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Institute of Physical Chemistry

Artikelaktionen

AG Prof. Dr. Jürgen Janek

Physikalische Festkörperchemie - Festkörperionik und Elektrochemie
Aktuelle Veröffentlichungen

Origins of Dendrite Formation in Sodium-Oxygen Batteries and Possible Counter-Measures
L. Medenbach, C. Bender, R. Haas, B. Mogwitz, C. Pompe, P. Adelhelm, D. Schröder, J. Janek, Energy Technol. (2017); find paper here

 

Chemical diffusion of copper in lead telluride
C. Schneider, P. Schichtel, B. Mogwitz, M. Rohnke, J. Janek, Solid State Ionics 303 (2017) 119-125; find paper here

 

How to Control the Discharge Product in Sodium–Oxygen Batteries: Proposing New Pathways for Sodium Peroxide Formation
D. Schöder, C. Bender, R. Pinedo, W. Bartuli, M. Schwab, Z. Tomovic, J. Janek, Energy Technol. 8 (2017) 1242-1249; find paper here

 

In Situ Monitoring of Fast Li-Ion Conductor Li7P3S11 Crystallization Inside a Hot-Press Setup
M. R. Busche, D. A. Weber, Y. Schneider, C. Dietrich, S. Wenzel, T. Leichtweiss, D. Schröder, W. Zhang, H. Weigand, D. Walter, S. J. Sedlmaier, D. Houtarde, L. F. Nazar, and J. Janek, Chem. Mater. 28 (2016) 6152-6165; find paper here

 

Visualizing Current-Dependent Morphology and Distribution of Discharge Products in Sodium-Oxygen Battery Cathodes
D. Schröder, C. L. Bender, M. Osenberg, A. Hilger, I. Manke, and J. Janek, Sci. Rep. 6 (2016) 24288; find paper here

Willkommen auf unseren Seiten!
AG Janek Sommer 2014

 

Die AG Janek erforscht physikalisch-chemische Grundlagen von Festkörperprozessen, die für moderne Energie- und Grenzflächentechnologien wichtig sind.

 

 

Bild des Monats Oktober 2017

Hier finden Sie wechselnde Einblicke in die AG Janek. Eine vergrößerte Darstellung aller bisher erschienenen Bilder finden sie hier.

Die elektrochemische Synthese aus Ionischen Flüssigkeiten (ILs) bietet eine Alternative auf dem Weg zu ungewöhnlichen Edelmetallverbindungen, da bei dieser Route auf extreme Bedingungen (hohe Drücke oder Temperaturen, reaktive und gesundheits-/umweltgefährdende Edukte) verzichtet werden kann. Hierbei wird analog zu den Reaktionen in Metall-Luft-Zellen Sauerstoff an einer Kathode zum Superoxid reduziert (Red1: O2 + e– → O2–), Silber an der Anode oxidiert (Ox: Ag → Ag+ + e–) und diese können gemeinsam zu einem Silberoxid AgxOy ausfallen bzw. weiter disproportionieren. Die bei Ox entstehenden Metallkationen konkurrieren allerdings mit dem gelösten Sauerstoff an der Kathode um die Reduktion. Somit kann an der Kathode statt Red1 auch die umgekehrte Reaktion zu Ox ablaufen (Red2: Ag+ + e– → Ag) und die Sauerstoffreduktion unterdrückt werden.Sättigt man die IL ([Pyr13][TFSI]) mit Sauerstoff ist das Sauerstoffreduktionssignal bei einem Potential von -1,17 V (Red1) im Zyklovoltammogramm sichtbar (linke Abbildung, blaue Kurve). Fügt man nun Silbersalz (Ag[TFSI]) hinzu und hat somit Silber und Sauerstoff gleichzeitig in Lösung vorliegen, verschiebt sich das Halbwellen-Potential auf -0,38 V. Dies entspricht nahezu dem des Silberredoxpotentials (-0,4 V). Somit findet (im Gegensatz zu den Reaktionen in Metall-Luft-Zellen) unter diesen Bedingungen keine Reaktion von Sauerstoff mit Silber zum Metalloxid statt (Red1 und Ox), sondern reines Silber wird abgeschieden und der Sauerstoff bleibt unbeteiligt (Red2 und Ox). Eine REM-Aufnahme der porösen Morphologie des abgeschiedenen Silbers ist rechts dargestellt.Ziel des Projekts ist den Einfluss diverser Parameter (Temperatur, CV Scangeschwindigkeit, Potential, Konzentrationen) auf das Auftreten der konkurrierenden Reduktionsreaktionen Red1 bzw. Red2 zu untersuchen und so ein besseres Verständnis für die auftretenden Reaktionen zu erhalten. (Bild eingereicht von Peter Schmitz)

Die elektrochemische Synthese aus Ionischen Flüssigkeiten (ILs) bietet eine Alternative auf dem Weg zu ungewöhnlichen Edelmetallverbindungen, da bei dieser Route auf extreme Bedingungen (hohe Drücke oder Temperaturen, reaktive und gesundheits-/umweltgefährdende Edukte) verzichtet werden kann. Hierbei wird analog zu den Reaktionen in Metall-Luft-Zellen Sauerstoff an einer Kathode zum Superoxid reduziert (Red1: O2 + e → O2), Silber an der Anode oxidiert (Ox: Ag → Ag+ + e) und diese können gemeinsam zu einem Silberoxid AgxOy ausfallen bzw. weiter disproportionieren. Die bei Ox entstehenden Metallkationen konkurrieren allerdings mit dem gelösten Sauerstoff an der Kathode um die Reduktion. Somit kann an der Kathode statt Red1 auch die umgekehrte Reaktion zu Ox ablaufen (Red2: Ag+ + e → Ag) und die Sauerstoffreduktion unterdrückt werden.

Sättigt man die IL ([Pyr13][TFSI]) mit Sauerstoff ist das Sauerstoffreduktionssignal bei einem Potential von -1,17 V (Red1) im Zyklovoltammogramm sichtbar (linke Abbildung, blaue Kurve). Fügt man nun Silbersalz (Ag[TFSI]) hinzu und hat somit Silber und Sauerstoff gleichzeitig in Lösung vorliegen, verschiebt sich das Halbwellen-Potential auf -0,38 V. Dies entspricht nahezu dem des Silberredoxpotentials (-0,4 V). Somit findet (im Gegensatz zu den Reaktionen in Metall-Luft-Zellen) unter diesen Bedingungen keine Reaktion von Sauerstoff mit Silber zum Metalloxid statt (Red1 und Ox), sondern reines Silber wird abgeschieden und der Sauerstoff bleibt unbeteiligt (Red2 und Ox). Eine REM-Aufnahme der porösen Morphologie des abgeschiedenen Silbers ist rechts dargestellt.

Ziel des Projekts ist den Einfluss diverser Parameter (Temperatur, CV Scangeschwindigkeit, Potential, Konzentrationen) auf das Auftreten der konkurrierenden Reduktionsreaktionen Red1 bzw. Red2 zu untersuchen und so ein besseres Verständnis für die auftretenden Reaktionen zu erhalten. 

(Bild eingereicht von Peter Schmitz.) 

Netzwerke, in denen die AG Janek vertreten ist:
Logo BASF

BASF Forschungsnetzwerk "Elektrochemie und Batterien"

Logo Hessisches Graduientenprogramm Elektromobilität

Hessisches Graduiertenprogramm Elektromobilität


DFG SPP 1415


DFG-Schwerpunktprogramm 1415
"Kristalline Nichtgleichgewichtsphasen"
(Koordinatoren: Prof.W. Bensch/U Kiel, Prof. J. Breu/U Bayreuth)
DFG SPP 1415


DFG-Schwerpunktprogramm 1708
„Materialsynthese nahe Raumtemperatur“
(Koordinator: Prof. Dr. M. Ruck/TU Dresden)
"Festelektrolyte als Enabler für Lithium-Zellen In Automobilen Anwendungen"

 

BMBF-Projekt FELIZIA

"Festelektrolyte als Enabler für Lithium-Zellen In Automobilen Anwendungen"

BMBF Logo

 

BMBF-Projekt BenchBatt

"Benchmarking und Evaluation der Leistungsfähigkeit und Kosten von Hochenergie- und Hochvolt-Lithium-Ionen-Batterien im Vergleich zu Post-Lithium-Ionen-Technologien"

BMBF-Projekt Zisabi


BMBF-Projekt Zisabi

"Zink-Sauerstoff-Batterien mit Ionenaustausch-Membran als Post-Lithiumionen-Technologie"

LOGO BMEL

 

BMEL-Projekt FOREST

Neuartige Lignin-basierte Elektrolyte für den Einsatz in Redox-Flow-Batterien - Future Organic Electrolyte for Energy Storage

BMBF-Projekt MeLuBatt

 

BMBF-Projekt MeLuBatt

 

"Frischer Wind für Metall/Luftsauerstoff-Batterien:
Was man von Lithium-Ionen-Batterien lernen kann"

Logo Store-E

LOEWE-Schwerpunkt STORE-E


German Israeli Battery School



German Israeli Battery School

Nanonetzwerk Hessen


Nanonetzwerk Hessen