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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Physikochemischen Brennstoffzellenlabor

In der Abteilung „Physikochemischen Brennstoffzellenlabor“ werden die grund-legenden Struktur/Wirkungsbeziehungen komplexer Vorgänge in elektrochemischen Energiewandlern untersucht, um Wege zu deren Verbesserung aufzuzeigen.

Im Mittelpunkt stehen die physikalisch-chemischen Eigenschaften und das elektro-chemische Verhalten von Komponenten und Modellzellen. Zum Einsatz kommen neben elektrochemischen Analysemethoden verschiedene in-situ- und ex-situ-Techniken wie bildgebende Analysemethoden, Schwingungsspektroskopie, thermochemische und mechanische Analysemethoden.
Die vorhandenen Methoden werden den Fragestellungen angepasst bzw. neue Methoden werden entsprechend etabliert. Neben der Kon­trolle mecha­ni­scher und thermochemischer Eignungsvoraussetzungen für den Einsatz in Brennstoffzellen ist das Ziel die Auf­klä­rung grundlegender mikroskopischer Mechanismen im Zusammenhang mit der Redoxkinetik der Elektroden oder dem Ionentransport in den Elektrolytmembranen.

BZL



Nichtwässrige Elektrolyte für Brennstoffzellenanwendungen oberhalb 100 °C (HT-PEFC)

• Wechselwirkung von ionogenen Polymeren des Polybenzimidazol-Typs mit protischen Elektrolyten wie Phosphorsäure

• Protonenleitende ionische Flüssigkeiten – Herstellung, Stabilität, DC-Leitfähigkeit, Sauerstoffreduktionskinetik (ORR)


Elementare Prozesse in Lithiumakkumulatorsystemen

• Hochvoltkathodenmaterialien,Wechselwirkung mit dem Elektrolyten und Degradationsmechanismen

• Transportprozesse an Phasengrenzen zwischen Flüssig- und Festelektrolyten

Elementare Prozesse in der SOFC

• (Schnelle) Ionenleitung entlang von Fest/fest-Phasengrenzen

• Festkörperreaktionen unter dem Einfluss (externer) elektrischer Felder


Methoden und Geräteausstattung

• Elektrochemische Analysemethoden: EIS (Impedanzspektroskopie) CV und DC-Leitfähigkeit

• Bildgebende Analysemethoden: REM/EDX, CLSM und Lichtmikroskopie

• Schwingungsspektroskopie: Raman und IR

• Thermochemische und mechanische Analysemethoden: TGA, DSC, Elastizitäts-/Deh­nungs­messungen, BET, Porosimetrie, Dichte - und Kontaktwinkelmessungen












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