafür und vereinigte membran-elektroden-anordnung für brennstoffzelle vom festpolymertyp
EP1541619A4 (de) * 2002-07-26 2007-10-31 Asahi Glass Co Ltd Polymerfolie, herstellungsverfahren dafür und vereinigte membran-elektroden-anordnung für brennstoffzelle vom festpolymertyp

Also Published As

Publication number Publication date
AU3704099A (en) 1999-12-06
AU738679B2 (en) 2001-09-27
ZA200001232B (en) 2002-05-13
KR100392921B1 (ko) 2003-07-28
BR9910535A (pt) 2001-01-16
DE19821978C2 (de) 2002-06-06
WO1999060650A1 (de) 1999-11-25
KR20010071286A (ko) 2001-07-28
EP1088361A1 (de) 2001-04-04
JP2002516472A (ja) 2002-06-04
CA2327520A1 (en) 1999-11-25
CN1294762A (zh) 2001-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3850333T2 (de) Immobilisierte Elektrolytmembran und Verfahren zur Herstellung derselben.
DE69435082T2 (de) Organische brennstoffzelle, verfahren zum betrieb der zelle und herstellung einer elektrode dafür
EP0867048B1 (de) Gasdiffusionselektrode für polymerelektrolytmembran-brennstoffzellen
DE60020915T2 (de) Polymere Kompositmembran und Verfahren zu ihrer Herstellung
EP1722435B1 (de) Herstellungsverfahren für Polymermembran-Elektroden-Einheiten
DE10159476A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Membran-Elektrodeneinheiten für Brennstoffzellen
WO2002070592A2 (de) Verfahren zur herstellung einer membran aus verbrücktem polymer und brennstoffzelle
DE10392493T5 (de) Brennstoffzellen und Brennstoffzellenkatalysatoren
DE102012212420A1 (de) Membran mit laminierter Struktur und orientierungsgesteuerten Nanofaser-Verstärkungszusatzstoffen für Brennstoffzellen
EP1261057B1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Membran-Elektrodeneinheit und dadurch hergestellte Membran-Elektrodeneinheit
DE19737389A1 (de) Gasdiffusionselektroden auf Basis von Polyethersulfon-Kohlenstoff-Gemischen
EP1601037B1 (de) Membran-Elektroden-Einheit für Direkt-Methanol-Brennstoffzellen (DMFC)
DE19821978C2 (de) Membran-Elektroden-Einheit für eine Brennstoffzelle
DE602004009603T2 (de) Monomerverbindung, graft-copolymerverbindung, verfahren zu deren herstellung, polymerelektrolytmembran und kraftstoffzelle
DE10052195B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzellenelektrode
DE102006054737A1 (de) Verwendung von ionischen Flüssigkeiten als Elektrolyte zur Herstellung von Brennstoffzellmembranen und Brennstoffzellmembran-Elektroden-Einheiten (MEA)
EP1088360B1 (de) Brennstoffzelle
DE102004024844A1 (de) Elektrodenpaste zur Herstellung einer Katalysatorschicht für eine elektrochemische Zelle sowie Verfahren zur Herstellung einer Katalysatorschicht
DE60212209T2 (de) Brennstoffzelle und membran-elektrodenanordnung dafür
DE10052190B4 (de) Gasdiffusionselektrode, Membranelektrodenanordnung, Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionselektrode und Verwendung einer Membranelektrodenanordnung
DE102015121787A1 (de) Gepfropfte funktionelle Gruppen an Träger aus expandiertem Tetrafluorethylen (ePTFE) für Brennstoffzellen- und Wassertransportmembranen
WO2020109435A1 (de) Verfahren zur herstellung einer membran-elektroden-anordnung
DE102004063457A1 (de) Membran-Elektrodeneinheit einer Brennstoffzelle
DE69129501T2 (de) Katalytische metallenthaltende gasdiffusionselektrode mit hohem wirkungsgrad, herstellungsverfahren und zelle mit dieser elektrode
DE112012001206T5 (de) Brennstoffzellen-System

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01M0008020000

Ipc: H01M0008106700