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Elektronenmikroskopie an nanostrukturierten Energiematerialien

Kammerer, Jochen Andreas

Abstract:

In der vorliegenden Arbeit wurden Energiematerialien elektronenmikroskopisch untersucht um ihre Struktur-Eigenschaften-Wechselwirkung aufzuklären. Die untersuchten Materialsysteme sind Mg- / MgH$_2$-Nanopartikel (NP) zur Feststoffspeicherung von Wasserstoff sowie die photoaktiven Schichten organischer Solarzellen, sog. Bulk-Heterojunctions (BHJs). Anhand ihrer funktionellen Signale konnten materialspezifische Fragestellungen beantwortet werden, die zur Verbesserung der Energiematerialien beitragen. Außerdem wurden bestehende Analysemethoden verbessert und neue eingeführt.
Mittels in situ-Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) wurde die radiolytische Dehydrogenierung der MgH$_2$-NP visualisiert. Die Dehydrogenierung wird durch eine nanolamellare Mischung von 301$_\beta$-Zwillingen und $\gamma$-MgH$_2$ beschleunigt. Dieses Phasengemisch bildet sich intrinsisch während der Hydrogenierung der anisotropen, mechanisch eingeschränkten NP. Basierend auf diesen Ergebnissen wird erstmals ein Mechanismus zur Bildung der metastabilen $\gamma$-Phase vorgeschlagen: Die Volumenausdehnung während der Hydrogenierung führt zu Druckspannungen. Diese bewirken die plastische Verformung des $\beta$-MgH$_2$ durch Zwillingsbildung. ... mehr


Volltext §
DOI: 10.5445/IR/1000133772
Veröffentlicht am 16.06.2021
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Lichttechnisches Institut (LTI)
Publikationstyp Hochschulschrift
Publikationsdatum 16.06.2021
Sprache Deutsch
Identifikator KITopen-ID: 1000133772
Verlag Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Umfang 347 S.
Art der Arbeit Dissertation
Fakultät Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik (ETIT)
Institut Lichttechnisches Institut (LTI)
Prüfungsdatum 18.05.2021
Projektinformation FunTECH-3D (MWK, EU 6. RP, 17444 (intern))
3DMM2O ExNet-0032-Phase2-3 (HGF, HGF IVF2016 STRATPART, ExNet-0032-Phase2-3)
3DMM2O (ZEISS-STFG, 0563-2.8/713/3)
EXC 2082; 3DMM2O (DFG, DFG EXSTRAT, EXC 2082/1, zu FOR_APH_20_03_25+08-58-20)
Externe Relationen Konferenz
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Forschungsdaten/Software
Schlagwörter Wasserstoffspeicherung, Magnesium, Organische Solarzellen, Elektronenmikroskopie, Multispektrale Datensätze, Unsupervised Machine Learning, Clustering
Referent/Betreuer Lemmer, U.
KIT – Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft
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