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Projekt
NMR-Untersuchungen der Verteilungen von Aktivierungsenergien in ionenleitenden Festkörpern
Antragsteller
Professor Dr. Michael Vogel
Fachliche Zuordnung
Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
Experimentelle Physik der kondensierten Materie
Experimentelle Physik der kondensierten Materie
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 428906592
Die Verbesserung von Geräten zur Speicherung und Umwandlung von Energie gehört zu den dringendsten aktuellen Problemen. Hierfür spielen Festkörper, die einen schnellen Ionentransport ermöglichen, eine Schlüsselrolle. Bei der intensiven Suche nach solchen Festelektrolyten wurden in der Vergangenheit verschiedene Arten von Materialien optimiert. Für die Entwicklung von Festelektrolyten mit weiter verbessertem Ionentransport ist es daher entscheidend, die Mechanismen der Ionendynamik in Materialien mit unterschiedlichen Strukturen zu verstehen. Das Konzept der Energielandschaften ist sehr nützlich, um solche Einsichten zu gewinnen. Im beantragten Projekt wird eine Vielzahl von Methoden der kernmagnetischen Resonanz (NMR) verwendet, um die Energielandschaft verschiedener Arten von Festelektrolyten zu bestimmen und einerseits ihre Beziehung zur mikroskopischen Struktur und andererseits ihre Auswirkungen auf die Ionenbewegung auf verschiedenen Zeit- und Längenskalen zu untersuchen. Konkret setzen wir Relaxometrie, Spektroskopie und Diffusometrie kombiniert ein, um breite dynamische Bereiche mit Hilfe von NMR abzudecken. Dabei erweitern wir unsere gut etablierten 7Li-NMR-Ansätze zur Untersuchung fester Lithium-Ionen-Leiter auf andere Kerne wie 1H und 23Na, um den Anforderungen künftiger Entwicklungen in der Brennstoffzellen- und Natrium-Ionen-Batterietechnologie gerecht zu werden. Darüber hinaus setzen wir unsere NMR-Analyse in Beziehung zu anderen experimentellen und simulationsgestützten Studien im Rahmen von ELSICS. Die meisten NMR-Untersuchungen des beantragten Projekts werden sich auf Silicatgläser konzentrieren, wobei die Möglichkeit genutzt wird, ihre strukturelle Heterogenität zu variieren. Insbesondere werden neben Lithium- und Natriumsilicatgläsern auch die entsprechenden Mischalkaligläser untersucht. Darüber hinaus werden feste Protonenleiter untersucht, die interessante Materialien für Brennstoffzellen darstellen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
