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Elektrochemische Energiesysteme | Nachwuchsgruppe

Dr. Matthias Breitwieser, Dr. Severin Vierrath

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Preise und Auszeichnungen

 

 EES, Gruppenfoto 2020, klein

 

 

Stellenangebote

 

Thema Datum Ansprechpartner Weitere Infos
PhD-Thesis: Elektroden für die CO2-Elektrolyse 10/2020 Dr. Severin Vierrath
Tel. +49 761 203 54060
severin.vierrath@imtek.uni-freiburg.de
 
PDF der Ausschreibung
PhD-Thesis: PhD: Alterungsverhalten in PEM-Brennstoffzellen 10/2020 Dr. Severin Vierrath
Tel. +49 761 203 54060
severin.vierrath@imtek.uni-freiburg.de
PDF der Ausschreibung

 

 

Kompetenz

 

Die Nachwuchsgruppe „Elektrochemische Energiesysteme“ forscht an Brennstoffzellen, Batterien und Elektrolyseuren. Unsere Kernkompetenzen sind innovative Herstellungsmethoden und Materialien, sowie der Mikrocharakterisierung und 3D bildgebenden Verfahren für diese Technologien.

 

Herstellung und Charakterisierung

Wir erforschen neue Herstellungs-Methoden und alternative Materialien für elektrochemische Energieanwendungen: Brennstoff- und Elektrolysezellen und Redox-Flow Batterien. Durch neue Membransysteme steigern wir die Leistungsdichte und die Lebensdauer. Zudem entwickeln wir neue Elektrodenstrukturen, die höhere Leistungsdichten ermöglichen. Hierfür stehen in der Gruppe Methoden wie Elektrospinning, Sprüh-Beschichtung und skalierbare Beschichtungs-Verfahren zur Verfügung. Neue Materialien und Herstellungsmethoden charakterisieren wir elektrochemisch in Brennstoff- und Elektrolysezellen- und Batterie-Testständen, sowie ex-situ in unserem Mikroanalyse-Labor (µXRF, Xe-Plasma FIB/SEM, Raman-Mikroskopie, …).

Wir decken die komplette Wertschöpfungskette von Katalysator- und Membranherstellung, Tinten- und MEA-Herstellung sowie elektrochemischer und mikroskopischer Analyse ab.

 

Neueste Entwicklungen in der Gruppe

  

Steigerung der Elektrolyse-Leistung bei niedrigem Katalysatorgehalt

Iridiumoxid ist ein besonders seltenes und teures Katalysatormaterial, dass für die polymerbasierte Wasserstoffelektrolyse bislang unerlässlich ist. Für die großskalige industrielle Bereitstellung von Wasserelektrolyseuren für die Wasserstroffproduktion ist daher die Reduktion der Iridiumoxidbeladung essentiell. Wir haben wesentliche Fortschritte auf diesem Gebiet durch innovatives Design von Elektrolyse-Membran-Elektroden-Einheiten erzielen können:
Durch das Einbringen von Iridiumoxid-Nanofasern konnte die elektrische Querleitfähigkeit der Katalysatorschichten erheblich verbessert werden und eine der höchsten Effizienzen bei niedriger IrOx-Beladung gemessen werden.
(https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsaem.0c00735)

Die Technologie wurde 2019 mit dem FCell Award ausgezeichnet und zum Patent eingereicht.
(https://f-cell.de/award/ )
 

 

Herstellung fluorfreier Brennstoff- und ElektrolysezellenEES, Cover AEM, 2020

Kommerziell verfügbare Brennstoff- und Elektrolysezellen enthalten heute fluorhaltige Polymere, sogenannte perfluorinierte Sulfonsäuren. Mit alternativen Materialien auf Basis von Polysulfonen
und Polyphenylenen konnten wir einen bedeutenden Schritt in Richtung fluorfreie Zellen mit vergleichbarer Leistung gehen:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201903995

 

 

 

Rekonstruktion von Elektroden zur Simulation von Stoff-TransportEES LOGO 2018-06

Durch eine von uns entwickelte Infiltrationsmethode für mikroporöse Materialien via Atomic Layer Deposition sind wir in der Lage verlässliche 3D-Modelle der Nanostruktur von Brennstoffzellen-, Batterie- oder Elektrolyse-Elektroden zu rekonstruieren. Mit unserer umfangreichen Software-Ausstattung und Expertise ist es uns möglich quantitative Aussagen über den Stofftransport in diesen Elektroden zu treffen. Die Methodologie wurde inzwischen auf Brennstoffzellen, Elektrolysezellen oder Li-Ionenbatterien übertragen.
 

 

 

Projekte und Fördergeber

 

Laufende Projekte
 
  • SmartBelt, Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst BW
  • LIM-MOBIL, Vector Stiftung

 

 Beendete Projekte

  • Dekade, BMBF
  • DirectMEA, Wirtschaftsministerium BW
  • Inspire, EU Horizon 2020
  • Neurofast, BMBF

 

 

Team

 

Gruppenleiter/in

 

Wissenschaftliche/r Mitarbeiter/in

 

PostDoc

  • Dr. Naghmeh Mirbagheri
  • Dr. Chuyen Pham


Doktorand/in

 

Master, Bachelor, Hiwi

  • Edgar Cruz-Ortiz (Masterand)
  • Miriam von Holst (Masterandin)
  • Khaled Seteiz (Masterand)
  • Luca Bohn (Hiwi)
  • Farmal Khan (Hiwi)
  • Sophia Kilian (Hiwi)
  • Souaad Saoud (Hiwi)
  • Clara Schare (Hiwi)
  • Caroline Schneider (Hiwi)

 

 

Ehemalige Teammitglieder

  • Arne Götze
  • Zsoltan Danilo
  • Dr. Lukas Zielke
  • Armin Hartmann
  • Kevin Holdcroft
  • Michaela Frase
  • Dr. Matthias Klingele
  • Dr. Lili Liu
  • Peter Holzapfel
  • Dr. Witali Beichel
  • Dr. Friedemann Hegge

 

 

Aktuelle Publikationsliste

     

    Elektrolyse

     

    Brennstoffzellen


    Redox-Flow Batterien

     

    Mikrostrukturanalyse

     

    Preise und Auszeichnungen

     

    • f-cell award – Innovationspreis Brennstoffzelle in der Kategorie Forschung & Entwicklung (09/2019), mehr
    • Innovationspreis für Masterarbeit (05/2019), mehr
    • Nachwuchsförderpreis der Eva-Mayr-Stihl-Stiftung (11/2018), mehr
    • Innovationspreis des Deutschen Wasserstoff- und Brennstoffzellenverbands (DWV) (04/2018), mehr
    • Best Poster Prize beim Hereaus-Seminar, Bad Honnef (07/2017), mehr
    • Best-Poster-Award für Brennstoffzellenkonzept (02/2017), mehr
    • Promotionspreis für Matthias Breitwieser (11/2015), mehr
    • Prämierter Vortrag und Top-Platzierung beim Fotowettbewerb der Baden-Württemberg Stiftung (10/2015), mehr
    • f-cell award – Innovationspreis Brennstoffzelle (10/2015), mehr

     

    Benutzerspezifische Werkzeuge