Protonenleitende Membranen für Hochtemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen:
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
2005
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| Beschreibung: | Berlin, Techn. Univ., Diss., 2005 |
| Beschreibung: | 194 S. Ill., graph. Darst. |
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| adam_text | PROTONENLEITENDE MEMBRANEN FUER HOCHTEMPERATUR-
POLYMERELEKTROLYTMEMBRAN-BRENNSTOFFZELLEN VORGELEGT VON DIPLOM-INGENIEUR
RATNA LUKMAN FAKULTAET II - MATHEMATIK UND NATURWISSENSCHAFTEN DER
TECHNISCHEN UNIVERSITAET BERLIN INSTITUT FUER TECHNISCHE CHEMIE ZUR
ERLANGUNG DES AKADEMISCHEN GRADES DOKTOR DER INGENIEURWISSENSCHAFTEN -
DR.-ING. - GENEHMIGTE DISSERTATION PROMOTIONSAUSSCHUSJ VORSITZENDER:
BERICHTEN BERICHTER: BERICHTERIN: PROF. DR. PETER HILDEBRANDT PROF. DR.
REINHARD SCHOMAECKER PROF. DR. JUERGEN SPRINGER DR. RER. NAT. HABIL.
ANNETTE REICHE TAG DER WISSENSCHAFTLICHEN AUSSPRACHE: 5. JULI 2005
BERLIN 2005 D83 INHALTSVERZEICHNIS 1. EINLEITUNG UND AUFGABENSTELLUNG 1
2. THEORETISCHE GRUNDLAGEN 6 2.1. POLYMERELEKTROLYTMEMBRAN (PEM) -
BRENNSTOFFZELLEN 6 2.2. PROTONENLEITENDE POLYMERELEKTROLYTMEMBRANEN
(PEM) 9 2.2.1. NAFION 9 2.2.2. MECHANISMEN PROTONENLEITUNG 11 2.2.3.
ANFORDERUNGEN AN DIE MEMBRAN FUER DIE PEMFC 12 2.2.4. MEMBRANALTERNATIVEN
- STAND DER ENTWICKLUNG 13 2.2.4.1. SULFONIERTE AROMATISCHE MEMBRANEN 13
2.2.4.2. MEMBRANEN AUF POLYAZOL-BASIS 18 2.3. POLYBENZIMIDAZOL 19 2.3.1.
POLY[2,2 -(M-PHENYLEN)-5,5 -BIBENZIMIDAZOL] (PBI) 20 2.3.2.
EIGENSCHAFTEN VON PBI 22 2.3.3. PROTONENLEITFAEHIGE PBI-MEMBRANEN 23 2.4.
VERNETZUNG VON AROMATISCHEN UND ALIPHATISCHEN AMINEN 37 2.4.1.
NETZWERKSTRUKTUREN UND BILDUNG 41 2.4.2. EINFLUSSFAKTOREN AUF DIE
NETZWERKBILDUNG 44 3. EXPERIMENTELLER TEIL 48 3.1. VERWENDETE
MATERIALIEN 48 3.2. UNTERSUCHUNG DER REINHEIT DER VERNETZER 49 3.3.
POLYMERSCREENING FUER PROTONENLEITENDE ELEKTROLYTMEMBRANEN 50 3.3.1.
VORBEREITUNG DER AUSGANGSSTOFFE 51 3.3.2. CHARAKTERISIERUNG DER POLYMERE
51 3.3.3. HERSTELLUNG VON GIESSLOESUNGEN ZUR MEMBRANZIEHUNG 53 3.3.4.
MEMBRANHERSTELLUNG 54 3.3.4.1. MEMBRANHERSTELLUNG IM LABORMASSSTAB 54
3.3.4.2. MEMBRANHERSTELLUNG IM TECHNIKUMMASSSTAB 54 3.3.5.
SOL-GEL-EXTRAKTION DER VERNETZTEN MEMBRANEN 55 3.3.6. MEMBRANDOTIERUNG
MIT SAEURE 55 3.3.7. RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE (REM) 56 3.3.8.
ELEKTROCHEMISCHE UNTERSUCHUNGEN 56 3.3.8.1. MESSUNG DER LEITFAEHIGKEIT 56
3.3.8.2. MEMBRAN-ELEKTRODEN-EINHEIT-TESTUNG 57 3.4. UNTERSUCHUNG DER
VERNETZUNG VON PBI (POLY[2,2 -(M-PHENYLEN)-5,5 - BI- BENZIMIDAZOL) MIT
DIEPOXIDEN UND DER REAKTION VON PBI MIT PHOSPHOR- SAEUREESTERN 57 3.4.1.
DSC 58 3.4.1.1. THERMOKINETISCHES AUSWERTUNGSPROGRAMM 59 3.4.2.
RHEOLOGISCHE UNTERSUCHUNGEN 62 3.4.3. SOL-GEL-EXTRAKTION 64 3.4.4.
PHOTOMETRISCHE BESTIMMUNG DES PHOSPHATGEHALTES 65 3.4.5.
FT-IR-SPEKTROSKOPIE 65 3.5. FESTKOERPER-NMR-SPEKTROSKOPIE 65 4.
ERGEBNISSE UND DISKUSSION 67 4.1. SCREENING VERSCHIEDENER POLYMERE
HINSICHTLICH DER EIGNUNG ALS PROTONEN- LEITENDER ELEKTROLYTMEMBRANEN 67
4.1.1. MOLMASSE UND GLASUEBERGANGSTEMPERATUR 69 4.1.2. MEMBRANBILDUNG UND
VERNETZUNG 71 4.1.3. DOTIERUNG DER MEMBRANEN MIT SAEURE 72 4.1.4.
ELEKTROCHEMISCHE UNTERSUCHUNGEN 75 4.1.4.1. LEITFAEHIGKEITSMESSUNGEN 75
4.1.4.2. MEMBRANTESTUNG IN EINER H2/LUFT-BRENNSTOFFZELLE 77 4.1.5.
REM-UNTERSUCHUNGEN 78 4.2. UNTERSUCHUNG DER VERNETZUNG VON
POLY[2,2 -(M-PHENYLEN)-5,5 -BIBENZI- MIDAZOL (PBI) MIT DIEPOXIDEN 81
4.2.1. VERNETZUNG VON PBI MIT DIEPOXIDEN 81 4.2.1.1. DSC-UNTERSUCHUNGEN
81 4.2.1.2. FT-IR 87 4.2.1.3. RHEOLOGISCHE UNTERSUCHUNGEN 89 4.2.1.4.
KATALYTISCHE WIRKUNG VON KOH UND H 2 0 101 4.3. UNTERSUCHUNG DER
REAKTION VON PBI MIT PHOSPHORSAEUREESTERN 103 4.3.1. DSC-UNTERSUCHUNGEN
103 4.3.2. RHEOLOGISCHE UNTERSUCHUNGEN 105 4.4. THERMISCHE EIGENSCHAFTEN
DES SYSTEMS PBI-H3PO4 113 4.5. NMR-UNTERSUCHUNGEN AM SYSTEM PBI-H3PO4
114 4.5.1. STRUKTURAUFKLAERUNG 114 4.5.2. TRANSVERSALE RELAXATIONSZEIT
UND LEITFAEHIGKEIT 119 5. ZUSAMMENFASSUNG 125 6. ANHANG 130 6.1.
SCREENING VERSCHIEDENER POLYMERE HINSICHTLICH DER EIGNUNG ALS PRO-
TONENLEITENDER ELEKTROLYT 130 6.2. UNTERSUCHUNG DER VERNETZUNG VON
POLY[2,2 -(M-PHENYLEN)-5,5 -BIBENZ- IMIDAZOL (PBI) MIT DIEPOXIDEN 135
6.2.1. KATALYTISCHE WIRKUNG VON KOH UND H 2 0 172 6.3. UNTERSUCHUNG DER
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