Hochentropielegierungen für die Wasserstoffevolutionsreaktion in der alkalischen Elektrokatalyse: vom Materialscreening zu Dehnungseffekten

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr.-Ing. Corina Andronescu; Professor Dr.-Ing. Alfred Ludwig
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung ; Analytische Chemie ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 440951282

Das Projekt untersucht hochentropische Legierungs-(HEA)-Dünnschichtmaterialbibliotheken als Elektrokatalysatoren für die Wasserstoffentwicklungsreaktion (HER) in alkalischen Umgebungen sowie mechanische Dehnungseffekte auf die Katalyse ausgewählter HEA-Schichten mit dem Ziel, neue Katalysatoren zu identifizieren und neue Mechanismen zur Modulation der Katalysatoraktivität basierend auf multinären Zusammensetzungen und Dehnungszuständen zu entwickeln. Im ersten Teil des Projekts wird eine Vielzahl von HEA-Systemen, die auf verfügbaren Übergangs- und Refraktärmetallen basieren, durch kombinatorisches Magnetronsputtern hergestellt und mit hochqualitativen Hochdurchsatzmethoden hinsichtlich elektrokatalytischer Aktivität und Stabilität getestet. Identifizierte HEA-Zusammensetzungen, die beide Eigenschaften aufweisen, werden als homogene Proben hergestellt, an denen die Auswirkungen mechanischer Dehnungen auf die Elektrokatalyse durch Anwendung intrinsischer und extrinsischer Dehnung untersucht werden. Durch die Verwendung verschiedener Abscheidungsparameter und eines Spannungssensorchips werden unterschiedliche Eigenspannungen in den HEA-Schichten ausgewählter Zusammensetzungen erzeugt. Zusätzlich werden diese Schichten durch externes Biegen von beschichteten Si-Mikrobiegebalken gedehnt. Diese gedehnten Schichten werden mit fortschrittlichen elektrochemischen Methoden untersucht, bei denen die elektrochemische Rasterzellmikroskopie mit dem dehnungsinduzierenden Biegebalken-Chip gekoppelt wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen