FOR 1376:  Elementary reaction steps in electrocatalysis: Theory meets Experiment

• Fachliche Zuordnung: Chemie ; Physik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 154607274

Das grundlegende Forschungsziel dieser Forschergruppe ist es, elementare Reaktionsschritte in der Elektrokatalyse zu untersuchen. Der neuartige Ansatz dieses Gemeinschaftsprojekts ist allerdings, dass nicht das Experiment den Weg ebnet und die Forschungsrichtung vorgibt, wie es normalerweise in Forschungsverbünden der Fall ist, sondern dass die Theorie eine führende Rolle einnimmt, indem sie wichtige Fragestellungen definiert, die angegangen werden müssen, um ein besseres Verständnis der Elementarprozesse in der Elektrokatalyse zu gewinnen. Dennoch ist die Rückkopplung zwischen Experiment und Theorie entscheidend für die erfolgreiche Durchführung der Projekte, sodass ein Geben und Nehmen zwischen den beiden Disziplinen entsteht.
In dem benachbarten Feld der Oberflächenchemie und -physik (engl. Surface Science), in dem Prozesse an der Gas-Festkörper-Grenzfläche studiert werden, hat es in den letzten Jahrzehnten einen enormen Fortschritt gegeben. Dies ist zu einem großen Anteil durch Entwicklungen in der theoretischen Oberflächenchemie und -physik bewirkt worden. Daher können Theorie und Experiment auf einer Augenhöhe miteinander umgehen, was zu vielen sehr fruchtbaren Kollaborationen zwischen theoretischen und experimentellen Gruppen der Surface Science geführt hat.
Dieser Ansatz soll auf die Elektrochemie im Allgemeinen und die Elektrokatalyse im Speziellen übertragen werden. Daher ist es das Bestreben dieser Forschergruppe, die Genauigkeit von mikroskopischen Surface-Science-Studien auf die fest-flüssig-Grenzfläche im Sinne einer Elektrochemischen Surface Science zu übertragen.
Im Detail sollen die Struktur der elektrochemischen fest-flüssig-Grenzfläche, Protonen- und Elektronentransferreaktionen an Elektroden, Reaktionen in der elektrokatalytischen C1-Chemie wie z.B. die Methanoloxidation und die Struktur-Wirkungs-Beziehung von nanostrukturierten Elektroden untersucht werden. Diese Projekte sind nicht nur von Interesse für die Grundlagenforschung, sondern sind im Prinzip relevant für jede Untersuchung in der Elektrokatalyse, da das Wissen über mikroskopische Details von Reaktionen in der Elektrochemie auch wichtig ist für das Verständnis auf der mesoskopischen und makroskopischen Ebene. Dies mag auch beitragen zu Fortschritten in der elektrochemischen Energiewandlung und -speicherung.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Computersimulation der Protonenentladung auf Elektroden (Antragsteller Korth, Martin ;  Spohr, Eckhard )
• Elektrokatalyse an tangential verspannten Oberflächen bimetallischer Systeme (Antragsteller Kibler, Ludwig A. )
• Elektrokatalytische Aktivität von nanostrukturierten Elektroden (Antragstellerin Santos, Elizabeth )
• Elektronentransfer bei der Sauerstoffreduktion (Antragsteller Schmickler, Wolfgang )
• Elementare Reaktionsschritte in der Elektrooxidation von C1-Molekülen (Antragsteller Jusys, Zenonas )
• Struktur der elektrochemischen Fest/Flüssig-Grenzschicht (Antragsteller Jacob, Timo )
• Struktur-Reaktivitäts-Beziehungen bei bimetallischen Elektroden (Antragsteller Behm, Rolf Jürgen ;  Groß, Axel )
• Theoretische Beschreibung des Elektrodenpotentials (Antragsteller Groß, Axel )
• Zentralprojekt (Antragsteller Groß, Axel )

• Sprecher: Professor Dr. Axel Groß