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J. Bauer:
"Beschichtung von hohlen Mikroglaskugeln mit Katalysatoren für die Hydrolyse von Natriumborhydrid (NaBH4) mittels Magnetron-Sputtering";
Betreuer/in(nen): C. Eisenmenger-Sittner; Festkörperphysik, 2016; Abschlussprüfung: 25.11.2016.

Die Speicherung von Wasserstoff in hohlen Mikroglaskugeln (Durchmesser ca. 40um) bietet den Vorteil der einfachen Handhabung dieser Kugeln und des guten Verhältnisses von gespeichertem Wassersto zu Speichergewicht. Die Freisetzung des Wasserstoffs erfolgt durch Di usion, dazu müssen die Kugeln allerdings auf ca. 200 erwärmt werden. Dies soll durch eine exotherme chemische Reaktion, die Hydrolyse von Natriumborhydrid, erreicht werden, da dabei ebenfalls Wassersto entsteht. Um diese Reaktion zu ermöglichen bzw. zu beschleunigen ist ein Katalysator erforderlich, welcher mittels Magnetron-Sputtering auf die Kugeln aufgebracht wurde. Um eine Agglomeration der Kugeln zu verhindern, bzw. eine gleichmäÿige Beschichtung zu gewährleisten, wurden diese in einer rotierenden, schräg gestellten Schale beschichtet. Die Bestimmung der Schichtdicke erfolgte über die Messung von auf planen Substraten abgeschiedenen Schichten mittels eines Pro lometers und der daraus errechneten Rate. Weiters wurde versucht die Schichtdicke direkt mittels Sekundärelektronenmikroskopie (SEM), Energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) und Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) zu bestimmen.
Ziel dieser Arbeit ist es, einen geeigneten Katalysator zu nden und die Kugeln derart zu beschichten (Haftvermittlerschichten, reaktives Sputtering, Co-Sputtering und deren Kombinationen), dass diese wiederholt verwendet werden können, ohne dass sich die Katalysatorschicht löst. Die Ablösung der Schicht stellt allerdings nicht das einzige Hindernis bei der Wiederverwendung dar. Ein chemischer Effekt deaktiviert die katalytische Wirkung der Beschichtung, darum wurde ein Verfahren entwickelt den Katalysator zu reaktivieren.
Um die Wirksamkeit der unterschiedlichen Materialien und Materialkombinationen zu testen, wurden zahlreiche systematische Experimente zur Hydrolyse von Natriumborhydrid durchgeführt und dabei stets die erreichte Temperatur und die Menge an freigesetztem Wasserstoff gemessen und aufgezeichnet. Aus diesen Experimenten konnten dann jene Schichten bestimmt werden, welche die besten katalytischen Eigenschaften aufweisen. Diese Ergebnisse wurden verwendet um zwei verschiedene Beschichtungskonfgurationen zu finden, welche einerseits eine ausreichende Schichthaftung aufweisen und andererseits eine Reaktivierung der katalytischen Wirkung erlauben. Diese Varianten wurden dann bis zu 4 mal in den chemischen Experimenten wiederverwendet