Funktionale Schichtsysteme

Über

Moderne, membranbasierte Wasserelektrolyseure bestehen aus einer komplexen Architektur funktionaler Schichten. Nanoporöse Katalysatorschichten werden durch eine dünne, ionenleitende Membran elektronisch isoliert. Das nur wenige Dutzend Mikrometer dicke Schichtsystem wird Membran-Elektroden-Einheit genannt. Angrenzende poröse Transportschichten dienen der Medienversorgung, der Wärmeregulierung, der elektronischen Kontaktierung und bestimmen die Zellmechanik mit. Die Forschungsgruppe ‚Funktionale Schichtsysteme‘ befasst sich mit Fragestellungen zu den physikalischen, chemischen, mechanischen und elektrochemischen Eigenschaften dieser Schichten und ihren Interaktionen im Gesamtsystem. Hierzu werden neuartige Materialien zu Komponenten verarbeitet und mit innovativen experimentellen Methoden und Modellen untersucht und charakterisiert.

Forschungsthemen

  • Entwicklung und Herstellung von Membran-Elektroden-Einheiten aus neuartigen Katalysatoren (>250 mg notwendig) und Ionomeren für diverse Anwendungen mittels Rakel und Ultraschall-Sprühsystem (1 – 600 cm²).
  • Dynamisch-mechanische Analyse von Materialien und Komponenten (0,005 -3 cm Probendicke).
  • Lokal-aufgelöste Messung (~0,1 cm²) elektronischer Schichtleitfähigkeiten von Heiß- und Kaltleitern sowie leitfähigen Kunststoffen.
  • Entwicklung und Konstruktion automatisierter Elektrolyse-Teststände zur Messung von Polarisationskurven / Strom-Spannungs-Kennlinien, elektrochemischer Impedanzspektren, Wasserstoffpermeation etc.
  • Kurz- und Langzeitmessungen von Vollzellen für die Anionen- und Protonen-Austausch-Membran (AEM / PEM) Wasserelektrolyse (1 – 25 cm²).
  • Benchmarking, Harmonisierung und Standardisierung von elektrochemischen Messprotokollen in Zusammenarbeit mit weltweiten Forschungseinrichtungen.
  • Experimentelle Untersuchung und Modellierung von Ladungs- und Stofftransporten durch das funktionale Schichtsystem von Wasserelektrolyseuren.
  • Implementierung der Ergebnisse in skalenübergreifende, techno-ökonomische Gesamtsystemmodellen zur Evaluation möglicher Entwicklungspfade.

Kontakt

Dr. rer. nat. Fabian Scheepers

IET-4

Gebäude 03.2 / Raum R Y108

+49 2461/61-2177

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Letzte Änderung: 19.02.2025