Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich zentral mit materialbezogenen Fragen im Rahmen von Energiespeicherung und -wandlung. Hierbei liegen die Hauptthemen in den Bereichen Wasserstoffspeicherung, katalytische Hydrierungen zur Energiespeicherung und poröse Medien. Die dabei im Zentrum der Forschung stehenden Materialsysteme sind Metallhydride, Übergangsmetallkatalysatoren und Metallorganische Gerüstverbindungen (metal-organic framework – MOF).
CO2-Hydrierung
Im Forschungsschwerpunkt „Gasphasenkatalyse“ wird im Institut für Physikalische Chemie vor allem die Hydrierung von Kohlenstoffdioxid zu Methan untersucht. Diese Untersuchungen basieren auf dem Power-to-Gas Konzept. In diesem Konzept wird überschüssige Energie aus regenerativen Quellen mithilfe der Wasserelektrolyse gespeichert. Der entstandene Wasserstoff wird durch Kohlendioxid zu Methan, welches ein sehr geeigneter Energiespeicher für das Erdgasnetzwerk ist, umgesetzt.
Untersuchung (komplexer) Hydride als Wasserstoffspeicher unter Nutzung kalorischer Methoden
Im Zuge der weltweiten Energiewende, d.h. der Umstellung von fossilen auf regenerative Energieträger, sind Konzepte zur reversiblen Energiespeicherung für den Ausgleich von Leistungsschwankungen der umweltfreundlichen, aber auch nur diskontinuierlich zur Verfügung stehenden Energieträger, notwendig. Eine aktuell diskutierte Variante ist die chemische Speicherung von Wasserstoff mit Hilfe komplexer Hydride wie z. B. NaAlH4.
Metal Organic Frameworks – eine Klasse kristalliner, poröser Koordinationspolymere
Einer der Forschungsschwerpunkte des Instituts für Physikalische Chemie ist im Bereich der metallorganischen Koordinationspolymere, Metal Organic Frameworks (kurz MOFs) genannt, angesiedelt. Die Vertreter dieser Stoffklasse zeichnen sich durch einen bimodularen Aufbau aus anorganischen Knotenpunkten, sogenannten secondary building units (kurz SBUs), und organischen Linkereinheiten gepaart mit den Eigenschaften der permanenten Porosität und Kristallinität aus. Dadurch sind unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten im Rahmen der Katalyse, Gasspeicherung, Sensorik und Stofftrennung vorstellbar.
Redoxaktive thermoresponsive Polymere zur Energiespeicherung
Ziel ist es, Energie in einzelnen Mikrogelen zu speichern, die auf Kern-Schale-Strukturen basieren und in den verschiedenen Mikrogeldomänen unterschiedliche elektroaktive Gruppen tragen. Kern und Schale bestehen aus thermoresponsiven Polymeren, welche bei Temperaturerhöhung kollabieren und bei Temperaturerniedrigung unter die Übergangstemperatur quellen.
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TU Bergakademie Freiberg
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