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Title:
POLYMER MEMBRANE, METHOD FOR THE PRODUCTION AND USE THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/071518
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a polyazole based acid-doped polymer membrane, a method for the production and the use thereof. The inventive acid-doped polymer membrane can be used in a variety of ways on account of the excellent mechanical properties thereof and is especially suitable for use as a polymer-electrolyte-membrane (PEM) in PEM-fuel cells.

Inventors:
UENSAL OEMER (DE)
KIEFER JOACHIM (DE)
BAURMEISTER JOCHEN (DE)
PAWLIK JUERGEN (DE)
KRAUS WERNER (DE)
JORDT FRAUKE (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/002216
Publication Date:
September 12, 2002
Filing Date:
March 01, 2002
Export Citation:
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Assignee:
CELANESE VENTURES GMBH (DE)
UENSAL OEMER (DE)
KIEFER JOACHIM (DE)
BAURMEISTER JOCHEN (DE)
PAWLIK JUERGEN (DE)
KRAUS WERNER (DE)
JORDT FRAUKE (DE)
International Classes:
C08J7/00; B01D67/00; B01D71/62; C08G61/12; C08G73/18; C08G73/22; H01B1/06; H01M8/103; H01M8/1048; H01M8/1088; (IPC1-7): H01M8/00; C08G73/00; C08J5/00; C08L79/00
Domestic Patent References:
WO2000039202A12000-07-06
Foreign References:
US5403675A1995-04-04
EP0354040A21990-02-07
US6187231B12001-02-13
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Claims:
1. Beschreibung Polymermembran, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit Säure dotierte Polymermembran auf Basis von Polyazolen, ein Verfahren zur Herstellung derselben sowie ihre Verwendung. Die erfindungsgemäße mit Säure dotierte Polymermembran kann aufgrund ihrer hervorragenden chemischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften vielfältig eingesetzt werden und eignet sich insbesondere als PolymerElektrolyt Membran (PEM) in sogenannten PEMBrennstoffzellen. Mit Säure dotierte PolyazolMembranen für den Einsatz in PEMBrennstoffzellen sind bereits bekannt. Die basischen PolyazolMembranen werden mit konzentrierter Phosphorsäure oder Schwefelsäure dotiert und wirken als Protonenleiter und Separatoren in sogenannten PolymerelektrolytMembranBrennstoffzellen (PEM Brennstoffzellen). Bedingt durch die hervorragenden Eigenschaften des PolyazolPolymeren können derartige Polymerelektrolytmembranzu MembranElektrodenEinheit (MEE) verarbeitetbei Dauerbetriebstemperaturen oberhalb 100°C insbesondere oberhalb 120°C in Brennstoffzellen eingesetzt werden. Diese hohe Dauerbetriebstemperatur erlaubt es die Aktivität der in der MembranElektrodenEinheit (MEE) enthaltenen Katalysatoren auf Edelmetallbasis zu erhöhen. Insbesondere bei der Verwendung von sogenannten Reformaten aus Kohlenwasserstoffen sind im Reformergas deutliche Mengen an Kohlenmonoxid enthalten, die überlicherweise durch eine aufwendige Gasaufbereitung bzw. Gasreinigung entfernt werden müssen. Durch die Möglichkeit die Betriebstemperatur zu erhöhen, können deutlich höhere Konzentrationen an COVerunreinigungen dauerhaft toleriert werden. Durch Einsatz von PolymerElektrolytMembranen auf Basis von PolyazolPolymeren kann zum einen auf die aufwendige Gasaufbereitung bzw. Gasreinigung teilweise verzichtet werden und andererseits die Katalysatorbeladung in der Membran ElektrodenEinheit reduziert werden. Beides ist für einen Masseneinsatz von PEM Brennstoffzellen unabdingbare Voraussetzung, da ansonsten die Kosten für ein PEMBrennstoffzellenSystem zu hoch sind. Die bislang bekannten mit Säure dotierte Polymermembran auf Basis von Polyazolen zeigen bereits ein günstiges Eigenschaftsprofil. Aufgrund der für PEM Brennstoffzellen angestrebten Anwendungen, insbesondere im Automobilund Stationärbereich, sind diese insgesamt jedoch noch zu verbessern. Darüber hinaus haben die bislang bekannten Polymermembranen einen hohen Gehalt an Dimethylacetamid (DMAc), der mittels bekannter Trocknungsmethoden nicht vollständig entfernt werden kann. So zeigen die bislang bekannten Polymermembran auf Basis von Polyazolen nach ihrer Dotierung mit Säure nochfür den obigen Einsatzzweckunzureichende mechanische Eigenschaften. Diese mechanische Instabilität zeigt sich in einem geringen EModul, einer geringen Reißfestigkeit und einer niedrigen Bruchzähigkeit. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist mit Säure dotierte Polymermembranen auf Basis von Polyazolen bereitzustellen, die einerseits verbesserte mechanische Eigenschaften aufweisen und andererseits die Vorteile der Polymermembran auf Basis von Polyazolen aufweisen und eine Betriebstemperatur oberhalb von 100°C ohne zusätzliche Brenngasbefeuchtung ermöglichen. Wir haben nun gefunden, daß eine spezielle Nachbehandlung der zur Dotierung mit Säure vorgesehenen Folie auf Basis von Polyazolen überraschenderweise zu dotierten Polymermembranen mit verbesserten mechanischen Eigenschaften führt, wobei die gute Protonenleitfähigkeit erhalten bzw. ebenfalls verbessert wird. Zusätzlich werden durch die Nachbehandlung organische Restbestandteile wie Dimethylacetamid (DMAc) aus der Membran entfernt, die ansonsten Verringerung der Katalysatoraktivität bewirken. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine dotierte Polymermembran auf Basis von Polyazolen erhältlich durch ein Verfahren umfassend die Schritte A) Gießen einer Folie unter Verwendung einer Lösung von Polymeren auf Basis von Polyazolen in einem polaren, aprotischen organischen Lösungsmittel B) Trocknung der in Schritt A) gebildeten Folie bis sie selbsttragend ist C) Behandlung der gemäß Schritt B) erhaltenen Folie mit einer Behandlungs Flüssigkeit bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und Siedetemperatur der BehandlungsFlüssigkeit D) Trocknung und/oder Abtupfen der gemäß Schritt C) behandelten Folie zum Entfernen der BehandlungsFlüssigkeit aus Schritt C), E) Dotierung der gemäß Schritt D) behandelten Folie mit einem Dotierungsmittel. Herstellung von PolymerLösungen auf Basis von Polyazolen ist im Stand der Technik eingehend beschrieben. So beschreibt EPA0816415 ein Verfahren zum Lösen von Polymeren auf Basis von Polyazolen unter Verwendung von N, N Dimethylacetamid als polares, aprotisches Lösungsmittel bei Temperaturen oberhalb 260°C. Ein wesentlich schonenderes Verfahren zur Herstellung von Lösungen auf Basis von Polyazolen ist in der deutschen Patentanmeldung 10052237.8 offenbart.
2. Als Polymere auf Basis von Polyazolen werden Polymere enthaltend wiederkehrende Azoleinheiten der allgemeinen Formel (I) und/oder (II) worin Ar gleich oder verschieden sind und für eine vierbindige aromatische oder heteroaromatische Gruppe, die einoder mehrkernig sein kann, Ar.
3. gleich oder verschieden sind und für eine zweibindige aromatische oder heteroaromatische Gruppe, die einoder mehrkernig sein kann, Ar.
4. leich oder verschieden sind und für eine dreibindige aromatische oder heteroaromatische Gruppe, die einoder mehrkernig sein kann, X gleich oder verschieden ist und für Sauerstoff, Schwefel oder eine Aminogruppe, die ein Wasserstoffatom, eine 120 Kohlenstoffatome aufweisende Gruppe, vorzugsweise eine verzweigte oder nicht verzweigte Alkyloder Alkoxygruppe, oder eine Arylgruppe als weiteren Rest trägt Bevorzugte aromatische oder heteroaromatische Gruppen leiten sich von Benzol, Naphthalin, Biphenyl, Diphenylether, Diphenylmethan, Diphenyldimethylmethan, Bisphenon, Diphenylsulfon, Chinolin, Pyridin, Bipyridin, Anthracen und Phenanthren, die gegebenenfalls auch substituiert sein können, ab. Dabei ist das Substitionsmuster von Ar1 beliebig, im Falle vom Phenylen beispielsweise kann Ar1 ortho, metaund paraPhenylen sein. Besonders bevorzugte Gruppen leiten sich von Benzol und Biphenylen, die gegebenenfalls auch substituiert sein können, ab. Bevorzugte Alkylgruppen sind kurzkettige Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Methyl, Ethyl, noder iPropylund tButylGruppen. Bevorzugte aromatische Gruppen sind Phenyloder NaphthylGruppen. Die Alkylgruppen und die aromatischen Gruppen können substituiert sein. Bevorzugte Substituenten sind Halogenatome wie z. B. Fluor, Aminogruppen oder kurzkettige Alkylgruppen wie z. B. Methyloder Ethylgruppen. Sofern im Rahmen der vorliegenden Erfindung Polyazole mit wiederkehrenden Einheiten der Form (I) eingesetzt werden, sollen die Reste X innerhalb einer wiederkehrenden Einheit gleich sein. Die erfindungsgemäß eingesetzten Polyazole können grundsätzlich auch unterschiedliche wiederkehrende Einheiten aufweisen, die sich beispielsweise in ihrem Rest X unterscheiden. Vorzugsweise jedoch weist es nur gleiche Reste X in einer wiederkehrenden Einheit auf. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Polymer enthaltend wiederkehrende Azoleinheiten ein Copolymer, das mindestens zwei Einheiten der Formel (I) und/oder (II) enthält, die sich voneinander unterscheiden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Polymer enthaltend wiederkehrende Azoleinheiten ein Polyazol, das nur Einheiten der Formel (I) und/oder (II) enthält. Die Anzahl der wiederkehrende Azoleinheiten im Polymer ist vorzugsweise eine ganze Zahl größer gleich 10. Besonders bevorzugte Polymere enthalten mindestens 100 wiederkehrende Azoleinheiten. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden Polymere enthaltend wiederkehrenden Benzimidazoleinheiten bevorzugt eingesetzt. Ein Beispiel eines äußerst zweckmäßigen Polymers enthaltend wiederkehrende Benzimidazoleinheiten wird durch Formel (III) wiedergegeben : wobei n eine ganze Zahl größer gleich 10, vorzugsweise größer gleich 100 ist. Das Gießen einer Polymerfolie aus einer Polymerlösung gemäß Schritt A) erfolgt mittels an sich bekannter Maßnahmen die aus dem Stand der Technik bekannt sind. Die Trocknung der Folie in Schritt B) erfolgt bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 300°C. Die Trocknung erfolgt unter Normaldruck oder reduziertem Druck. Die Trocknungsdauer ist von der Dicke der Folie abhängig und beträgt zwischen 10 Sekunden und 24 Stunden. Die gemäß Schritt B) getrocknete Folie ist anschließend selbsttragend und kann weiterverarbeitet werden. Die Trocknung erfolgt mittels in der Folienindustrie üblichen Trocknungsverfahren. Mit Hilfe der in Schritt B) durchgeführten Trocknung wird das polare, aprotische organische Lösungsmittel weitestgehend entfernt. So beträgt der Restgehalt an polarem, aprotischen organischen Lösungsmittel üblicherweise zwischen 1023%. Eine weitere Absenkung des RestLösemittelgehalten auf unter 2 Gew.% läßt sich durch eine Erhöhung der Trocknungstemperatur und Trocknungsdauer erzielen, wobei jedoch die nachfolgende Dotierung der Folie, beispielsweise mit Phosphorsäure, deutlich verzögert wird. Somit ist ein Gehalt von Restlösemittel von 515% zur Reduktion der Dotierungszeit sinnvoll. Die Behandlung der gemäß Schritt B) getrockneten Folie mittels einer Behandlungs Flüssigkeit erfolgt im Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur (20°C) und der Siedetemperatur der BehandlungsFlüssigkeit bei Normaldruck. Als BehandlungsFlüssigkeit im Sinne der Erfindung und im Sinne von Schritt C) werden bei Raumtemperatur [d. h. 20°C] flüssig vorliegende Lösungsmittel ausgewählt aus der Gruppe der Alkohole, Ketone, Alkane (aliphatische und cycloaliphatische), Ether (aliphatische und cycloaliphatische), Ester, Carbonsäuren, wobei die vorstehenden Gruppenmitglieder halogeniert sein können, Wasser, anorganischen Säuren (wie z. B. H3P04, H2S04) und Gemische derselben eingesetzt. Vorzugsweisewerden C1C10 Alkohole, C2C5 Ketone, C1C10Alkane (aliphatische und cycloaliphatische), C2C6Ether (aliphatische und cycloaliphatische), C2C5 Ester, C1C3 Carbonsäuren, Dichlormethan, Wasser, anorganischen Säuren (wie z. B. H3P04, H2S04) und Gemische derselben eingesetzt. Mit Hilfe der in Schritt D) durchgeführten Trocknung kann die gemäß Schritt C) eingeschleuste BehandlungsFlüssigkeit entfernt werden. Die Trocknung erfolgt in Abhängigkeit vom PartialDampfdruck der gewählten BehandlungsFlüssigkeit. Üblicherweise erfolgt die Trocknung bei Normaldruck und Temperaturen zwischen 20°C und 200°C. Eine schonendere Trocknung kann auch im Vakuum erfolgen. Anstelle der Trocknung kann in die Membran in Schritt D) auch abgetupft und somit von überschüssiger BehandlungsFlüssigkeit befreit werden. Die Reihenfolge ist unkritisch. Gemäß Schritt E) wird die Dotierung der gemäß Schritt C) oder D) erhaltenen Folie durchgeführt. Hierzu wird die Folie mit einem Dotierungsmittel benetzt oder in diesem eingelegt. Als Dotierungsmittel für die erfindungsgemäßen Polymermembranen werden Säuren vorzugsweise alle bekannten Lewisund BronstedSäuren, insbesondere anorganische Lewisund BronstedSäuren eingesetzt. Neben diesen vorstehend genannten Säure ist auch der Einsatz von Polysäuren möglich, insbesondere Isopolysäuren und Heteropolysäuren sowie von Mischungen verschiedener Säuren. Dabei bezeichnen im Sinne der vorliegenden Erfindung Heteropolysäuren anorganische Polysäuren mit mindestens zwei verschiedenen Zentralatomen, die aus jeweils schwachen, mehrbasischen SauerstoffSäuren eines Metalls (vorzugsweise Cr, Mo, V, W) und eines Nichtmetalls (vorzugsweise As, I, P, Se, Si, Te) als partielle gemischte Anhydride entstehen. Zu ihnen gehören unter anderen die 12Molybdatophosphorsäure und die 12Wolframatophosphorsäure. Erfindungsgemäß besonders bevorzugte Dotierungsmittel sind Schwefelsäure und Phosphorsäure. Ein ganz besonders bevorzugtes Dotierungsmittel ist Phosphorsäure (H3P04). Die erfindungsgemäßen Polymermembranen sind dotiert. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezeichnen dotierte Polymermembranen solche Polymermembranen, die aufgrund der Gegenwart von Dotierungsmittein eine erhöhte Protonenleitfähigkeit im Vergleich mit den nicht dotierten Polymermembranen zeigen. Verfahren zur Herstellung von dotierten Polymermembran sind bekannt. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden sie erhalten, indem man eine Folie des betreffenden Polymeren über eine geeignete Zeit, vorzugsweise 5 Minuten96 Stunden, besonders bevorzugt 172 Stunden, bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 100°C und gegebenenfalls erhöhtem Druck mit konzentrierter Säure, vorzugsweise mit hochkonzentrierter Phosphorsäure benetzt. Über den Dotierungsgrad kann die Leitfähigkeit der erfindungsgemäßen Polymermembran beeinflußt werden. Dabei nimmt die Leitfähigkeit mit steigender Konzentration an Dotierungsmittel solange zu, bis ein maximaler Wert erreicht ist.
5. Erfindungsgemäß wird der Dotierungsgrad angegeben als Mol Säure pro Mol Wiederholungseinheit des Polymers. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist ein Dotierungsgrad zwischen.
6. und 15, insbesondere zwischen 6 und 12, bevorzugt. Die erfindungsgemäße Polymermembran weist verbesserte Materialeigenschaften gegenüber den bisher bekannten dotierten Polymermembranen auf. Insbesondere besitzen sie sehr gute mechanische Eigenschaften und zeigen im Vergleich mit unbehandelten Membranen bessere Leistung. Die erfindungsgemäßen Polymermembranen zeigen eine gegenüber unbehandelten Membranen verbesserte Protonenleitfähigkeit. Zu möglichen Einsatzgebieten der erfindungsgemäßen, dotierten Polymermembranen gehören unter anderem die Verwendung in Brennstoffzellen, bei der Elektrolyse, in Kondensatoren und in Batteriesystemen. Aufgrund ihres Eigenschaftsprofils werden die dotierten Polymermembranen vorzugsweise in Brennstoffzellen verwendet. Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine MembranElektrodenEinheit, die mindestens eine erfindungsgemäße Polymermembran aufweist. Für weitere Informationen über MembranElektrodenEinheiten wird auf die Fachliteratur, insbesondere auf die Patente USA4,191,618, USA4,212,714 und USA4,333,805 verwiesen. Die in den vorstehend genannten Literaturstellen [USA4,191,618, USA 4,212,714 und USA4,333,805] enthaltene Offenbarung hinsichtlich des Aufbaues und der Herstellung von MembranElektrodenEinheiten ist auch Bestandteil der Beschreibung. Nachfolgend wird die Erfindung durch Beispiele und Vergleichsbeispiel eingehender erläutert, ohne daß die Erfindung auf diese Beispiele beschränkt werden soll. Beispiele : Unbehandelter Film : Die Filme wurden unbehandelt in 85 %ige H3P04 96 h lang eingelegt. Aus dem Film werden vor der Dotierung mit H3P04 der H20und Restlösemittelgehalt mit Karl Fischer (KF)Titration bestimmt. Mittels einer MettlerToledo Apparatur wird per KF Titration der Wassergehalt in der Folie wie folgt direkt bestimmt. Die Probe, die sich in einem geschlossenen Probengläschen befindet wird auf 250°C aufgeheizt und bei dieser Temperatur getrocknet. Das so freigesetzte Gas wird direkt in ein geschlossenes Titrationsgefäss geleitet und mit KarlFischer [KF] Reagens analysiert. Neben der Bestimmung des Wassergehaltes wird durch gravimetrische Bestimmung des Gewichtes vor und nach dem Trocknen der Restlösemittelgehalt bestimmt. Waschen mit H20 und anschließend thermisches Trocknen : Die Filme wurden in kochendem Wasser 1 h lang ausgekocht. Dann wurde das Wasserbad gewechselt und eine weitere Stunde gekocht. Anschließend wurden die Filme mit frischem Wasser gespült und schließlich 3h lang bei 160°C getrocknet. H20und Restlösemittelgehalt wurden aus dem behandelten Film mit KFTitration bestimmt. Die Membrane wurden durch 96 h lange Dotierung der Filme in 85 %ige H3P04 erhalten. Waschen mit H20 : Die Filme wurden in kochendem Wasser 1 h lang ausgekocht. Dann wird das Wasserbad gewechselt und eine weitere Stunde gekocht und anschließend wurden die Filme mit einem Tuch abgetupft und feucht weiter verwendet. Aus dem Film wurden H20und Restlösemittelgehalt mit KFTitration bestimmt. Die Membrane wurden in 85 %ige H3P04 96 h lang dotiert. Waschen mit Methanol : Die Filme wurden in Methanol vorgelegt und 2h lang (ab dem Kochen des Methanols) im Rückfluß gekocht. Die Filme wurden herausgeholt und zuerst 1 Minute lang an der Luft dann bei 100°C unter Vakuum im Trockenschrank 2h lang getrocknet. Aus dem Film wurden H20und organische RestlösemittelGehalt mit KFTitration bestimmt. Die Membrane wurden in 85 %ige H3P04 96 h lang dotiert. Waschen mit Aceton : Die Filme wurden in Aceton vorgelegt und 2h lang (ab dem Kochen des Acetons) im Rückfluß gekocht. Dann wurden die Filme zuerst 1 Minute lang an der Luft bei RT anschließend bei 100°C unter Vakuum im Trockenschrank 2h lang getrocknet. Aus dem Film wurden H20und Restlösemittelgehalt mit KFTitration bestimmt. Die Membrane wurden in 85 %ige H3P04 96 h lang dotiert. Figur 1 zeigt das Ergebnis der KFTitration. Durch Waschen mit Wasser entfernt man vollständig das organsiche Restlösemittel. Mit Aceton bzw. mit Methanol reduziert man den organischen Restlösemittelgehalt von 16,6% auf 3,7 bzw. 2,3 %. % unbehandelt mit H20 mit H20 mit Methanol mit Aceton gewaschen gewaschen gewaschen gewaschen und thermisch getrocknet Figur 1 : KFTitrationsergebnisse vom unbehandelten und behandelten FilmenPatentansprüche Figur 2 zeigt bereits bei Raumtemperatur eine um 10 % verbesserte Protonenleitfähigkeit, welcher bei erhöhter Temperatur erhalten bzw. weiter verbessert ist. Die spezifische Leitfähigkeit wird mittels Impedanzspektroskopie in einer 4Pol Anordnung im potentiostatischen Modus und unter Verwendung von Platinelektroden (Draht, 0,25 mm Durchmesser) gemessen. Der Abstand zwischen den stromabnehmenden Elektroden beträgt 2 cm. Das erhaltene Spektrum wird mit einem einfachen Modell bestehend aus einer parallelen Anordnung eines Ohm'schen Widerstandes und eines Kapazitators ausgewertet. Der Probenquerschnitt der phosphorsäuredotierten Membran wird unmittelbar vor der Probenmontage gemessen. Zur Messung der Temperaturabhängigkeit wird die Messzelle in einem Ofen auf die gewünschte Temperatur gebracht und über eine in unmittelbarer Probennähe positioniertes Pt100 Thermoelement geregelt. Nach Erreichen der Temperatur wird die Probe vor dem Start der Messung 10 Minuten auf dieser Temperatur gehalten. spezifische Leitfähigkeit (Slcm) T (oc) Figur 2 : Protonenleitfähigkeit der unbehandelten und behandelten Membranen zwischen 25160 °C. Zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften werden uniaxiale Zugversuche an streifenförmigen Zugproben durchgeführt. Dazu wird eine ZwickTestmaschine ausgerüstet mit einer 100 N Kraftmessdose und einem beheizbaren Ofen verwendet. Die Einspannlänge zwischen den Klemmbacken beträgt 10 cm und die Abzuggeschwindigkeit ist auf 50 mm/min festgesetzt. Die Deformation wird direkt über den Traversenweg bestimmt. Die Zugversuche an phosphorsäuredotierten Membranen werden bei 100°C durchgeführt. Zur automatischen Berechnung der Spannung wird der Probenquerschnitt jeder Probe vor Versuchsbeginn bestimmt und eingegeben. Zur Bestimmung eines Mittelwertes von EModul, Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Bruchenergie (Zähigkeit) werden von jeder Membran mindestens 5 Messungen durchgeführt. Die Ergebnisse der Zugversuche mit den erfindungsgemäßen Polymermembranen gegenüber unbehandelten Membranen sind in Figur 3 exemplarisch aufgezeigt. Daraus ist ersichtlich, dass eine mit Wasser gewaschene Membran die höchste Bruchdehnung und höchste Bruchspannung aufweist. Figur 3 : Ergebnisse uniaxialer Zugversuche mit behandelten und unbehandelten Membranen Eine unbehandelte Membran zeigt eine Reissdehnung von 55% während eine erfindungsgemäße Membran eine Bruchdehnung im Bereich von 58% bis zu 75% aufweist. Die Ergebnisse der Zugversuche sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Tabelle 1 : Ergebnisse der Zugversuche von Membranen nach unterschiedlichen Waschprozeduren im Vergleich mit einer unbehandelten Membran. Waschmethode Fehler E Zugfestigkeit Fehler Bruchdehnung Fehler Bruchenergie Fehler [MPa] [MPa] [MPa] Zugfestigkeit [%] Bruch [kJ/m2] Bruchenergie [MPa] dehnung [kJ/m2] [%] Unbehandelt4, 7 0, 7 1, 5 0, 13 55 5 54 5 MitWasser 5 0, 55 1, 7 0, 25 71 11 74, 5 18 gewaschen Mit Aceton 5, 45 0, 4 1, 55 0, 14 64, 7 6 63 8, 8 gewaschen Mit Methanol 5, 3 0, 5 1, 36 0, 22 61, 2 13 54 18, 6 gewaschen Patentansprüche 1. Dotierte Polymermembran auf Basis von Polyazolen erhältlich durch ein Verfahren umfassend die Schritte A) Gießen einer Folie unter Verwendung einer Lösung von Polymeren auf Basis von Polyazolen in einem polaren, aprotischen organischen Lösungsmittel B) Trocknung der in Schritt A) gebildeten Folie bis sie selbsttragend ist C) Behandlung der gemäß Schritt B) erhaltenen Folie mit einer Behandlungs Flüssigkeit bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und Siedetemperatur der BehandlungsFlüssigkeit D) Trocknung und/oder Abtupfen der gemäß Schritt C) behandelten Folie zum Entfernen der BehandlungsFlüssigkeit aus Schritt C), E) Dotierung der gemäß Schritt D) behandelten Folie mit einem Dotierungsmittel.
7. 2 Polymermembran gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie protonenleitend ist.
8. 3 Polymermembran gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer auf Basis von Polyazolen wiederkehrende Azoleinheiten der allgemeinen Formel (I) und/oder (II) worin Ar gleich oder verschieden sind und für eine vierbindige aromatische oder heteroaromatische Gruppe, die einoder mehrkernig sein kann, Ar1 gleich oder verschieden sind und für eine zweibindige aromatische oder heteroaromatische Gruppe, die einoder mehrkernig sein kann, Ar2 gleich oder verschieden sind und für eine dreibindige aromatische oder heteroaromatische Gruppe, die einoder mehrkernig sein kann, X gleich oder verschieden ist und für Sauerstoff, Schwefel oder eine Aminogruppe, die ein Wasserstoffatom, eine 120 Kohlenstoffatome aufweisende Gruppe, vorzugsweise eine verzweigte oder nicht verzweigte Alkyloder Alkoxygruppe, oder eine Arylgruppe als weiteren Rest trägt, enthält.
9. Polymermembran gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer enthaltend wiederkehrende Azoleinheiten ein Copolymer ist, daß mindestens zwei Einheiten der Formel (I) und/oder (II) enthält, die sich voneinander unterscheiden.
10. Polymermembran gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyazol nur Einheiten der Formel (I) und/oder (11) enthält.
11. Polymermembran gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyazol ein Polymer enthaltend wiederkehrende Benzimidazoleinheiten der Formel (III) wobei n eine ganze Zahl größer gleich 10, vorzugsweise größer gleich 100 ist, ist.
12. Polymermembran gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dotierungsgrad zwischen 3 und 15 Mol Säure pro Mol Wiederholungseinheit des Polymers beträgt.
13. MembranElektrodenEinheit, die mindestens eine Polymermembran gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und mindestens eine Elektrode aufweist.
14. PolymerelektrolytBrennstoffzelle die mindestens eine MembranElektroden Einheit gemäß Anspruch 8 aufweist.