Versuch: Herstellen einer anionenaktiven Membran aus Polypyrrol
Beim Experimentieren den Allgemeinen Warnhinweis unbedingt beachten.
In diesem Versuch werden folgende Gefahrstoffe benutzt:
Methanol giftig (T), leichtentzündlich (F)
Lithiumperchlorat mindergiftig (Xn), brandfördernd (O). Es ist außerdem nicht mehr überall erhältlich.
Pyrrol giftig (T)
Deshalb wird von diesem Versuch abgeraten
Die Herstellung der Polypyrrol-Membran geschieht durch anodische Polymerisation von Pyrrol ([10,1]).
Geräte
2 Bechergläser 1000 ml, Stahlelektroden (2,7 cm · 4 cm),
Gleichstromquelle, Voltmeter, Kabel, Klemmen, Rasierklinge, Stoppuhr.
Chemikalien
Methanol (T,F), Pyrrol (T), Lithiumperchlorat (Xn,O), Methanol-Wasser-(1:1)-Gemisch (T,F), Wasser.
Durchführung
Zur Herstellung der Elektrolytlösung werden 3 ml Pyrrol und 5 g Lithiumperchlorat
in 200 ml Methanol gelöst. Die Lösung kann zur Herstellung weiterer Membranen
aufbewahrt werden.
Zum Aufbau der Elektrolyseapparatur wird die Methanol/Pyrrol/LiClO4-Lösung
in ein 1000-ml-Becherglas gegeben. Anschließend werden die Stahlelektroden
in die Lösung gestellt, wobei sie möglichst weit voneinander entfernt sein sollten.
Die Elektroden werden mit der Gleichstromquelle verschaltet und das Voltmeter
parallel dazu.
Nun elektrolysiert man bei einer Spannung von ca. 4,5 V genau 35 min.
Es ist notwendig, die Zeit möglichst genau einzuhalten, da die Dicke
der Membran, die mit der Zeit auf der Elektrode aufwächst, nicht zu
groß oder zu klein sein sollte.
Nach der Elektrolyse wird die Elektrode mit der Membran
(schwarzer Überzug) aus der Lösung entfernt und zunächst einmal mit
einem Methanol-Wasser-(1:1)-Gemisch, dann zweimal mit Wasser gewaschen.
Die noch feuchte Membran wird mit einer Rasierklinge vorsichtig und
möglichst im Ganzen vom Stahlblech gelöst. Bis zur weiteren
Verarbeitung wird die Membran in Wasser aufbewahrt. Sie darf nicht
austrocknen, da sie dann rissig wird und nicht mehr zu verwenden ist. Im
feuchten Zustand ist die Membranfolie über mehrere Monate haltbar.
Literatur:
[1] Hilgers, U.:
Modellexperimente zur Technologie von Ionenaustauschern und Ionenaustauschermembranen. Bielefeld (Univ. Diss.) 1994.
[10] Flintjer, B.; Jansen, W.:
Polypyrrol und Polypyrrol-Batterien. In: Praxis der Naturwissenschaften - Chemie, Jg. 38, 1989, Heft 3, S. 7-11.