Hightech aus Zement

Chemiker forschen an Materialien für neuartige elektrochemische Sensoren und Brennstoffzellen

07.01.2011 - Deutschland

Im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanzierten Forschungsverbundes entwickelt die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Martin Lerch am Institut für Chemie der TU Berlin Mayenit-basierte ionenleitende Membranen. Dabei wird das Ziel verfolgt, in Feststoffen bislang nicht mobilen Ionen wie Amid, Imid, Cyanid, Chlorid oder Sulfid eine hohe Beweglichkeit zu verschaffen. Damit würden sich vollkommen neuartige elektrochemische Sensoren und Brennstoffzellen realisieren lassen. Mayenit ist ein Bestandteil von Zement. Untersucht werden soll die grundsätzliche Eignung von Mayenit-basierten ionenleitenden Membranen für diese Anwendungen. Neben Wissenschaftlern der TU Berlin sind daran Teams der Universitäten Aachen, Bonn, Gießen, Halle und Münster beteiligt. Der Forschungsverbund wird in der Startphase von drei Jahren mit mehr als einer Million Euro finanziert.

Als ein Bestandteil von Zement steht Mayenit seit einigen Jahren als Hightech-Material im Bereich der Elektrokeramik im Mittelpunkt des Interesses. Mayenit (Ca₁₂Al₁₄O₃₃), 1964 bei Mayen in der Eifel als Mineral entdeckt, gehört zur Klasse der sogenannten „Anti-Zeolithe“ und besteht als Basis aus einem positiv geladenen Ca₁₂Al₁₄O₃₂-Gerüst. Das besondere an Mayenit ist, dass das 33. Sauerstoffatom nur schwach an die Gerüstatome gebunden ist. Somit weist es eine hohe Beweglichkeit auf und kann deshalb auch leicht aus dem Kristallgitter entfernt werden. Auf dem Platz im Kristallgitter verbleiben dann die Elektronen. Solche transparenten elektrisch leitenden Oxide wurden in den vergangenen Jahren besonders in Japan intensiv untersucht – hinsichtlich ihrer Eignung als Katalysatoren und für elektrooptische Anwendungen.

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