Bombardement-induzierter Ionen-Transport durch Festkörperelektrolyte

• Antragsteller: Professor Dr. Karl-Michael Weitzel
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 218865315

Der Transport von Ionen durch Festkörperelektrolyte ist zentraler Bestandteil der Forschung in den Bereichen Energiekonversion und Energiespeicherung. Im Rahmen des hier vorgestellten Projektes soll ein neues Verfahren etabliert und weiterentwickelt werden, welches Zugang zur Leitfähigkeit bzw. zum Diffusionskoeffizient eines ionenleitenden Festkörperelektrolyten unter Bedingungen makroskopischen Stromflusses eröffnet. Das Verfahren basiert auf dem Bombardement eines Festkörperelektrolyten mit einem Alkali- Ionenstrahl. Die Anlagerung der Ionen an die Vorderseite der Probe generiert i.) ein Oberflächenpotential, und ii.) einen Konzentrationsgradienten, die zusammen Ionentransport in Form einer Elektrodiffusion hervorrufen. Auf der Rückseite der Probe ist eine Elektrode angebracht, über die der durch die Probe fliesende Strom gemessen werden kann. Die Methode wird daher Bombardement induzierter Ionentransport genannt. Ein wesentlicher Aspekt der Methode liegt darin, daß nur ein Elektrolyt - Elektrode Kontakt benötigt wird, im Gegensatz zu etablierten Methoden, die entweder gar keine oder zwei Elektroden verwenden. Die geplanten Experimente werden durch theoretische Studien begleitet, die auf der numerischen Lösung der Nernst-Planck-Poisson Gleichungen gekoppelt mit dem zweiten Fick’schen Gesetz basieren. Von diesen Studien erwarten wir einen neuen Zugang zu Transportgrößen in Festkörperelektrolyten und letztlich ein besseres Verständnis dieses Transportes.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen