Nafion
| Strukturformel | ||||
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| Allgemeines | ||||
| Name | Nafion | |||
| Andere Namen |
2-[1-[Difluor[(trifluorethenyl)oxy]methyl]-1,2,2,2-tetrafluorethoxy]-1,1,2,2-tetrafluorethansulfonsäure | |||
| CAS-Nummer | 31175-20-9 | |||
| Art des Polymers | Ionomer | |||
| Kurzbeschreibung | fester, weißer, geruchloser Stoff | |||
| Monomer | ||||
| Monomer | ? | |||
| Summenformel | ? | |||
| Molare Masse | ? | |||
| Eigenschaften | ||||
| Aggregatzustand | fest | |||
| Dichte | 2,1 g/cm3 | |||
| Glastemperatur | ca. 110 °C (in trockenem Zustand) | |||
| Elektrische Leitfähigkeit | 0,5–2,31·10−3 (m · Ohm)−1 | |||
| Sicherheitshinweise | ||||
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [2]
Achtung | ||||
| H- und P-Sätze | H: 319-335 | |||
| P: 261-305+351+338 [2] | ||||
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [1]
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| R- und S-Sätze | R: 36-38 | |||
| S: 26 | ||||
| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. | ||||
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.
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 unter Beibehaltung der hohen chemischen Resistenz:
- schnelle Diffusion von Wasser und Alkoholen, aber hydraulisch dicht
- selektiv leitend für Protonen und andere Kationen (Sperreffekt 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 Polymerelektrolytbrennstoffzellen
- Protonen-Austauscher-Membran bei Direktmethanolbrennstoffzellen
- Herstellung von Chromsäure und Regenerierung von verunreingten Chrombädern
- Herstellung von Kaliumdicyanidoaurat(-I) durch Auflösung einer Goldanode in Kaliumcyanid (KCN)
- Als stark saurer, fester Katalysator
Nachteilig in der technischen Anwendung von Nafion-Membranen für Brennstoffzellen sind 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.
Einzelnachweise
- ↑ Datenblatt Nafion bei AlfaAesar, abgerufen am 15. Dezember 2010 (JavaScript erforderlich).
- ↑ 2,0 2,1 Datenblatt Nafion® NR50 bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 12. April 2011.