Prof. Dr. H. Züchner
Oberflächenanalytische Untersuchungen an neuartigen Metall-Wasserstoff-Systemen
Metall-Wasserstoff-Systeme haben als hocheffiziente Energiespeicher weiter an Bedeutung gewonnen.
Insbesondere das in unserem Arbeitskreis u.a. untersuchte System LaNi5 wird in wiederaufladbaren Batterien
von elektronischen Haushaltsgeräten, aber auch von Hochleistungsgeräten bereits in großem
Umfang eingesetzt. Zur Optimierung dieses Speicherbasismaterials sind jedoch weitere Untersuchungen
verschiedener Eigenschaften, wie Einfluss der Oberflächeneigenschaften und - strukturen auf die
Wasserstoff-Speicherkapazität, das Beladungsverhalten sowie die Zyklenbeständigkeit, vor allem
auch in Abhängigkeit von Zusätzen spezifischer Elemente, notwendig. Die im Arbeitskreis
angewandten oberflächenanalytischen Verfahren, die Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie
(XPS) und Sekundär-Ionen-Massenspektrometrie (SIMS), sind hierzu besonders geeignet. Durch
Untersuchung von veränderten Systemen in Abhängigkeit von der Zusammensetzung
können viele bisher theoretisch nicht geklärte Vorgänge der Wasserstoff-Speicherung in
intermetallischen Phasen besser verstanden werden. Diese Erkenntnisse lassen sich aber auch auf die Klasse der
aktuell besonders diskutierten neuen Wasserstoffspeichermaterialien, beispielsweise den Alanaten,
übertragen (und umgekehrt). Auch andere Systeme wie Nd2(Fe/Co)14B zeigen unter
Wasserstoff-Einfluß signifikante Veränderungen der chemischen Bindungsverhältnisse, der
oberflächlichen Zusammensetzung sowie der Morphologie und führen zu technologisch
relevanten Materialien mit ganz spezifischen magnetischen Eigenschaften. Auch hier ist eine Korrelation
zwischen stöchiometrischer Zusammensetzung und dem Grad dieser Veränderungen nachweisbar.
Zwei wesentliche Aspekte der Wasserstoff-Speicherungssystematik stehen in unserer Arbeitsgruppe im
Vordergrund: a) die Erklärung der guten Wasserstoff-Speicherungs-Eigenschaften durchj neue
Strukturmodelle (intermetallische Phase komplexe (anorganische) Verbindungen) und b) die
Verbesserung der Wasserstoff-Aufnahme- und -Abgabekinetik, d. h., die Optimierung der Katalyse.
In Kooperation mit Prof. Dr. K. Yvon (Universität Genf) wurde eine im Hinblick auf ihre
Wasserstoffspeicherung vielversprechende magnesiumreiche Legierung untersucht, für die das
vorgeschlagene Strukturmodell (komplexe Verbindung) durch unsere SIMS-Messung direkt bestätigt
wurde. Im Rahmen der Untersuchungen zur Verbesserung der katalytischen Eigenschaften wurden
kommerzielle Metallcarbide auf ihre Affinität zum Wasserstoff getestet und anschließend durch
präparativ leicht zugängliche Verfahren oberflächlich modifiziert, um deren
Reaktivität gegenüber Wasserstoff zu erhöhen. Die so erworbenen Erkenntnisse über
die Reaktivität dieser eingesetzten “nano strukturierten“ Metallcarbide ermöglichen
eine Bewertung des katalytischen Potentials dieser zunächst modellhaften Verbindungen. Gleichzeitig
erlaubt diese Studie aber auch die gezielte Synthese neuartiger, katalytisch aktiverer Carbide.
Beteiligte Wissenschaftler:
Veröffentlichungen:
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