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.
|