Nafion

Nafion ist ein sulfoniertes Tetrafluorethylen-Polymer (PTFE), das in den späten 1960er Jahren federführend von Walther Grot als eine Modifikation von Teflon entwickelt wurde. Nafion bildet eine gänzlich neue Gruppe von Polymeren, den sogenannten Ionomeren. „Nafion“ ist ein eingetragenes Warenzeichen der Firma DuPont.

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Eigenschaften

Durch die Addition der stark sauren Sulfonsäuregruppen stand mit Nafion erstmals ein Polymer mit ionischen Eigenschaften zur Verfügung. Es zeigt einige grundlegend von denen des Teflon abweichende Charakteristiken:

• hohe chemische Resistenz
• schnelle Diffusion von Wasser und Alkoholen, aber hydraulisch dicht
• selektiv leitend für Protonen und andere Kationen (Sperrefekt für Anionen)
• hohe Betriebstemperaturen im Vergleich zu anderen Polymeren (bis 190  °C)

Technische Anwendungen für Nafion-Membranen

• Ionenaustauscher-Membranen bei der Chlor-Alkali-Elektrolyse
• Trocknung oder Befeuchtung von Gasen aufgrund seiner hohen Selektivität und Permeabilität für Wasser(dampf)
• Protonen-Austauscher-Membran bei PEM-Brennstoffzellen
• Protonen-Austauscher-Membran bei Direktmethanol-Brennstoffzellen
• Herstellung von Chromsäure und Regenerierung von verunreingten Chrombädern
• Herstellung von Kaliumgoldzyanid durch Auflösung einer Goldanode in KCN
• Als stark saurer, fester Katalysator

Nachteilig in der technischen Anwendung von Nafion-Membranen für Brennstoffzellen ist der weitgehende Verlust der Protonenleitfähigkeit über 100 °C, und eine zu hohe Durchlässigkeit von Wasser und Methanol bei Einsatz in Direktmethanol-Brennstoffzellen. Dies gilt jedoch auch für andere perfluorierte Austauschermaterialien.

Siehe auch

Teflon, Ionomer