Sauerstoff- und CO2-Reduktion an Ag-Gasdiffusionselektroden in wässrigem Elektrolyt

DFG-Forschungsgruppe „Multiskalen-Analyse komplexer Dreiphasensysteme" (FOR 2397)

Gasdiffusionselektroden (GDE) werden in verschiedenen technisch bedeutsamen elektrochemischen Prozessen eingesetzt. Zu diesen zählen sowohl die Wandlung von chemisch gespeicherter in elektrische Energie, die in Brennstoffzellen und Metall-Luft-Batterien erfolgt, als auch die Umkehrung dieser Energiewandlungsprozesse in Form von elektrochemischen Synthesen, wie der Chlor-Alkali- oder CO2-Elektrolyse. In vielen dieser Technologien sind GDE allerdings die limitierenden Komponenten und damit Hauptkostentreiber.

Um die Leistungsfähigkeit von GDE weiter verbessern zu können, ist ein Gesamtverständnis der komplexen Interaktion von Reaktions- und Transportprozessen in den Elektroden notwendig. Zur genauen Erforschung dieser Prozesse werden in der DFG-Forschungsgruppe FOR 2397 Teilprojekte von deutschlandweit sieben Forschungseinrichtungen zusammengeführt.

In der Arbeitsgruppe am ICVT werden Gasdiffusionselektroden (GDE) auf Basis von Silberpulvern hergestellt und mittels unterschiedlicher Methoden charakterisiert. Dies umfasst zum einen physikalisch-chemische Analysen des Porensystems und zum anderen eine elektrochemische Charakterisierung durch Halbzellenmessungen. Auf Basis dieser Messungen soll quantativ verstanden werden, wie sich Prozessbedingungen und Elektrodeneigenschaften auf die Überspannung der Sauerstoff- und CO₂-Reduktion auswirken. Die Ergebnisse aller Teilprojekte sollen zudem dazu genutzt werden, ein mathematisches Modell zur Beschreibung der stationären Überspannung von GDE zu entwickeln.