Yousef Alizad Farzin

Yousef Alizad Farzin

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Motivation

Unsere Gesellschaft steht vor großen technologischen Herausforderungen, die sich aus der raschen Erschöpfung fossiler Brennstoffe sowie der globalen Erwärmung ergeben. Die Entwicklung nachhaltiger Energiespeicher und -Wandler ist zwingend erforderlich , um zukünftige Energie- und Umweltkrisen zu mildern.

Die Elektrolyse mittels „Solid oxide cells“ (SOEC) hat sich hinsichtlich der Energieumwandlung als die effizienteste und umweltfreundlichste Technologie zur Herstellung von Wasserstoff als Energieträger erwiesen. Durch Einsatz von SOECs bei hohen Temperaturen für die Dampfelektrolyse kann Wasserstoff aufgrund der günstigeren Thermodynamik mit geringeren Energiekosten hergestellt werden als bei der Niedertemperaturelektrolyse.

Nickel-Yttrium-Zirkonoxid (Ni-YSZ) wird wegen seiner hervorragenden elektrischen und katalytischen Eigenschaften häufig als Brennstoffelektrode in Festoxidbrennstoffzellen (SOFCs) verwendet. Ein Einsatz von Ni-YSZ als SOEC-Elektrode wird aufgrund seines Alterungsverhalten (Ni-Migration) einschränkt. Dieses Problem soll durch die Entwicklung alternativer Materialien für die Brennstoffelektrode umgangen werden.

Mischleiter (ionisch-elektronische Leiter, MIEC) sind vielversprechende Materialien für diese Anwendung. Perowskite sind die am häufigsten untersuchten MIEC-Elektrodenmaterialien für Sauerstoff- und Brennstoffelektroden, da sie chemisch sehr stabil sind. Demgegenüber steht ein Mangel an katalytischer Aktivität und eine  geringe inonische Leitfähigkeit, die die Gesamtperformance  einschränkt.

Ziel unserer Forschungsarbeiten ist ein Elektrodenmaterial auf Basis von Perowskiten zu entwickeln, das chemisch stabil aber zudem eine hohe Leitfähigkeit besitzt.

Die folgenden Aufgaben bilden Schwerpunkte der Arbeit

  -  Literaturstudie zu Brennstoffelektroden vom Perowskit-Typ

  -  Vertrautmachen mit der Defektchemie von Perowskiten

  -  Auswahl der zu untersuchenden Materialien

  -  Pulversynthese über Festkörperreaktion oder nasschemische Methoden

  -  Materialcharakterisierung (XRD, Leitfähigkeitsmessung, REM)

  -  Vorbereitung von Elektroden und Zellen (Pastenherstellung, Siebdruck, Sintern)

  -  Zelltests, Leistungs- und Stabilitätsbewertung von vorbereiteten Elektroden durch Impedanzspektroskopie

Über uns

Wir bieten eine lebendige Arbeitsatmosphäre und die Möglichkeit, in einem interdisziplinären Team an einem innovativen Thema zu arbeiten. Wir sind ein stetig wachsendes Team mit ausgewiesener Expertise in der Batterie-, Brennstoffzellen- und Elektrokatalyseforschung am Campus Süd des KIT. Eigenständiges Arbeiten und die Motivation an aktuellen Forschungsthemen zu arbeiten sind Voraussetzung. Bei Interesse oder für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Yousef Alizad Farzin: yousef.farzin@kit.edu.

Die Betreuer

Dr. Yousef Alizad Farzin

Dr.-Ing. André Weber