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Projekt
Molekulare Mechanismen der Energiespeicherung und -freisetzung in MOST-Systemen
Antragsteller
Professor Dr. Josef Wachtveitl
Fachliche Zuordnung
Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
Förderung
Förderung seit 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 496207555
In Zeiten knapper werdender fossiler Brennstoffressourcen besteht ein zunehmender Bedarf an effizienter Energieerzeugung und -speicherung. Molekulare solarthermische (MOST) Energie-umwandlungssysteme sind zu attraktiven Alternativen für die Speicherung von Sonnenenergie geworden. Diese Umwandlung erfolgt in der Regel auf einer ultraschnellen Zeitskala. Daher ist die ultraschnelle Laserspektroskopie ideal geeignet, um diese photoinduzierten Prozesse in Echtzeit zu analysieren. In diesem Projekt werden modernste zeitaufgelöste optische Spektro-skopietechniken eingesetzt, um die primäre Photochemie neuartiger Norbornadien (NBD), Azaborin (BN) und Azobenzol (AB) basierter Mostophore zu untersuchen. Unsere Studien werden ein molekulares Verständnis der primären photochemischen Umwandlungsreaktionen dieser Mostophore und des Einflusses verschiedener Substituenten auf die Effizienz der thermischen Energiespeicherung ermöglichen. Wir werden auch adaptive Beleuchtungsproto-kolle für eine optimierte Freisetzung thermischer Energie entwickeln (WP1). Hybride MOST-Systeme bieten das Potenzial eines erweiterten Spektralbereichs für die Lichtsammlung und einer erhöhten Energiespeicherdichte. Auf der Grundlage früherer Studien zu multichromophoren Verbindun¬gen werden wir den Einfluss von Konnektivitätsmustern auf die Adressierbarkeit und Funktiona¬li¬tät der einzelnen Chromophoreinheiten, inter- und intramolekulare Wechselwirkungen und thermische Stabilität untersuchen (WP2). Wir werden auch die Dynamik von AB-Verbindungen untersuchen, die auf kovalent und nicht-kovalent wechselwirkenden Multimeren basieren. Stabilisierte Systeme können z. B. durch π-π-Wechselwirkung oder durch attraktive London Dispersionskräfte erreicht werden und zielen darauf ab, gleichzeitig die Lebensdauer des Speicherzustands zu verlängern und die Energiespeicherdichte zu erhöhen (WP3). Für praktische Anwendungen ist es erforderlich, dass MOST-Verbindungen in einer Umgebung mit hoher Dichte arbeiten, in der intermolekulare Wechselwirkungen häufig die photochemischen Eigenschaften beeinflussen. Ultraschnelle spektroskopische Experimente an MOST-Filmen und an definierten Oberflächen und der Vergleich mit den Ergebnissen der Lösungsexperimente aus WP1 werden die Bemühungen des Konsortiums unterstützen, neue Materialien für zukünftige Technologieplattformen zu entwickeln (WP4). Innerhalb von FOR MOST wird die enge Zusammenarbeit mit den Synthesegruppen das Design und die Optimierung neuer MOST-Verbindungen unterstützen. Zusammen mit den Theoriegruppen werden wir wesentlich zu einem detaillierten Verständnis der mechanistischen Aspekte der Schalt- und Speicherprozesse beitragen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
