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Projekt
Verbesserung der Gasphasensynthese von elektrokatalytischen Hetero-Aggregaten durch hochentwickelte Diagnostik und Leistungsbewertung
Antragsteller
Dr. Torsten Endres; Professor Dr. Hartmut Wiggers
Fachliche Zuordnung
Mechanische Verfahrenstechnik
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 462473659
Die Kontrolle und Beherrschung von Materialstrukturen im Nano- und Mikromaßstab ist nach wie vor eine gewaltige Herausforderung. Insbesondere die Entwicklung von Produktionswegen, die die direkte Bildung von Heteroaggregaten in potenziell skalierbaren kontinuierlichen Gasphasenreaktionen ermöglichen, ist ein wichtiges Thema. Zu diesem Zweck liefern optische In-situ-Diagnosetechniken ein Verständnis der zugrundeliegenden Prozesse, das dann die Prozessgestaltung und -verbesserung ermöglicht. In der ersten Förderperiode wurden in den Einzelprojekten von Endres und Wiggers im Rahmen des SPP verschiedene Aspekte von heterogenen Pulvermischungen untersucht. Sie werden nun in einem gemeinsamen Projektantrag zusammengeführt mit dem Ziel, eine Brücke von der Heteroaggregation zweier Materialien in der Gasphase zur Funktion des entstehenden Verbundes schlagen zu können. Der gemeinsame Antrag kombiniert daher die Möglichkeiten optischer in situ Messtechniken zur Untersuchung der Heteroaggregatbildung mit Prozessdesign und -steuerung, ortsaufgelöster Probennahmetechnik und Untersuchungen zur Funktionalität der gebildeten Heteroaggregate. Im Mittelpunkt der Arbeiten steht die Heteroaggregatbildung eines elektrisch leitfähigen Materials (Few Layer Graphen, FLG, hergestellt aus eigener Gasphasensynthese) mit einem elektrokatalytisch aktiven Material. In Fortführung der Arbeiten der ersten Anwendungsphase wird hier das selbst hergestellte TiO2 als Beispiel gewählt. Zentrales Ziel ist es daher, auf der Basis experimenteller Untersuchungen mit Blick auf die elektrokatalytische Leistungsfähigkeit zu klären, inwieweit die Heteroaggregation eines Elektronenleiters mit einem Katalysator durch Aerosol-Wechselwirkung erreicht werden kann und wie diese Aggregation die elektrokatalytischen Eigenschaften des Verbundmaterials beeinflusst. Im Mittelpunkt stehen dabei folgende Fragen: - Wie ist es möglich, eine innige Mischung von Aerosolen zu erreichen, die die beiden Komponenten des Heteroaggregats enthalten? Dazu soll untersucht werden, inwieweit eine Vermischung und anschließende Heteroaggregation trotz des Vorhandenseins größerer fraktaler Aggregate beider Ausgangsstoffe und damit eingeschränkter Diffusion erreicht werden kann. - Inwieweit beeinflussen Temperatur und Verweilzeit beim Mischen in der Aerosolphase die Heteroaggregation, und wie wirkt sich dies auf die elektrochemische Leistung der resultierenden Komposite aus? - Inwieweit ist das lasergenerierte Signal, das die Bildung von Heteroaggregaten in der Aerosolphase anzeigt, ein Indikator für die Leistungsfähigkeit des resultierenden Materials? - Daraus abgeleitet soll die Frage beantwortet werden, wie - mit Blick auf die Funktionalität des Komposits - der Heteroaggregationsprozess in der Gasphase gestaltet sein muss und welches Mischungsverhältnis der beiden Komponenten geeignet/notwendig ist. Als gemeinsame Versuchsplattform werden wir Reactor Mixing System und ein neuartiges Matrix Mixing System einsetzen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
Mitverantwortlich
Professor Dr. Christof Schulz
