Zeitschrift für Membranwissenschaft und -technologie

Abstrakt

Herstellung und Charakterisierung kommerzieller Polyethylenterephthalatmembranen für Brennstoffzellenanwendungen

Abdel-Hady EE, Abdel-Hamed MO und Gomaa MM

Eine handelsübliche Protonenaustauschmembran auf Basis von Polyethylenterephthalat (PET) wurde durch UV-Bestrahlung von PET-Folien mit Styrol hergestellt. Die Wirkung der Bestrahlungsdauer und verschiedener Monomerkonzentrationen auf den Pfropfgrad (DG) wurde untersucht. Dabei zeigte sich, dass der DG mit zunehmender Bestrahlungsdauer und Monomerkonzentration linear ansteigt und bei einem bestimmten Level ein Maximum erreicht. Die Wirkung der Chlorsulfonsäurekonzentrationen auf die Ionenaustauschkapazität (IEC) und die Zugfestigkeit wurde ebenfalls untersucht, um die optimale Chlorsulfonsäurekonzentration für den Sulfonierungsprozess zu bestimmen. Der IEC-Bereich von 0,2 bis 0,775 mMol/g, der sich aus der Behandlung von mit Styrol gepfropften und sulfonierten PET-Membranen (PET-g-PSSA) mit unterschiedlichen Chlorsulfonsäurewerten ergibt, zeigte, dass Chlorsulfonsäure ein wirksames Mittel zur Kontrolle des IEC ist. Eine Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie (FTIR) bestätigte das Pfropfen und die Sulfonierung auf PET-Folien. Darüber hinaus wurde das Verhalten der ursprünglichen PET-Folie und der PET-g-PSSA-Membranen mithilfe einer thermogravimetrischen Analyse untersucht. Die Methanoldurchlässigkeit und die Protonenleitfähigkeit der PET-g-PSSA-Folie mit DG 166 % lagen mit 1,2×10-8 bzw. 58 m S/cm besser als die der Nafion 212-Membran, die mit denselben Instrumenten unter denselben Bedingungen gemessen wurde. Aufgrund ihrer geringeren Kosten, höheren Leitfähigkeit und geringeren Methanoldurchlässigkeit könnte PET-g-PSSA in Direktmethanol-Brennstoffzellen besser anstelle von Nafion eingesetzt werden.