Nanomaterialien sind von zentraler Bedeutung für die Erreichung der Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDG) 7: Erschwingliche und saubere Energie, SDG 6: Sauberes Wasser und sanitäre Einrichtungen oder SDG 3: Gesundheit und Wohlbefinden. Trotz der rasanten Entwicklung neuer Nanomaterialien fehlt uns jedoch noch immer ein wissenschaftliches Verständnis der Prozesstechnologien, um sie in praktische Systeme zu integrieren. Diese Lücke hat den Forschungsschwerpunkt des Teams auf die Verarbeitung von Nanopartikeln gelenkt. Aufbauend auf der erfolgreichen Entwicklung von Methoden zur Partikelcharakterisierung und zur Nutzung grenzflächengetriebener Phänomene unter Verwendung wohldefinierter Kolloide wenden wir diesen Ansatz beispielsweise für elektrochemische Anwendungen und die Optoelektronik an, erweitern und erneuern ihn und streben eine skalierbare Umsetzung an. Wir decken verborgene Eigenschaften in Pulvern auf und wenden sie an, um Material-Prozess-Struktur-Eigenschafts-Leistungs-Beziehungen in Geräten und elektrochemischen Anwendungen zu entschlüsseln. Unser Ziel sind Membran-Elektroden-Einheiten, Halbzellen und Einzelzellen für Elektrolyse, Brennstoffzellen, CO₂-Reduktion und Lithium-Ionen-Batterien.

Institutsleitung: Prof. Dr.–Ing. habil. Doris Segets

eMail: doris.segets@uni-due.de

Forschungsfelder:

• Prozessierung von Energiematerialien und Elektroden für Elektrolyse, Brennstoffzellen, Batterien
• Charakterisierung entlang der gesamten Prozesskette

Ausstattung:

• Formulierung und Charakterisierung von kolloidalen Nanopartikeldispersionen und Tinten
• Dünnfilmbeschichtung mittels verschiedener Techniken wie Ultraschall-Sprühbeschichtung, Rakeln und Airbrushing
• Untersuchung des Zusammenspiels von Porosität, Viskosität, Benetzung und mechanischer Stabilität von partikelbasierten Formulierungen mit ihrer Mikrostruktur, Schichteigenschaften und Leistungsmetriken
• Übertragung vom Labormaßstab auf den Pilotmaßstab der Rolle-zu-Rolle-Beschichtung

Unser Angebot:

• Synthese von Energiematerialien
• Elektrochemische Analysen
• Inline-Messtechnik

Laufende und kürzlich abgeschlossene Projekte:

• H2Giga- PrometH2eus: Projektverbund zur optimierten Materialentwicklung für die technische H₂-Erzeugung durch verbesserte Sauerstoffelektroden
• Dimension: Bestimmung von Materialien für die Energieumwandlung – Aufbau eines Schnellweges zur Verarbeitung und Bewertung
• KIMODPEM: KI-basierte modulare Abbildung des PEMFC-MEA Herstellungsprozesses zur Qualitätskontrolle von Zwischen und Endprodukten
• R2R-CCM: Entwicklung von skalierbaren Prozessen für die Dispersion, das Auftragen und den Transfer von Elektrodenpasten im Rolle-zu-Rolle-Abziehbildverfahren für die Herstellung von PEM-Brennstoffzellen CCMs