Membranen

Damit eine PEM-Brennstoffzelle funktioniert, wird eine Protonenaustauschmembran benötigt, die die Wasserstoffionen, das Proton, von der Anode zur Kathode transportiert, ohne die Elektronen zu passieren, die von den Wasserstoffatomen entfernt wurden. Diese Polymermembranen, die Proton durch die Membran leiten, aber für die Gase einigermaßen undurchlässig sind, dienen als Festelektrolyte (vs. flüssiger Elektrolyt) für eine Vielzahl von elektrochemischen Anwendungen und sind allgemein als Protonenaustauschermembran und / oder Polymerelektrolytmembranen (PEM) bekannt. Diese Membranen wurden als eine der Schlüsselkomponenten für verschiedene verbraucherbezogene Anwendungen für Brennstoffzellen identifiziert, z. B. Automobile, Notstromversorgung, tragbare Stromversorgung usw. Aufgrund ihrer Anwendung für viele Verbrauchermärkte entwickelt sich die Technologie ständig weiter, um diese Membranen für längere Betriebszeiten und sogar für Hochtemperaturanwendungen geeignet zu machen.

Für PEM-Brennstoffzellen- und Elektrolyseuranwendungen ist eine Polymerelektrolytmembran zwischen einer Anodenelektrode und einer Kathodenelektrode angeordnet. Während der elektrochemischen Reaktion erzeugt die Oxidationsreaktion an der Anode Protonen und Elektronen; Die Reduktionsreaktion an der Kathode kombiniert Protonen und Elektronen mit Oxidationsmitteln, um Wasser zu erzeugen. Um die elektrochemische Reaktion abzuschließen, spielt die Protonenaustauschmembran eine entscheidende Rolle, die Protonen von der Anode zur Kathode durch die Membran leitet. Die Protonenaustauschermembran dient auch als Separator zur Trennung von Anoden- und Kathodenreaktanten in Brennstoffzellen und Elektrolyseuren.

Haupttypen von Brennstoffzellen-Ionenaustauschermembranen

• Kationenaustauschermembran (CEM)
* Anionenaustauschermembran (AEM)
• Bipolare Membranen

Was ist der Unterschied zwischen Kationen- und Anionenaustauschermembranen?
Kationenaustauschermembranen (CEM) bestehen üblicherweise aus einem fluorierten Polymer mit Sulfonsäureseiten und weisen eine ausgezeichnete Ionenleitfähigkeit und thermische/chemische Beständigkeit auf. Gegenwärtig hergestellte Anionenaustauschermembranen (AEMs) können verschiedene alkalisch stabile polymere Materialien als Wirtsmaterial verwenden und verfügen über verschiedene funktionelle Stellen, die OH- oder andere anionische Spezies leiten. Die thermische / chemische Beständigkeit von AEMs ist im Vergleich zu ihren CEM-Pendants im Allgemeinen geringer.

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