Stickstoff-Elektrochemie

Die Elektrochemie des Stickstoffs wurde bisher praktisch nicht untersucht. Unsere Arbeiten der letzten Jahre zeigen jedoch, dass Stickstoff durchaus an fest/fest-Elektroden elektrochemisch aktiviert werden kann. Zusammen mit einer Reihe von deutschen Kollegen untersuchen wir das Potenzial der Stickstoffelektrochemie für verschiedenen Anwendungen (z. B. Ammoniak als Energiespeichermedium).

Im Mittelpunkt unserer Experimente stehen sowohl Untersuchungen von Oxinitriden auf deren Stickstoffmobilität (Überführungszahl von Stickstoff-Anionen), der Diffusion von Stickstoff in verschiedenen oxidischen Funktionsmaterialien (z. B. YSZ), der Oberflächenreaktionen von Distickstoff mit Oxiden und die Elektrodenkinetik von Distickstoff.

Mikrospektroskopische (µ-ESCA) Untersuchungen des Stickstoffeinbaus ergänzen diese Arbeiten.

Ziel der Arbeiten in diesem Bereich ist die möglichst systematische Erforschung des möglichen Einflusses von Stickstoff auf elektrochemische Prozesse unter stark reduzierenden Bedingungen und der Potenzials von Nitriden, Oxinitriden und stickstoff-dotierten Materialien für mögliche Nutzungen.

Förderung: DFG

Wissenschaftliche Kooperationspartner: Prof. M. Lerch (TU Berlin), Prof. Dr. H. D. Wiemhöfer (U Münster), Prof. Dr. M. Martin (RWTH Aachen), Dr. M. Kilo (TU Clausthal), Prof. H.-I. Yoo (Seoul National University, Korea), Dr. H. Boysen (TU München), Prof. T. Bredow (U Bonn), Prof. T. Norby (U Oslo)

Wissenschaftliche Veröffentlichungen:

Nitrogen tracer diffusion in yttria doped zirconium oxinitride, M. A. Taylor, M. Kilo, C. Argirusis, G. Borchardt, I. Valov, C. Korte, J. Janek, T. C. Roedel, M. Lerch, Diffusion and Defect Data – Solid State Data, Pt. A: Defect and Diffusion Forum (Part. 1, Diffusion in Materials) 237 – 240 (2005), 479 – 484

Electrochemical incorporation of nitrogen into zirconia solid electrolyte, I. Valov, C. Korte, R. A. De Souza, J. Janek, M. Martin, Electrochem. Solid State Lett. 9(5) (2006) F23-F26

Kinetic studies of the electrochemical nitrogen reduction and incorporation into yttria stabilized zirconia, I. Valov and J. Janek, Solid State Ionics 177 (19-25) (2006) 1619-1624

Preparation of nitrogen doped YSZ thin films by pulsed laser deposition and their characterisation, I. Valov, R. A. De Souza, Ch. Wang, A. Börger, C. Korte, M. Martin, K. D. Becker, J. Janek, J. Mater. Sci. 42 (2007) 1931-1941