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Projektübersicht

Ultrahochauflösende Untersuchung des Wassertransports in alkalischen Brennstoff- und Elektrolysezellen mittels Neutronenradiographie und –Tomographie (NeutroSense)

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Projektbeschreibung

Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines ultrahochauflösenden und hochsensitiven Detektorsystems an der Neutronenradiographieanlage ANTARES am FRM II. Der Aufbau wird für die erste tiefgehende Studie des Wasserhaushalts in der Anionenaustauschmembran von Brennstoff- und Elektrolysezellen verwendet. NeutroSense kombiniert die Entwicklungen zur Schwerpunktbildung von Einzelneutronen, die in einem Vorgängerprojekt (NeuRoFast (05K2016)) gemacht wurden mit einem neuartigen Detektorkonzept, welches auf einem optischen Mikroskop mit hoher numerischer Apertur basiert, um eine bisher unerreichte Auflösung von 1μm zu erreichen. Gleichzeitig wird dieses Instrument davon profitieren, dass ANTARES den weltweit höchsten Neutronenflüsse aufweist, was eine Grundvoraussetzung für ultrahochauflösende Bildgebung ist. Der in NeutroSense entwickelte Detektor wird eine weltweit einzigartige Kombination aus ultrahoher Ortsauflösung und Zeitauflösung zur Verfügung stellen, die es ermöglicht dynamische Prozesse in der Anionenaustauschmembran (anion exchange membrane, AEM) von Brennstoff- und Elektrolysezellen auf neuartigen Längen- und Zeitskalen durchzuführen. Zusätzlich wird der kalte Neutronenstrahl am ANTARES für höchste Sensitivität für kleinste Wassermengen unterhalb der 10μm Skala sorgen. Die hohe Sensitivität und Auflösung, die in diesem Projekt entwickelt wird, erlaubt es erstmals Phänomene innerhalb der Membran-Elektroden-Einheit in AEM-Brennstoffzellen zu studieren. Aufbauend auf den Ergebnissen der bildgebenden Untersuchungen können verbesserte Modelle für die Wasserdynamik in AEM-Brennstoffzellen entwickelt werden. Ein weiteres Ziel des Projektes ist es, ANTARES weiter als Beamline für Experimente an elektrochemischen Energiewandlern wie Elektrolyse- und Brennstoffzellen zu etablieren.

Laufzeit

01.07.2019 bis 30.06.2022

Projektleitung

Dr. Matthias Breitwieser (Prof. Dr. Roland Zengerle)

Ansprechpartner/in

Dr. Matthias Breitwieser
Telefon:+49 761 203-54063

Kooperationspartner

Dr. Michael Schulz, Physik Department E21 & FRM II, Technische Universität München (TUM)

Finanzierung

BMBF

Schlagworte

Neutronenradiographie, Brennstoffzelle, Elektrolysezelle, AEMFC, AEMEL, fuel cell, electrolysis cell, neutron radiography
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