Aufklärung des Ladungstransports in funktionalisierten porösen Organosilikaten und Kompositmembranen mit MAS-NMR-Spektroskopie und Diffusometrie

使用 MAS-NMR 光谱和扩散测定法阐明功能化多孔有机硅酸盐和复合膜中的电荷传输

• 批准号: 221965951
• 负责人: Professor Dr. Jürgen Haase
• 金额: --
• 依托单位: Felix-Bloch-Institut für Festkörperphysik
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2011-12-31 至 2016-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/221965951?language=en
• 关键词: Aufkl; rung; des; Ladungstransports; funktionalisierten

Für Komposit‐Membranen in Polymerelektrolyt‐Brennstoffzellen ist zur Erzielung einer hohen Leitfähigkeit eine Optimierung der Feuchtigkeit notwendig. Dafür ist Aufklärung des bisher unzureichend bekannten Mechanismus der Protonenleitung hilfreich. Die einzusetzenden Komposit‐Membranen bestehen aus einem protonenleitenden Polymer, in das mesoporöse anorganische Nanopartikel eingebracht werden, die mit Sulfonsäuregruppen funktionalisiert sind. Diese sollen an der Kathode der Brennstoffzelle entstehendes Produktwasser in das Membraninnere leiten, bei Temperaturen über 100 °C eine wasserspeichernden Funktion übernehmen und somit eine Erhöhung der Betriebstemperatur der Zelle ermöglichen. Die Aufklärung des Mechanismus der Leitfähigkeit erfordert neben den Messungen der Leitfähigkeit mittels Impedanzspektroskopie und anderen makroskopischen chemischen Methoden ein mikroskopisches Verfahren, das die Struktur der Komposite mit ihren funktionellen Gruppen und die Transporteigenschaften des Wassers untersucht. Dafür werden die MAS NMR‐Spektroskopie an 1H‐, 13C‐ und 29Si‐Kernen und wegen der Komplexität des Wasserstoffsignals die hochaufgelöste 1H MAS PFG NMR‐Diffusometrie eingesetzt. Für die in situ‐Messungen soll der Temperaturbereich oberhalb von 80 °C erweitert werden.

Für Komples-Membranen in Polymektrolyt-Brennstoffzellen ist zur Erzielung einer hohen Leitfähigkeit eine Optimierung der Feuchtigkeit notwendig. Dafür ist Aufklärung des bisher unzureichend bekannten Mechanismus der Protonenleitung hilfreich.这种聚合物膜最好是由质子聚合物制成的，在这种介孔有机纳米颗粒韦尔登中，它具有磺基功能。在100 °C的温度下，Brennstoffzelle的阴极将产物水引入膜中，从而使水的特殊功能得到改善，并使Zelle的Betriebstemperatur具有一定的强度。该系统的结构包括功能组和水的运输系统。Dafür韦尔登将MAS NMR-Spektroskopie an 1H-，13 C-和29 Si-Kernen和wegen der Complexität des Wasserstoff signals die hochaufgelöste 1H MAS PFG NMR-Diffusometrie eingesetzt. Für die in situ-Messungen soll der Temperaturbereich oberhalb von 80 °C erweitert韦尔登。

项目成果

Proton mobility in sulfonic acid functionalized mesoporous materials studied by MAS PFG NMR diffusometry and impedance spectroscopy

通过 MAS PFG NMR 扩散测定法和阻抗谱研究磺酸功能化介孔材料中的质子迁移率

• DOI: 10.1016/j.micromeso.2017.07.029
• 发表时间: 2018
• 期刊: Microporous and Mesoporous Materials
• 影响因子: 5.2
• 作者: N. Dvoyashkina;C.F. Seidler;M. Wark;D. Freude;J. Haase
• 通讯作者: J. Haase

Three Series of Sulfo-Functionalized Mixed-Linker CAU-10 Analogues: Sorption Properties, Proton Conductivity, and Catalytic Activity.

• DOI: 10.1002/chem.201501502
• 发表时间: 2015-08
• 期刊: Chemistry
• 作者: N. Reimer;B. Bueken;S. Leubner;Christopher F. Seidler;M. Wark;D. D. De Vos-D.;N. Stock

Proton Conduction in Sulfonated Organic-Inorganic Hybrid Monoliths with Hierarchical Pore Structure.

• DOI: 10.1021/acsami.6b08477
• 发表时间: 2016-09
• 期刊: ACS applied materials & interfaces
• 影响因子: 9.5
• 作者: Martin von der Lehr;Christopher F. Seidler;Dereje H. Taffa;M. Wark;B. Smarsly;R. Marschall