Beobachtung Und Beschreibung der BLasenbildung in Elektrolyse-Sauerstoffelektroden

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Alexandra von Kameke; Professor Dr. Thorsten Struckmann
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik ; Energieverfahrenstechnik ; Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 558290485

Elektroden zur Sauerstofferzeugung (OER-Elektroden) aus Wasser werden in der PEM-Elektrolyse und in vielen Prozessen zur elektrochemischen CO2-Reduktion benötigt. Die typischen Katalysatoren (Ir, Ru und deren Oxide) sind kostenintensiv und nur begrenzt verfügbar. Zur Katalysatorbedarfsreduzierung wird neben alternativen Beschichtungsmethoden eine bessere Katalysatorausnutzung durch verbesserten Stofftransport angestrebt. Dafür ist der Ausbau des grundlegenden Verständnisses der Sauerstoff-Blasenbildung und Zwei-Phasen-Strömung in den Elektroden nötig. Ziel des Projektes ist die Beschreibung von Details der komplexen Dynamik der Blasenbildung, des Blasenwachstums und der Blasenablösung sowie der Konvektion in OER-Elektroden. Für Modellelektroden und anwendungsnahe Elektroden auch mit nanostrukturierten Oberflächen und reduzierter Katalysatorbeladung wird die Blasenentwicklung und der Stofftransport in der Flüssigphase optisch vermessen. Die Messungen werden mit der mikroskopischen Strömungsmesstechnik des Großgeräts MUST und einem neuen Mikrolichtschnitt durchgeführt. Die Analyse der optischen Datenbasis wird mit den elektrochemischen Messungen korreliert und die Ergebnisse dienen als Grundlage für empirische Modelle zur Weiterentwicklung von OER-Elektroden. Das Vorhaben führt Vorarbeiten der Antragssteller zu Sauerstoffelektroden mit niedriger Ir-Beladung, Sauerstoffmessungen und Strömungsmessungen in Mehrphasenströmungen, empirischer Modellierung und Zell- bzw. Systementwicklung elektrochemischer Energiewandler zusammen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen