Hochtemperatur-Elektrochemie und Funktionalisierte Oberflächen

Die Arbeitsgruppe »Hochtemperatur-Elektrochemie und Funktionalisierte Oberflächen« arbeitet an materialwissenschaftlichen Herausforderungen für gedruckte Elektronik, Festkörperbatterien, Schmelzsalzelektrolyse und Schmelzkarbonat-Brennstoffzellen. Dies umfasst:

• Co-Bearbeitung/Sintern von Materialien mit sehr unterschiedlicher thermischer Stabilität: gedruckte Metallstrukturen auf flexiblen, thermisch empfindlichen Substraten, Komponenten für Festkörperbatterien (Elektrolyte, Kompositkathoden, Halbzellen)
• Verdichtung von Keramik- und Glaswerkstoffen bei Temperaturen unter 400 °C und hohem Druck
• Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit von keramischen und metallischen Werkstoffen in Salzschmelzen bei Temperaturen von 600 °C bis 1000 °C (reduzierende und oxidierende Atmosphären)

Unsere Forschungsgruppe nutzt innovative Verfahren wie Diodenlasersintern und Kaltsintern, um Materialien mit einzigartigen physikalischen Eigenschaften zu entwickeln. Wir verfügen über umfassende Erfahrung in der Herstellung und Charakterisierung von Werkstoffen für Anwendungen in Salzschmelzen (Karbonate und Chloride).

Leistungsangebot
 

• Kaltsintern (T < 400 °C) von Keramiken:
  • Festkörperbatteriematerialien (Festelektrolyte, Kompositkathoden)
  • Glashaltige Materialien
  • Komplexe Oxide (CaRuO₃)
• Diodenlasersintern von nasschemisch abgeschiedenen Materialien:
  • Realisierung von Strukturen mit hoher elektrischer Leitfähigkeit auf Basis von Edelmetallen (Ag, Au, Pt, PtRh) und Nichtedelmetallen (Cu, Ni, Fe-Ni, Mo, Bi) auf starren und flexiblen Substraten
  • Oberflächenversiegelung von keramischen Faserverbundwerkstoffen
• Entwicklung kundenspezifischer gedruckter flexibler Magnetfeldsensoren und deren Arrays auf Basis magnetoresistiver Effekte
• Entwicklung von Materialien (z. B. LiAlO₂, CaRuO₃) mit definierter Phasenzusammensetzung und spezifischer Oberfläche für Anwendungen bei hohen Temperaturen in Salzschmelzen
• Prüfung von Materialien für Schmelzkarbonat-Brennstoffzellen und Schmelzsalzelektrolyse

Spezielle technische Ausrüstung
 

• Hochleistungs-Diodenlaser-Array mit linienförmigem optischem Feld: Dauerstrichbetrieb, Millisekunden-Zeitskala
• System zur hochpräzisen Messung des Widerstands bei verschiedenen Temperaturen (-100 °C bis 600 °C) und in Magnetfeldern (bis zu 500 mT): Kelvin-, Van-der-Pauw- und Hall-Effekt-Messungen möglich (RTM-1, Tensormeter Instruments)
• Dünnschicht-Röntgenfluoreszenz-Spektroskopie (XRF): Bestimmung der Dicke und Zusammensetzung
• Elektrochemische Impedanzspektroskopie bei hohen Temperaturen: Charakterisierung von elektrochemischen Sensoren, Protonenleitern und Schmelzkarbonat-Brennstoffzellen (Temperaturen bis 1000 °C, reduzierende oder oxidierende Atmosphären mit Zugabe von CO₂ und Wasserdampf)
• Öfen zum Kalzinieren von pulverförmigen Materialien (reduzierende und oxidierende Gasatmosphäre)