FORNEL

BAYERISCHER FORSCHUNGSVERBUND FüR NANOELEKTRONIK

III. 2 Kohlenstoff-Compositmateralien besonderer Morphologie für katalytische und elektrochemische Anwendungen

Arbeitsfeld:

Kohlenstoffwerkstoffe zeigen eine von der Gestalt, Struktur und dem Phasenbestand abhängige Absorption von Mikrowellen der Frequenz 2,45 GHz bzw. 915 MHz. Diese Eigenschaft wird zur Aktivierung der C-Werkstoffe und zur selektiven Anregung von Reaktionen genutzt, um nanoskalige kristalline Metalle, Oxide und Nichtoxide in vorgelegte poröse oder interkalationsfähige C-Werkstoffe einzulagern. Ziel ist es, zusätzlich zu elektrischen, thermischen oder mechanischen Funktionen, die bereits durch die Eigenschaften der vorgelegten Kohlenstoffwerkstoffe gewährleistet sind, im Sinne einer Multifunktionalität eine weitere - katalytische oder ionenleitende - Funktionalität zu erzeugen. Diese kann sowohl in offenen Poren oder aber in einer dichten Beschichtung des Kohlenstoffwerkstoffs lokalisiert sein.
Die Katalysator oder Ionenleiter-Funktion soll bereits auf der Stufe von Halbzeugen, wie zum Beispiel in porösen oder dichten Pulvern, losen Kurzfasern und in Langfasermatten eingestellt werden. Aus den so erhaltenen Halbzeugen erfolgt durch Filmziehen, Siebdruck, Warm- und Kaltpressen sowie Laminieren die Herstellung von Bauteilen. Zwei Bauteile stehen im Vordergrund der Entwicklungsarbeit: eine Wasserstoffdiffusionsanode für die Elektrodialyse von NaCl und Elektroden für die Li-Ionenbatterie.
In beiden Anwendungsbeispielen stellt der Einsatz von Mikrowellen zur verfahrensintegrierten Werkstoffentwicklung die Basis dar für die Entwicklung einer preiswerten, scale-up fähigen und derzeit noch nicht von Wettbewerbern der beteiligten Industriepartner vereinnahmten Herstellungs- und Verarbeitungstechnologie.