Page 29 - ILK Forschungsbericht 2020

PEM

Polymerelektrolytmembranen für Vanadium-Redox-Flow-Batterien

Der zunehmende Anteil regenerativ erzeugter Energie erfordert eine stoffli- Zeitraum
che Speicherung dieser nur fluktuierend anfallenden Energie. Eine Möglichkeit 01.06.2019 – 31.05.2022
bietet die gut skalierbare Redox-Flow-Batterie (RFB). In Vanadium-RFB wer-
den häufig Polymerelektrolytmembranen (PEM), insbesondere Nafion, ein- Projektleiter
gesetzt. Nafion ist ein sulfoniertes Fluorpolymer und weist trotz technischer Dr. rer.-nat. Uwe Gohs
Nutzung einige Nachteile auf, so dass die Entwicklung neuer Membranen mit
verbesserten Eigenschaften erforderlich ist. In diesem interdisziplinären Pro- Ansprechpartner
jekt werden neue PEM-Materialien auf Basis kommerziell verfügbarer Fluor- Mohsen Sadeghi Bogar
polymerenfolien und -gewebe erarbeitet. Die Aktivierung der Gerüstmateria-
lien erfolgt durch eine Elektronenbehandlung. Während der nachfolgenden Finanzierung
Pfropfcopolymerisation werden sulfonierbare funktionelle Gruppen einge- Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
bracht. Der Einfluss der Bestrahlungsbedingungen auf die Art und Konzent-
ration der eingefangenen Radikale sowie auf die Pfropfcopolymerisation wird Projektpartner
im Detail mittels Elektronenspinresonanz (ESR) -Spektroskopie studiert. Nach TU Clausthal
der Sulfonierung werden die PEM elektrochemisch charakterisiert und An-
wendungstests in einer Vanadium-RFB unterzogen. Die erzielten Ergebnisse
bilden die Basis, um die Korrelation zwischen Prozess, Polymer, Struktur und
Eigenschaften zu beschreiben. Darüber hinaus werden Modellierungen zur
Bestimmung der Radikaltypen, zur Optimierung des Polymerisationsprozesses
und zur Beschreibung des Stofftransports durch die Membran durchgeführt.

Simulierte ESR Spektren für Alkylradikale
im Vergleich mit dem experimentellen ESR
Spektrum für bestrahltes PVDF

Überblich zur elektroneninduzierten Radikalerzeugung in PVDF und der Simulation
von ESR-Spektren

Gefördert durch Simuliertes ESR Spektrum für Peroxyradikale
im Vergleich mit dem experimentellen ESR
Spektrum für bestrahltes PVDF

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