Neue in situ Zelle für Untersuchungen an festen und flüssigen Proben und deren Grenzflächen unter elektrischer Spannung
„Explosionszeichnung“ der elektrochemischen Fließzelle für Röntgenspektroskopie mit weichem Röntgenlicht. Die Membran (gelb) ist mit einem Metall beschichtet, das auch als Arbeitselektrode fungiert und als Träger für feste Proben. Die Gegen- und Referenz-Elektroden sind in der Flüssigkeits-Kammer platziert. Schläuche erlauben den raschen Austausch von Flüssigkeiten. © HZB
Ein Team um Dr. Kathrin Aziz-Lange hat eine neue in situ Zelle für Röntgenspektroskopie an flüssigen Proben und deren Grenzflächen zu Festkörpern entwickelt. Das Besondere ist, dass in der Zelle Elektroden sitzen, die die Probe zwischen oder während den Messungen unter Spannung setzen können. Die dadurch ausgelösten Veränderungen in der elektronischen Struktur der Probe können dann in Echtzeit mithilfe von Röntgenabsorptions- und Röntgenemissionsspektroskopie beobachtet werden.
An der Arbeit waren Christoph Schwanke vom HZB Institut für Solare Brennstoffe sowie Ronny Golnak und Dr. Jie Xiao vom HZB Institut Methoden der Materialentwicklung beteiligt.
„Diese neue Zelle ist interessant, wenn man zum Beispiel die Funktionsweise von Materialien für katalytische Prozesse, in Elektrolysezellen oder in wieder aufladbaren Batterien besser verstehen will“, erklärt Kathrin Aziz-Lange. Solche Materialien spielen in der Energieforschung eine große Rolle, etwa bei der Wasserstofferzeugung durch die elektrolytische Aufspaltung von Wasser, in Brennstoffzellen, in Farbstoffsolarzellen aber auch bei der Entwicklung effizienterer Batterien.
Die neu entwickelte Zelle wurde in der Fachzeitschrift „Review of Scientific Instruments“ (5. November 2014, Vol. 85, 10) vorgestellt, sie hat bereits erste Ergebnisse erzielt und kann auch von Messgästen genutzt werden.
"Electrochemical flowcell for in-situ investigations by soft x-ray absorption and emission spectroscopy," has been published online today, 5 November 2014, in Review of Scientific Instruments (Vol.85, Issue 10).
DOI: 10.1063/1.4899063
- HZB-Postdoc Feng Liang erhält Professur an der Xi'an Jiaotong UniversitySeit 2021 forscht Dr. Feng Liang am HZB-Institut für Solare Brennstoffe. Nun hat er einen Ruf an das Green Hydrogen Innovation Center der Fakultät für Maschinenbau der Xi'an Jiaotong University in China erhalten. Ab Juni 2025 baut er dort ein eigenes Forschungsteam auf.
- Innovative Batterie-Elektrode aus Zinn-SchaumMetallbasierte Elektroden in Lithium-Ionen-Akkus versprechen deutlich höhere Kapazitäten als konventionelle Graphit-Elektroden. Leider degradieren sie aufgrund von mechanischen Beanspruchungen während der Lade- und Entladezyklen. Nun zeigt ein Team am HZB, dass ein hochporöser Schaum aus Zinn den mechanischen Stress während der Ladezyklen deutlich besser abfedern kann. Das macht Zinn-Schäume als potentielles Material für Lithium-Batterien interessant.
- Perowskit-Solarzellen: Der Schlüssel zur LangzeitstabilitätPerowskit-Solarzellen sind kostengünstig in der Herstellung und hocheffizient. Im Außeneinsatz unter realen Wetterbedingungen ist jedoch noch fraglich, wie lange sie stabil bleiben. Dieses Thema greift nun eine internationale Kooperation unter Leitung von Prof. Antonio Abate in der Fachzeitschrift Nature Reviews Materials auf. Die Forschenden untersuchten die Auswirkungen von wiederholten thermischen Zyklen auf Mikrostrukturen und Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Schichten von Perowskit-Solarzellen. Das Fazit: Der entscheidende Faktor für die Degradation von Metall-Halogenid-Perowskiten sind thermische Spannungen. Daraus lassen sich Strategien ableiten, um die Langzeitstabilität von Perowskit-Solarzellen gezielt zu steigern.