Entwicklung von Komposit-Polymermembranen mit funktionalisierten Nanopartikeln für Brennstoffzellen-Anwendungen

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird die Präparation von Komposit-Polymermembranen mit Siliziumdioxid-Partikeln, die teilweise mit fluoriertem Polyoxadiazol Oligomer (ODF) funktionalisiert wurden, vorgestellt. Die dabei verwendeten Polymere reichen vom quasi-Indurstriestandard Nafion® über Poly(arylenether 1,3,4-oxadiazol) zu fluoriertem Polyoxadiazole Random Copolymer. Die Einbettung funktionalisierter Siliziumdioxid-Partikeln bewirkt eine Verbesserung der physikalisch-chemisch Eigenschaften der Membranen, was ihren Einsatz in Hochtemperatur-PEM Brennstoffzellen ermöglicht.A series of composite membranes were prepared by dispersing fluorinated polyoxadiazole oligomer (ODF)–functionalized silica nanoparticles in Nafion®, poly(arylene ether 1,3,4-oxadiazole) and fluorinated polyoxadiazole random copolymers. Ion exchange capacity, conductivity, water uptake and thickness expansion, thermal stability and morphology of the membranes were characterized. The composite membranes showed improved physicochemical properties compared to the pure polymers, allowing for operation in high temperature PEM fuel cells