Nafion

Strukturformel
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
Monomere/Teilstrukturen	Perfluor-3,6-dioxa-4-methyl-7-octen-1-sulfonsäure; Tetrafluorethen;
Art des Polymers	Ionomer
Kurzbeschreibung	farbloser bis blassbrauner Feststoff[1]
Eigenschaften
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,98 g·cm−3[2]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[1] Achtung
H- und P-Sätze	H: 319‐335
	P: 261‐305+351+338[1]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Nafion ist ein perfluoriertes Copolymer, das als ionische Gruppe eine Sulfogruppe enthält. Es wurde in den späten 1960er-Jahren federführend von Walther Grot (DuPont) als eine Modifikation von Teflon entwickelt.[3] Nafion gehört zu den Ionomeren und ist ein eingetragenes Warenzeichen der Firma Chemours.

Eigenschaften

Die stark sauren Sulfonsäuregruppen im Nafion ermöglichten erstmals ein perfluoriertes Polymer mit ionischen Eigenschaften. 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 in Polymerelektrolyt- und Direktmethanolbrennstoffzellen
Herstellung von Chromsäure und Regenerierung von verunreinigten Chrombädern
Herstellung von Kaliumdicyanidoaurat(I) durch Auflösung einer Goldanode in Kaliumcyanid (KCN)
Als stark saurer, fester Katalysator

Wie andere perfluorierte Austauschermaterialien verliert Nafion ab einer Temperatur von 100 °C weitgehend seine Protonenleitfähigkeit und zeigt in Direktmethanolbrennstoffzellen eine zu hohe Durchlässigkeit für Wasser und Methanol.

Weblinks

Nafion-Eigenschaften (Memento vom 1. August 2013 im Internet Archive)
What is Nafion? (Memento vom 27. September 2011 im Internet Archive)

Handelsnamen

Nafion (Chemours)
Flemion (Asahi)[4]

Einzelnachweise

Datenblatt Nafion^® NR50 bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 12. April 2011 (PDF).
DuPont Fuel Cells: DuPont Nafion PFSA Membranes, abgerufen am 22. September 2019.
Walther G. Grot: Nafion® Membrane and its Applications. In: Electrochemistry in Industry: New Directions. Springer US, Boston, MA 1982, ISBN 978-1-4684-4238-0, S. 73–87, doi:10.1007/978-1-4684-4238-0_8.
Flemion (Fluoropolymer Ion-Exchange Membrane) (Memento vom 1. Dezember 2016 im Internet Archive)

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[Sigma-1] Datenblatt Nafion^® NR50 bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 12. April 2011 (PDF).

[2] DuPont Fuel Cells: DuPont Nafion PFSA Membranes, abgerufen am 22. September 2019.

[3] Walther G. Grot: Nafion® Membrane and its Applications. In: Electrochemistry in Industry: New Directions. Springer US, Boston, MA 1982, ISBN 978-1-4684-4238-0, S. 73–87, doi:10.1007/978-1-4684-4238-0_8.

[4] Flemion (Fluoropolymer Ion-Exchange Membrane) (Memento vom 1. Dezember 2016 im Internet Archive)