Erprobung von Edelstahlbehandlungen zur Vorbereitung der Oberflächenbeschichtung mit silanmodifiziertem EPM-Polymer für den Einsatz als Dichtungsmaterial in PEM-Brennstoffzellen

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URI: http://hdl.handle.net/10900/144222
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:21-dspace-1442227
http://dx.doi.org/10.15496/publikation-85566
Dokumentart: PhDThesis
Date: 2024-07-31
Language: German
Faculty: 7 Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Department: Chemie
Advisor: Chassé, Thomas (Prof. Dr.)
Day of Oral Examination: 2023-07-13
DDC Classifikation: 540 - Chemistry and allied sciences
Other Keywords: Röntgenphotoelektronenspektroskopie
XPS
oberflächenverstärkte Ramanspektroskopie
SERS
Rasterkraftmikroskopie
AFM
nasschemische Behandlung
NaOH Lösung
Edelstahl
Ethylen-Propylen Kautschuk
EPM
Plasma Aktivierung
Vinyltrimethyldisiloxan
Haftvermittler
Oberflächenmodifikation
statistische Versuchsplanung
DoE
XPS
surface enhanced Raman spectroscopy
SERS
atomic force microscopy
X-ray photoelectron spectroscopy
AFM
wet chemical treatment
NaOH solution
stainless steel
ethylene-propylene rubber
EPM
plasma activation
vinyltrimethydisiloxane
adhesion promoter
surface modification
design of experiments
DoE
License: http://tobias-lib.uni-tuebingen.de/doku/lic_mit_pod.php?la=de http://tobias-lib.uni-tuebingen.de/doku/lic_mit_pod.php?la=en
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Inhaltszusammenfassung:

 
Die Dissertation ist gesperrt bis zum 31. Juli 2024 !
 
In dieser Dissertation wurde ein Dichtungsmaterial für Wasserstoffbrennstoffzellen auf Edelstahl analysiert. Aktivieren, funktionalisieren und polymerbeschichten von Edelstahloberflächen spielen in vielfältigen industriellen Anwendungen wie z.B. im Automobilbau, in der Medizintechnik oder der Luft- und Raumfahrt eine wichtige Rolle. Für einen Einblick zwischen Schicht- und Substratoberfläche wurden Beschichtungen hinreichend dünn hergestellt und ausführlich oberflächenanalytisch charakterisiert. Durch reaktive gasförmige Medien wie Ozon, Sauerstoff- bzw. Wasserplasma und nasschemische Behandlungen mit NaOH wurden physikalische und chemische Oberflächenmodifikationen systematisch durchgeführt, mit dem Ziel, eine Oberflächenaktivierung durch Erzeugung einer möglichst hohen Hydroxygruppen-Besetzung auf der Oberfläche auf Edelstahl zu erreichen. Die Hydroxygruppen auf der Oberfläche ermöglichen eine Adsorption von Haftvermittlermolekülen, über die eine Polymeranbindung realisiert wird. Die Filmbildung eines neu synthetisierten EPM-g-VTMDS-Polymers wurde hinsichtlich der Bindung auf oxidierten Edelstahloberflächen analysiert. Der Einfluss von Vernetzer und Katalysator auf die Filmbildung an der Oberfläche von Edelstahl wurde durch Abscheidung von Zweikomponenten- und vollständigen Dreikomponentenmischungen der Polymerbestandteile untersucht. Die Veränderung der Topografie und der chemischen Struktur durch die Auswirkungen der Oberflächenmodifikationen auf die Edelstähle, der Anbindung des Haftvermittlers und der mit unterschiedlichem Polymer beschichteten Edelstähle wurden mittels Augerelektronenspektroskopie (AES), Rasterkraftmikroskopie (AFM), Rasterelektronenmikroskopie (REM), Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) und oberflächenverstärkter Ramanspektroskopie (SERS) analysiert. Es wurde festgestellt, dass durch die NaOH-Behandlungen der Chromgehalt, die Rauheit auf der Oberfläche und durch die Plasmabehandlungen die Oxidschichtdicke sich erhöhte. Die analytischen Ergebnisse lassen rückschließen, dass die Filmbildung über ein Polymerinselwachstum erfolgt und liefern Argumente für eine erfolgreiche Edelstahl-Haftvermittler-Bindung und laterale Vernetzung über Siliziumoxid-Netzwerke in den Polymerfilmen auf den Edelstahloberflächen.
 

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