Über die Gleichrichtereigenschaft bipolarer Ionenaustauschermembranen

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Abstract
Ein Gleichrichtereffekt tritt immer dann auf, wenn zwei Phasen aneinandergrenzen, von denen die eine vorwiegend positive, die andere vorwiegend negative bewegliche Ladungsträger enthält. Ionenaustauschermembranen, welche „sandwichartig”︁ aus einer Kationenaustauscher‐ und einer Anionenaustauscherschicht zusammengesetzt sind, stellen somit ein Analogon dar zu den aus der Halbleiterphysik bekannten pn‐Gleichrichtern. Die Stromspannungskurve einer derartigen Membran, welche durch thermoplastische Vernetzung einer Kationenaustauscher‐ und einer Anionenaustauscherfolie erhalten wurde, zeigt einen ausgeprägt nichtlinearen Verlauf; z.B. beträgt bei einer Potentialdifferenz von |Δφ| = 90 mV die Stromdichte in der einen Richtung 0,4 mA/cm2, bei umgekehrter Polung dagegen nur 0,03 mA/cm2. Die Berechnung der Stromspannungskurve auf Grund des Modells von Teorell und Meyer‐Sievers zeigt, daß unter idealen Bedingungen der Betrag der Stromdichte in Sperrichtung niemals größer werden kann als ein durch Membrandicke, Festionenkonzentration und äußere Salzkonzentration festgelegter Grenzwert.