Blasenablösecharakteristik und Langzeitstabilität von femtosekundenlaserlegierten Elektrokatalysatoren (BLaserKat)

• Antragsteller: Dr. Thomas Gimpel
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 397568108

Mittels Femtosekundenlaserablation lassen sich Eigenschaften von Metalloberflächen gezielt einstellen. Die charakteristischen Strukturen vergrößern die Oberfläche und insbesondere Elektrokatalysatoren lassen sich aus der Laserprozessumgebung simultan mit mehreren nahezu beliebigen aktiven Elementen legieren. Um diese Technologie grundlegend voranzutreiben werden in diesem Vorhaben die Langzeitstabilität von Elektrodenmaterialien in der alkalischen Wasserelektrolyse untersucht und deren Gasblasencharakteristik erfasst. Im Fokus stehen die Erzeugung elektrochemisch stabiler Oberflächenlegierungen aus dem erweiterten Femtosekundenlaserprozess und die simultane Steuerung der Fluiddynamik für geringe Gasblasen-induzierte Verluste auf den Elektroden.Die Erfassung der Gasblasencharakteristik geschieht mittels Hochgeschwindigkeitsmikroskopie bei freier Sicht auf die betriebenen Elektroden. Die Entwicklung und die Ablösung der Gasblasen werden automatisch erfasst und ausgewertet. Die Erkenntnisse tragen überdies zu einer Modellierung technischer Anlagen bei. Die elektrochemischen Langzeitmessungen mit Betriebszeiten von etwa 2000 Stunden laufen in eigens angefertigten Testständen. Begleitende materialwissenschaftliche und etablierte elektrochemische Methoden sowie regelmäßige Elektrolytuntersuchungen bestimmen die Degradation der Elektrodenmaterialien. Das Vorhaben schafft die Grundlage zur Bewertung der Stabilität femtosekundenlaserlegierter Katalysatoren. Zusammen mit der Steuerung minimaler Gasblasen-induzierter Verluste wirken sich die Erkenntisse auf weitere mehrphasige Katalysatoranwendungen aus, welche mit dieser Technologie erschließbar sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Wolfgang Schade