Katalyse und Materialsynthese

Gruppe

Elektrokatalyse

Thema

Oxidischer Elektrokatalysator (BSCF) im Vergleich zu Pt.

Elektrokatalysatoren dienen zur Beschleunigung elektrochemischer Prozesse, zum Abbau von Überspannungen und damit der Verbesserung ihrer Energieeffizienz. Von besonderem Interesse ist dies bei der Umwandlung von elektrischer in chemische Energie, z. B bei der Erzeugung von Wasserstoff aus Überschuss-Strom durch Wasserelektrolyse. Während die theoretische Zersetzungsspannung des Wassers bei 1,23 V liegt, werden bei technisch relevanten Stromdichten erhebliche Überspannungen gemessen, insbesondere für den 4-Elektronenschritt der anodischen OER (Oxygen Evolution Reaction).  Die Verluste durch Überspannungen werden in nicht nutzbare Wärme umgesetzt und begrenzen den Wirkungsgrad der Wasserelektrolyse.

Elektrokatalysatoren besitzen das Vermögen, Überspannungen erheblich zu senken und somit den Wirkungsgrad des Gesamtsystems zu steigern. Für die H2O-Elektrolyse bietet die OER auf der Anodenseite das größte Potential zur Effizienzerhöhung, da hier die Überspannungen ca. doppelt so hoch sind wie an der Katode. Außerdem können hier anstatt teurer Edelmetalle preiswerte oxidische Elektrokatalysatoren eingesetzt werden, wie das nebenstehende Diagramm belegt. Für den Einsatz in realen Elektrolyseuren ist allerdings die Entwicklung geeigneter Beschichtungsmethoden und eine erhebliche Verbesserung der Leitfähigkeit der Verbundanoden erforderlich.

 

Leistungsangebot

 

  • Synthese von Elektrokatalysatoren
  • Charakterisierung von Elektrokatalysatoren
  • Ermittlung der elektrokatalytischen Eigenschaften
  • Anpassung der Materialeigenschaften (Partikelmorphologie, Leitfähigkeit)
  • Applikation in Form von z.B. Beschichtung für variable Bauteile

 

Technische Ausstattung

 

  • Messstand zur elektrokatalytischen Charakterisierung (z.B. rotierende Scheibenelektrode)
  • Galvanostat für Stabilitätsbestimmung unter galvanostatischen Bedingungen
  • Mühlenaggregate zur Morpholgieanpassung
  • Beschichtungsanlagen und -verfahren zur Applikation auf Oberflächen, Formkörpern