Zentralprojekt - Herstellung und Charakterisierung technischer Silberelektroden

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Turek
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 276655287

Gasdiffusionselektroden (GDE) sind Schlüsselkomponenten in verschiedenen technisch bedeutsamen elektrochemischen Prozessen wie Brennstoffzellen und Metall-Luft-Batterien, denen im Hinblick auf die Herausforderungen der Energiewende eine besondere Bedeutung zukommt. In der beantragten Forschergruppe sollen beispielhaft GDE für die Sauerstoffreduktion an Silber-Katalysatoren in alkalischem Elektrolyt untersucht werden. Der Herstellprozess für GDE muss so gestaltet werden, dass hohe elektrokatalytische Aktivität, geringer elektronischer Widerstand sowie hohe chemische und mechanische Stabilität gewährleistet sind. Dabei kommt der Morphologie des Porensystems im Hinblick auf eine optimale Zugänglichkeit für Gase (hydrophob) und Flüssigkeiten (hydrophil) eine besondere Bedeutung zu, da die Ausdehnung der Dreiphasengrenze für die elektrochemische Reaktion maximiert werden muss. Eine detaillierte Beschreibung der Vorgänge in GDE war bisher wegen der Komplexität der ablaufenden Vorgänge, der fehlenden Möglichkeiten zur ortsaufgelösten in situ und in operando Beobachtung der Prozesse sowie der unzureichenden physikalisch-chemisch fundierten Modellierung auf verschiedenen Skalen nur eingeschränkt möglich. Die geplante Forschergruppe bringt mit fundierten Kompetenzen im Bereich der Elektrodenpräparation, der Tomographie, der Modellierung von Phasenverteilung und Transport, der Mikroelektrochemie sowie der elektrochemischen Analyse und Modellierung von Mikro- und Makrokinetik erstmals alle erforderlichen Methoden zusammen, um die komplexe Interaktion von Reaktions- und Transportprozessen in GDE und ihren Einfluss auf die Leistungsfähigkeit der Elektroden zu verstehen und quantitativ zu beschreiben. Im beantragten Zentralprojekt soll die Herstellung und Charakterisierung von Elektroden sowie die Fertigung der Halbzellen sichergestellt werden.

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