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TU Berlin

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Forschung

Hightech aus Zement

Donnerstag, 17. Februar 2011

Chemiker forschen an Materialien für neuartige elektrochemische Sensoren und Brennstoffzellen

Die Kristallstruktur des Mayenits, Bestandteil des Zements
Lupe

An Zement wird seit vielen Jahrzehnten geforscht. Daher wäre zu erwarten, dass dieser Werkstoff keine großen Überraschungen mehr zu bieten hat, schon gar nicht auf dem Gebiet der Hightech-Materialien. Seit einigen Jahren allerdings steht ein Bestandteil von Zement im Mittelpunkt des Interesses: Es ist Mayenit.

Im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanzierten Forschungsverbundes entwickelt die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Martin Lerch, der am Institut für Chemie der TU Berlin das Fachgebiet Anorganische Chemie/Festkörperchemie leitet, Mayenit-basierte ionenleitende Membranen. Die Forscher verfolgen das Ziel, in Feststoffen bislang nicht mobilen Ionen wie Amid, Imid, Cyanid, Chlorid oder Sulfid eine hohe Beweglichkeit zu verschaffen. Damit würden sich vollkommen neuartige elektrochemische Sensoren und Brennstoffzellen realisieren lassen. Untersucht werden soll in dem Forschungsverbund die grundsätzliche Eignung von Mayenit-basierten ionenleitenden Membranen für diese Anwendungen. Neben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der TU Berlin sind daran Teams der Universitäten Aachen, Bonn, Gießen, Halle und Münster beteiligt. Der Forschungsverbund wird in der Startphase von drei Jahren mit mehr als einer Million Euro finanziert.

Als ein Bestandteil von Zement steht Mayenit seit einigen Jahren als High-tech-Material im Bereich der Elektrokeramik im Mittelpunkt des Interesses. Mayenit (Ca12Al14O33), 1964 bei Mayen (davon leitet sich der Name ab) in der Eifel als Mineral entdeckt, gehört zur Klasse der sogenannten „Anti-Zeolithe“ und besteht als Basis aus einem positiv geladenen Ca12 Al14O32-Gerüst. Das Besondere an Mayenit ist, dass das 33. Sauerstoffatom nur schwach an die Gerüstatome gebunden ist. Somit weist es eine hohe Beweglichkeit auf und kann deshalb auch leicht aus dem Kristallgitter entfernt werden. Auf dem Platz im Kristallgitter verbleiben dann die Elektronen. Solche transparenten, elektrisch leitenden Oxide wurden in den vergangenen Jahren besonders in Japan intensiv untersucht – hinsichtlich ihrer Eignung als Katalysatoren und für elektrooptische Anwendungen.

tui / Quelle: "TU intern", 2/2011

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