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Untersuchung des Einflusses der hydrophoben Schicht auf die Funktion bifunktioneller Sauerstoffelektroden für die Lithium-Luft-Batterie

Hirose, Kei (2013) Untersuchung des Einflusses der hydrophoben Schicht auf die Funktion bifunktioneller Sauerstoffelektroden für die Lithium-Luft-Batterie. Diploma, KIT.

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Abstract

Die Sauerstoffelektrode der Lithium-Luft-Batterie benötigt für einen optimierten Betrieb eine hydrophobe Schicht (HL). Die HL besteht aus einem Verbund aus Graphit und mikroporösem Polytetrafluorethylen (PTFE). Um die Verdunstung des Elektrolyten sowie eine Verschmutzung der Elektrode von außen weitestgehend einzuschränken, muss diese Schicht eine ausreichende Hydrophobizität aufweisen. Zusätzlich sollte sie eine hohe elektrische Leitfähigkeit besitzen, um den Gesamtwiderstand der Zelle nicht wesentlich zu erhöhen. In dieser Arbeit wurde der Einfluss der HL auf die Leistung der Sauerstoffelektrode untersucht. Hierzu wurden sowohl elektrische als auch elektrochemische Charakterisierungsmethoden an Halbzellen durchgeführt. Zur Berechnung der ohmschen Verluste wurden elektrische Leitfähigkeitsmessungen durchgeführt. Außerdem wurde die zyklische Voltammetrie (CV) angewandt, um aus den resultierenden Grenztromdichten eine Aussage auf die Leistung der Zellen treffen zu können. Mit Hilfe der elektrochemischen Impedanzspektroskopie (EIS), wurden, auf Grundlage eines physikalisch begründeten Ersatzschaltbildmodells, die Polarisationsverlustanteile identifiziert. Die Untersuchungen der elektrischen Leitfähigkeit ergaben eine eindeutige Abhängigkeit des elektrischen Widerstandes vom PTFE-Gehalt der HL. Durch die Auswertung der CV-Messungen stellte sich heraus, dass die HL insbesondere die Sauerstoff-Reduktion beeinflusst. Schließlich wurden durch Aufnahme von EIS bei verschiedenen Stromdichten, die aus der CV-Analyse gewonnenen Ergebnisse untersucht und die Mechanismen bestimmt, die für den bifunktionellen Einfluss der HL auf die Funktion der Sauerstoffelektrode verantwortlich sind.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/85796/
Document Type:Thesis (Diploma)
Additional Information:Betreuer am DLR: Dennis Wittmaier
Title:Untersuchung des Einflusses der hydrophoben Schicht auf die Funktion bifunktioneller Sauerstoffelektroden für die Lithium-Luft-Batterie
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Hirose, KeiUNSPECIFIEDUNSPECIFIED
Date:28 February 2013
Refereed publication:No
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Number of Pages:98
Status:Published
Keywords:Li-air, alkaline, Sauerstoffelektrode, ORR, OER
Institution:KIT
HGF - Research field:Energy
HGF - Program:Efficient Energy Conversion and Use (old)
HGF - Program Themes:Fuel Cells (old)
DLR - Research area:Energy
DLR - Program:E EV - Energy process technology
DLR - Research theme (Project):E - Elektrochemische Prozesse (old)
Location: Stuttgart
Institutes and Institutions:Institute of Engineering Thermodynamics > Electrochemical Energy Technology
Deposited By: Wittmaier, Dennis
Deposited On:02 Dec 2013 11:23
Last Modified:02 Dec 2013 11:23

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