Nichtedelmetall-basierte Nanodrahtnetzwerke als neue trägerfreie Katalysatorstrukturen in alkalischen Brennstoffzellen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Wolfgang Ensinger; Professorin Dr.-Ing. Christina Roth
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 342145578

Durch die Entwicklung stabiler Anionenaustauschermembranen erfahren alkalische Brennstoffzellen in den letzten Jahren verstärkte Aufmerksamkeit. In alkalischen Systemen besteht aufgrund der geringeren Korrosivität nicht mehr die Notwendigkeit, ausschließlich teure Edelmetalle zu verwenden. Kommen weniger teure Materialien wie z. B. Nickel zum Einsatz, kann somit auch auf die Trägerung auf einem hochoberflächigen Material verzichtet werden. Im Zentrum des Projekts stehen über Harttemplatierung in ionenspurgeätzten Polycarbonatfolien erzeugte trägerfreie, dreidimensionale, nichtedelmetall-basierte Nanostrukturen zum Einsatz in alkalischen Brennstoffzellen. Als Modellsystem dienen Ni- und Ni-Pd-Nanodrahtnetzwerke, welche sehr kontrolliert variiert und als Modellelektrode in einer Brennstoffzelle mit alkalischer Membran eingesetzt werden können. Im Vergleich zu den kommerziell eingesetzten Katalysatoren sind diese 3D-Strukturen wohldefiniert, kontrolliert in einer großen Parametermatrix variierbar und können deshalb auch für sehr grundlegende Modelluntersuchungen eingesetzt werden. Durch die zukünftige Verwendung ausschließlich von Nicht-Edelmetallen bleiben die Kosten ungeträgerter Systeme in einem vertretbaren Rahmen und stehen auch einem kommerziellen Einsatz nicht im Wege. Deshalb sollen die systematischen Struktur-Wirkungs-Untersuchungen auch um Experimente zur Langzeitstabilität in Niedertemperaturbrennstoffzellen mit alkalischer Membran ergänzt werden, um das tatsächliche Anwendungspotenzial solcher neuartiger Konzepte zu demonstrieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Falk Münch