Untersuchung der Struktur-/Wirkungsbeziehung von DMFC-Anoden mit Dünnschichtstruktur

• Antragsteller: Dr. Klaus Wippermann
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 1999 bis 2003
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5203244

Die Optimierung der Struktur der Katalysatorschichten in der PEMFC ist eine notwendige Voraussetzung zur Erhöhung der Leistung und Verminderung des Edelmetallgehaltes. In konventioneller Technik werden kohlenstoff-geträgerte Edelmetall-Katalysatoren zusammen mit dem Polymerelektroden als poröse, ca 100 µm dicke Schicht präpariert (Gasdiffusionselektrode mit `Agglomerat-Struktur'). Ein neuerer, erfolgversprechender Ansatz besteht in der Herstellung einer dünnen (< 10 µm), wenig porösen, auf einem Substrat, wie z.B. der Elektrolyt-Membran, aufgebrachten Katalysatorschicht (`Dünnschicht-Struktur'). Ein wichtiges Ziel der Arbeiten im Rahmen des vorliegenden Antrages ist es, DMFC-Anoden mit einer Dünnschicht-Struktur zu präparieren und zu charakterisieren. Durch gezielte Änderung struktureller Parameter in der Katalysator-Dünnschicht mit anschließender elektrochemischer und struktureller Charakterisierung soll die Katalysatorstruktur/-reaktivitäts-Beziehung bestimmt und mit Hilfe von theoretischen Berechnungen optimiert werden. Damit ließen sich DMFC-Anoden herstellen, die eine deutliche Reduktion des Edelmetallgehaltes zur Folge hätten. Der Hauptteil der elektrochemischen Messungen soll an dünnen Katalysatorschichten auf einer rotierenden Scheibenelektrode durchgeführt werden, um wichtige kinetische Kenndaten zur Strukturoptimierung zu ermitteln. Darüber hinaus sollen aber auch DMFC-Dünnschicht-Anoden in einer MEA präpariert und charakterisiert werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1060: Neuartige Schichtstrukturen für Brennstoffzellen