Stationäre Modellierung der Überspannung an Ag-GDE bei Reduktionen in wässrigem Elektrolyt

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Turek
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik ; Technische Chemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 276655287

Die experimentellen Beiträge des Teilprojekts 1 konzentrieren sich einerseits auf die Herstellung von Elektroden, mit denen die Reaktionszonen der untersuchten O2- bzw. CO2-Reduktion und damit die Eindringtiefe der Elektrolyte in die GDE lokalisiert werden können. Andererseits soll der Zusammenhang zwischen Elektrodeneigenschaften und Überspannung bei der Sauerstoffreduktion und der neu aufgenommenen CO2-Reduktion in systematischen Messreihen quantifiziert werden. Dafür ist zunächst eine Halbzelle mit angepassten Eigenschaften aufzubauen. In Kooperation mit TP3 Roth und TP7 Schuhmann werden damit die experimentellen Daten ermittelt, die eine Übertragung der für die Sauerstoffreduktion entwickelten Modellvorstellungen auf die CO2-Elektrolyse ermöglichen sollen.Außerdem soll im Teilprojekt 1 das in der ersten Projektphase entwickelte stationäre Modell für die Kopplung von elektrochemischer Reaktion und Transportprozessen weiter verbessert werden. Dazu werden insbesondere die genauere Vermessung der Kinetik der Sauerstoffreduktion (und später auch der CO2-Reduktion) in TP6 Vidakovic-Koch sowie die Messung und Berechnung der Elektrolytverteilung im Porensystem der GDE in den Teilprojekten TP4 Manke und TP5 Nieken beitragen. Erst unter Berücksichtigung der realen Elektrolytverteilung wird es möglich sein, eine Beschreibung der stationären Überspannung völlig ohne angepasste Modellparameter zu erreichen. Die Modellvorhersagen sollen mit den ortsaufgelösten Messungen in TP7 Schuhmann abgeglichen werden. Perspektivisch wird abschließend eine Zusammenführung der stationären Modellierung mit der niedriger diskretisierten dynamischen Modellierung aus TP2 Krewer angestrebt.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2397: Multiskalen-Analyse komplexer Dreiphasensysteme