PEM für Vanadium-Redox-Flow-Batterien

Ziel des Projekts ist die Synthese maßgeschneiderter PEM für Vanadium-Redox-Flow-Batterien durch strahlungsinduzierte Pfropfcopolymerisation funktionaler Monomere auf fluorierten Grundmaterialien. Die wichtigsten Anforderungen an PEM sind eine hohe Protonenleitfähigkeit und geringer Crossover in der VRFB in Verbindung mit guten mechanischen Eigenschaften und chemischer Resistenz. Für die erkenntnisbasierte PEM-Synthese sind ein grundlegendes Verständnis der Polymer-Prozess-Struktur-Eigenschafts-Korrelation sowie die Erarbeitung eines kinetischen Modells auf Basis von Elementarreaktionen unerlässlich.

Insbesondere im Hinblick auf Pfropfgrad, Sulfonierbarkeit und Vernetzung ist die Modellierung der Pfropfpolymerisationen unabdingbar. Die Erreichung des Projektziels soll durch die direkte Prüfung der PEM in der VRFB nachgewiesen werden. Hierfür werden die Protonenleitfähigkeit durch Polarisationskurven sowie die Spannungs- und Coulomb-Effizienz mit Zyklisierungsexperimenten bestimmt. Durch in-situ Messung des Crossover soll der Stofftransport unter realen Betriebsbedingungen der VRFB quantifiziert werden. Zur Bewertung der Konkurrenzfähigkeit der hergestellten Membranen wird ein Vergleich mit Nafion, das zur Zeit als technischer Standard anzusehen ist, durchgeführt.