Chemielabor
Forschungsfelder Chemielabor TME
Die globale Vielfalt mobiler Energiewandelsysteme und die damit einhergehenden chemischen Fragestellungen haben in den letzten Jahren einen enormen Zuwachs erfahren und eine zunehmend fachübergreifende Dynamik entwickelt. Neben dem klassischen Verbrennungsmotor sind es insbesondere die auf elektrischer Energie basierenden Systeme und alternative Energiespeicher, die den Mobilitätssektor immer stärker definieren. So hat sich der Arbeitsschwerpunkt im TME-Chemielabor von den klassischen verbrennungsmotorischen Themen zu Forschung an elektrischen Antriebssträngen entwickelt. Das Team um das Chemielabor am TME ist auf die daraus resultierenden, vielfältigen chemischen und elektrochemischen Themenfelder ausgerichtet, die zur Optimierung einzelner Teilkomponenten wie auch von Gesamtsystemen im Spektrum mobiler Energiewandelsysteme beitragen.
Im Themenkomplex des Energiewandelsystems Brennstoffzelle werden Trouble Shootings an geschädigten Brennstoffzellen durchgeführt. Post-mortem werden aus den Fehlerbildern Rückschlüsse auf die Fehlerursache und -abfolge gezogen. Beispielsweise können anhand der Verfärbung einer überhitzten Titanbipolarplatte mithilfe optischer Analysemethoden die Temperaturspitzen im Rahmen der Schädigung nachträglich erfasst werden. Des Weiteren können mittels Rasterelektronenmikroskopie, gekoppelt mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie (REM-EDX) und Transmissionelektronenmiskroskopie (TEM) detaillierte Einblicke in die Verteilung des Katalysatormaterials gegeben werden, um thermische oder chemische Alterungsmechanismen zu quantifizieren.
Weiterhin arbeitet das Team an neuen Erkenntnissen im Bereich der Gasdiffusionslage (GDL) zur Optimierung der vielfältigen Transportparameter von Wasserstoff, Luft und Reaktionswasser. Hinsichtlich der Verbesserung der Elektrode-Membran-Einheit (MEA) werden sowohl der Protonentransport, als auch die Maßnahmen zur Verhinderung, bzw. Verlangsamung von Schadensverläufen untersucht. Diese Degradationen resultieren z.B. aus unterschiedlich verursachter Überhitzung oder Vergiftung der MEA durch Luftkomponenten.
Im Sektor batteriebasierter Antriebssysteme konzentrieren sich die Forschungsaktivitäten insbesondere auf die chemischen Aspekte der diversen Speichermaterialien und die damit zusammenhängenden Ein- und Ausspeicherreaktionen im Hinblick auf die Leistungsdichte und den zeitlichen Verlauf.
Zu den Schwerpunktthemen Brennstoffzellen und Batteriespeicher, die auch in Kombination mit dem Verbrennungsmotor als Hybride unterschiedlichster Kombinationen Serienreife erreicht haben, gesellen sich die neuen, nichtfossilen Kraftstoffe. So bilden für den Verbrennungsmotor die neuen Energieträger Wasserstoff, Methanol, Ammoniak, sowie synthetische Kohlenwasserstoffe mit unterschiedlichsten Herstellungspfaden einen Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten.
Neben der chemischen und physikalischen Charakteristik der eingesetzten Kraft- und Schmierstoffe, stehen die aus der Verbrennung resultierenden Abgas- und Partikelemissionen im Fokus der Forschungen. In diesem Zusammenhang arbeitet das Team intensiv an der Weiterentwicklung katalytischer Systeme, wobei die sich aufgrund neuer Schadstoffe stark verändernde Abgasnachbehandlung das zentrale Thema darstellt. Auch zur Konditionierung und Reinigung der diversen Energieträger wird an katalytischen Systemen geforscht und diese weiterentwickelt.