18.01.2006

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3. Phase

Funktionalisierte Nanohybride für elektrochemische Anwendungen

Molekulares Design von Nanohybridmembranen für Brennstoffzell-Anwendungen

 

Apl.-Prof. Dr. Michael Wark Prof.

Prof. Dr. Jürgen Caro

Leibniz Universität Hannover Universität Bremen

Naturwissenschaftliche Fakultät Fachbereich 1, Physik

 

Dr. Thomas Frauenheim

Dr. Christof Köhler

Institut für Physikalische Chemie Bremer Center for Computational

und Elektrochemie (PCI) Materials Science (BCCMS)

30167 Hannover 28359 Bremen

 

Zusammenfassung

 

Die Herstellung protonenleitender Hybridmembranen für Brennstoffzellen wird auf der Basis

eines theoretischen Materialsdesigns weiter optimiert. Auf Seiten der wasserspeichernden

SO3H-funktionalisierten anorganischen Nanopartikel werden die Schwerpunkte auf die

Modifizierung neuer Al-MCM-41-Nanoteilchen und die Entwicklung von neuartigen periodisch

mesoporösen Organosilicaten (PMOs) mit extrem hoher Dichte an hydrophilen und

protonenleitenden Sulfonsäuregruppen gelegt. Theoretische Arbeiten werden sich auf die

Modellierung der Protonenleitung in Al-MCM-41- und PMO-Porengeometrien in Anwesenheit

von wenig Wasser konzentrieren. Aus den modifizierten anorganischen Partikeln und

geeigneten Polymeren (z.B. Nafion®) werden mittels eines Re-Cast-Verfahrens gradientenfreie

protonenleitende Nanohybridmembranen erzeugt. Die Wassersorption, Protonenleitwerte und

Permeation dieser Systeme werden mit verschiedenen Techniken (z.B. Adsorption,

Impedanzspektroskopie, Feldgradientenimpuls-NMR) bestimmt und mit Simulationen, die auch

den Protonenübergang zwischen den Partikeln und der umgebenden Nafion®-Matrix

berücksichtigen, verglichen. Ziel ist, aus diesen Hybridsystemen Membran-Elektroden-Einheiten

(MEA) herzustellen und deren Funktion bei 120-170 °C praxisrelevant zu prüfen.

 

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