Membranpolymersynthese

Über

Unser Ziel ist die Entwicklung chemisch stabiler und hoch kationen- und anionenleitender Polymere (Ionomere) und Membranen für die Anwendung in elektrochemischen Energieumwandlungsprozessen wie z.B.:

Niedrig-Temperatur-Brennstoffzellen (H2-PEMFC, direkte Alkohol-Brennstoffzellen wie Direkt-Methanol Brennstoffzellen DMFC oder Isopropanol/Aceton-Brennstoffzellen DIFC)

Hoch-Temperatur-Brennstoffzellen (HT-H2-PEMFC und HT-Direktbrennstoff-PEMFC)

Elektrolyseure wie LT-PEMWE und HT-PEMWE, Redox-Flow-Batterien (RFB) wie Vanadium-RFB und Eisen-Chrom-RFB

Alkalische Brennstoffzellen und alkalische Elektrolyse

Forschungsthemen

Zu den untersuchten Polymertypen gehören Polymere mit folgenden Grundgerüsten:

perfluorierte, teilfluorierte und nichtfluorierte Kohlenwasserstoffe
nicht fluorierte und teilfluorierte Aromaten (Polyether, Polysulfone, Polyphenylene, usw.)

Aus diesen Polymeren werden verschiedene Membrantypen hergestellt, darunter:

Ionisch und/oder kovalent vernetzte (Blend-)Membranen
Verstärkte (Blend-)Membranen mit porösen Verstärkungen wie elektrogesponnenen Fasermatten oder gestreckten Polymerfolien
Hybridmembranen mit Füllungen aus anorganischen Nanopartikeln

Kontakt

Dr. rer. nat. Jochen Kerres

IET-2

Gebäude HIERN-Cauerstr / Raum 3008

+49 9131-12538121

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Forschung

Polymerentwicklung

Die Polymerentwicklung umfasst sowohl die Synthese als auch die Modifizierung von Polymeren, um ionenleitende Polymere (Ionomere) zu erhalten.

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Membranentwicklung

Durch die ionische und/oder kovalente Vernetzung von Ionomeren können die endgültigen Membraneigenschaften auf die spätere Anwendung zugeschnitten werden.

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Membran-Prozessierungsmethoden

In unserem Team werden verschiedene Methoden, wie Rakeln oder Elektrospinnen, zur Herstellung von Membranen und Membran-Elektroden-Einheiten verwendet.

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Die Polymerentwicklung umfasst sowohl die Synthese als auch die Modifizierung von Polymeren, um ionenleitende Polymere (Ionomere) zu erhalten.

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Publikationen

Aktuelle Veröffentlichungen (Jahre 2018-2024) in internationalen Peer-Review Fachzeitschriften

High-performance polybenzimidazole blend membranes based on a commercially available anion-exchange polymer and F6PBI for vanadium redox flow batteries. J. Stonawski, M. Schroeder, J. Gördes, L. ager, A. Hutzler, T. Böhm, S. Thiele, J. Kerres, Journal of Applied Polymer Science 2024.

Nanostructured proton-exchange membranes from self-cross-linking perfluoroalkyl-free block-co-polymers. S. Auffarth, M. Maier, P. Martschin, T. Stigler, M. Wagner, T. Böhm, A. Hutzler, S. Thiele, J. Kerres, Materials Today Advances 2024.

Modification of Phosphonated Poly(pentafluorostyrene) toward Ductile Membranes for Electrochemical Applications. T. Stigler, M. Wagner, S. Thiele, J. Kerres, Macromolecules 2024.

Electrospun phosphonated poly(pentafluorostyrene) nanofibers as a reinforcement of Nafion membranes for fuel cell application. M. Mu'min, M. Komma, D. Abbas, M. Wagner, A. Krieger, S. Thiele, T. Böhm, J. Kerres, Journal of Membrane Science 2023.

Nanophase-Separated Block-co-Polymers Based on Phosphonated Pentafluorostyrene and Octylstyrene for Proton-Exchange Membranes. S. Auffarth, M. Wagner, A. Krieger, B. Fritsch, L. Hager, A. Hutzler, T. Böhm, S. Thiele, J. Kerres, ACS Materials Letters 2023.

Novel side chain functionalized polystyrene/O-PBI blends with high alkaline stability for anion exchange membrane water electrolysis. L. Hager, M. Hegelheimer, J. Stonawski, A. Freiberg, C. Jaramillo-Hernández, G. Abellán, A. Hutzler, T. Böhm, S. Thiele, J. Kerres, Journal of Materials Chemistry A 2023.

Synergistically integrated phosphonated poly(pentafluorostyrene)s for fuel cells. V. Atanasov, A. S. Lee, E. J. Park, S. Maurya, E. D. Baca, C. Fujimoto, M. Hibbs, I. Matanovic, J. Kerres, Y. S. Kim, Nature Materials 2020, 11 pages.

Alle Publikationen von J. Kerres (Forschungsartikel, Reviews, Buchkapitel, Patente, Patentanträge, Google Scholar)

Neuigkeiten

1. Oktober 2023	Leon Brinke starte als neuer Doktorand in unserem Team.
17. November 2021	Buchkapitel über die ex-situ und in-situ Charakterisierungsmethoden von Ionenaustauschermembranen für Redox-flow Batterien für das Buch Redox-flow Batterien (Verlag Wiley-VCH, Editoren Maria Skyllas-Kazacos, Jens Noack, Christina Roth) endgültig akzeptiert
25. Oktober 2021	Artikel über die Anwendung von phosphoniertem Poly(pentafluor-styrol)/Nafion-Blends als Elektrodenionomer in HT-Brennstoffzellen (gemeinsame Arbeit mit Y. S. Kim, A. S. Lee et al., Los Alamos Natl. Lab, J. Jung, KIST, Seoul, C. Fujimoto , Sandia Natl. Lab, I. Matanovic, Univ. New Mexico, J. Jankovic, Univ. Connecticut, H. Jia et al., Toyota Res. Inst. North America, und V. Atanasov, Univ. Stuttgart, Institut für Chemische Verfahrenstechnik) akzeptiert von Nature Energy
3. Oktober 2021	Artikel über die Entwicklung von Block-co-Ionomeren und von Säure-Base-Blendmembranen für die PEM-Wasserelektrolyse (gemeinsame Arbeit mit J. Bender (Uni Stuttgart, Inst. Chem. Verfahrenstechnik), P. Trinke, B. Bensmann und R. Hanke-Rauschenbach (Uni Hannover, Inst. Elektr. Energiesysteme)) akzeptiert von Polymers
1. September 2021	Anja Krieger startet als neue Wissenschaftlerin in unserem Team. Linus Hager startet als neuer Doktorand in unserem Team
1. Juli 2021	Theresa Stigler startet als neue Doktorandin in unserem Team.
1. April 2021	Muhammed Mumin Solihul setzt seine Dissertation in unserem Team fort.
1. Oktober 2020	Julian Stonawski und Sebastian Auffarth starten als neue Doktoranden in unserem Team.
1. September 2020	Maximilian Wagner startet als neuer Wissenschaftler in unserem Team.
16. Juli 2020	Artikel über die Anwendung von phosphoniertem Poly(pentafluorstyrol) als Elektrodenionomer in HT-Brennstoffzellen (gemeinsame Arbeit mit Y. S. Kim, Los Alamos Natl. Lab und V. Atanasov, Univ. Stuttgart, Institut für Chemische Verfahrenstechnik) angenommen von Nature Materials
9. April 2020	Paper on the development and Vanadium redox flow battery application of a novel poly(pentafluorostyrene)-based anion-exchange polymer-PBI blend membrane (joint work with H. Cho and V. Atanasov, Univ. Stuttgart, Institut für Chemische Verfahrenstechnik) akzeptiert von Polymers
1. April 2020	Philipp Martschin startet als neuer Doktorand in unserem Team.

Letzte Änderung: 14.07.2026