ReSEARCH BAM


TOMOPORE - TOMOPORE: Multizweck Instrumentierung fur das Monitoring von Fluiddynamik in nanoporosen Feststoffen mittels in situ Rontgenkryotomographie und rontgenspektroskopischen Methoden
Projektleitung
	Dr. rer. nat. Franziska Emmerling BAM - 1. Analytische Chemie; Referenzmaterialien E-Mail: Franziska.Emmerling@bam.de ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8528-0301 Researcher-ID: G-3011-2010 ResearchGate-Profil: https://www.researchgate.net/profile/Franziska-Emmerling-2
Förderstruktur
	Bund - Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Projektbeginn
	01.01.2024
Projektende
	30.06.2025
Projektart
	Realisierte Antragsforschung
Themen-/Aktivitätsfeld
	THEMENFELD Material, * Materialdesign, THEMENFELD Analytical Sciences, * Zerstörungsfreie Prüfung und Spektroskopie
Abstract
	Poröse Feststoffe sind von vorrangiger Bedeutung für die Entwicklung von nachhaltigen Verfahren, inklusive neuer Generationen von Energie-Speichern, fortgeschrittenen Energie-Speichertechnologien und Sicherheitssystemen, die für den Aufbau der klimaneutralen Wirtschaft bis 2045 zwingend erforderlich sind. Zum Beispiel steigen die Leistung und die Zyklenstabilität von Lithium-Schwefel Batterien mit hohen Energiedichten erheblich, wenn die geordneten porösen Kohlenstoffe als Kathodenmaterial verwendet werden. Kristalline poröse Materialien werden für den Einsatz in nachhaltigen Trennungsprozessen wie Druckwechsel- oder Temperaturwechseladsorptionsverfahren intensiv diskutiert. Das Verständnis der Grundlagen vom Massentransfer in porösen Feststoffen, vor allem von der Adsorptionskinetik, die in den meisten Fällen die Effizienz der Materialien bestimmen, ist für die korrekte Auswahl von bestehenden oder neuen Feststoffen für die gewünschten Anwendungen erforderlich und kann nur durch in situ oder operando zeitaufgelöste makroskopische nichtdestruktive Methoden wie Röntgen-Bildgebung oder - Spektroskopie gewonnen werden. Der Einblick in den Massentransfer während der Adsorption von Gasen oder von Elektrolyten in den Nanoporen wird es erlauben, die Eigenschaften von porösen Feststoffen gezielt zu steuern. Jedoch gibt es derzeit nur wenige Fortschritte in dem Bereich, unter anderem, weil eine dafür geeignete Instrumentierung für in situ Röntgen-Bildgebung und -Spektroskopie unter kontrollierten Temperaturbedingungen fehlt. Eine Entwicklung eines entsprechenden In-Situ Setups für die BAMline am BESSY II wird die Forschung im Bereich der energierelevanten Materialien beschleunigen, wie es in den Zielen der „Agenda 2030“ gefordert wird. Ein modularer Aufbau der Instrumentierung erleichtert zudem den Transfer zu dedizierten Beamlines (andere Synchrotrons oder auch BESSY III).