Blockcopolymerbürsten aus Protonendonoren und –akzeptoren zur Modifizierung von Polymerelektrolytmembranen für einen effizienten Protonentransfer

Ziel des Vorhabens ist die nachhaltige Vertiefung der Kooperation mit der renommierten Chulalongkorn Universität in Thailand auf dem Gebiet der Polymer-Elektrolyt-Membranen (PEM) für Brennstoffzellen. Dabei sollen Hochleistungs-PEMs für Hochtemperaturbrennstoffzellen basierend auf dem Konzept des Protonendonors und -akzeptors in Form einer Blockcopolymerbürstenstruktur entwickelt werden. Das Hauptproblem herkömmlicher PEM ist die Abnahme der Protonenleitfähigkeit, wenn die Membran während des Gebrauchs Betriebswärme ansammelt. Um die Wasserdehydratation bei hoher Betriebstemperatur (über 120°C) zu überwinden, sind stickstoffhaltige heterocyclische Derivate als eine thermisch stabile Protonentransfer-Spezies vorgeschlagen, deren grundsätzliche Eignung in bisherigen Studien des thailändischen Partners verifiziert werden konnte. Zudem schlagen wir ein Blockcopolymer von Protonendonor und Akzeptor in einer Bürstenstruktur vor, um so Phasen von Protonendonor und Akzeptor bereitzustellen, damit ein definierter Protonentransferweg etabliert werden kann. Der Protonentransferwirkungsgrad einer so modifizierten PEM soll aufgeklärt werden. Es wird ein Protonentransferwirkungsgrad von mehr als 10-3 S / cm für die Betriebstemperatur bei 120°C erwartet