Überbrückung der Drucklücke bei der elektrochemischen Promotion von katalytischen Reaktionen an Metall/Festkörperelektrolyt-Grenzflächen: Restrukturierungseffekte und morphologische Änderungen

• Antragsteller: Professor Dr. Ronald Imbihl
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 153704170

Verwendet man auf Festkörperelektrolyte aufgebrachte poröse Metallschichten als heterogene Katalysatoren, so beobachtet man beim Anlegen einer Spannung eine drastische Ratenerhöhung, die den aufgrund der Faraday schen Gesetze zu erwartenden Effekt um das bis zu 105 fache übersteigt. Dieser unter der Bezeichnung EPOC-Effekt (electrochemical promotion of catalytic reactions) bekannt gewordene Effekt ist an mehr als 80 Reaktionssystemen nachgewiesen worden. In früheren, unter UHV-Bedingungen durchgeführten Arbeiten war am System Pt/YSZ (YSZ= Yttrium stabilisiertes Zirkondioxid) nachgewiesen worden, dass der EPOC-Effekt auf dem elektrochemisch induzierten Spillover von an der Dreiphasengrenze Metall/YSZ/Gas entladenen O2--Ionen auf die Platinoberfläche beruht. In diesen UHV-Arbeiten war die Ratenerhöhung allerdings nur faradayisch, während bei den üblichen bei Drücken von 10-2 bis 1atm durchgeführten EPOC-Experimenten die Nicht-Faradayizität bis zum Faktor 105 geht. Um die Drucklücke bei der Aufklärung des EPOC-Effektes zu überwinden, sind an wohl definierten System bei Drücken von 10-5 bis einigen mbar in situ-Experimente mit Photoelektronenspektroskopie (XPS), Photoelektronenemissionsmikroskopie (PEEM) und Ellipsometrie geplant. Die Experimente sollen insbesondere zeigen, ob bei höheren Drücken zusätzliche O-Spezies neben der bislang nachgewiesenen chemisorbierten O-Spezies gebildet werden, die verantwortlich sind für die Nicht-Faradayizität des EPOC-Effektes.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen