Kern-Schale-Nanopartikel in Kathodenkatalysatoren für PEM-Brennstoffzellen

• Applicants: Professor Dr. Michael Bron; Professor Dr. Wolfgang Grünert
• Subject Area: Energy Process Engineering ; Technical Chemistry
• Term: from 2012 to 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 215641492

Eine nachhaltige Verbesserung von Elektrokatalysatoren für die Sauerstoffreduktion gilt als Meilenstein auf dem Weg zur Kommerzialisierung von Niedertemperatur-Brennstoffzellen. Besondere Bedeutung haben dabei die Steigerung der Aktivität, verbunden mit einer Reduktion der Kosten, und die Langzeitstabilität der Katalysatoren. In jüngerer Zeit werden u.a. Kern-Schale-Nanopartikel als hoch aktive und wegen ihres geringeren Platingehaltes preiswertere Katalysatoren diskutiert.Das Vorhaben verfolgt zum einen das Ziel, neuartige (elektro)chemische Synthesestrategien zur Herstellung von Kern-Schale-Katalysatoren (weiter) zu entwickeln. Strukturelle und elektronische Eigenschaften der synthetisierten Katalysatoren sollen mit deren elektrochemischem Verhalten korreliert werden, um daraus weiter verbesserte Synthesewege abzuleiten.Darüber hinaus ist wesentliches Ziel, auf der Grundlage möglichst betriebsnah gewonnener Information über Veränderungen von Struktur und elektronischem Zustand der Aktivkomponenten im Laufe der Nutzung das Alterungsverhalten der Katalysatoren zu verstehen. Darauf aufbauend sollen verbesserte Sauerstoffreduktionskatalysatoren für Polymerelektrolyt- Brennstoffzellen entwickelt werden. Als Hauptmethode zur strukturellen Untersuchung dient die operando-Röntgenabsorptionsspektroskopie, unterstützend werden zahlreiche physikochemische und elektrochemische Techniken eingesetzt. Die Untersuchungen konzentrieren sich auf bekannte Legierungskatalysatoren, Pt-Me/C (für diesen Antrag: Me v.a. Co, Cu), für die Korrelationen zwischen Struktur, elektrokatalytischer Aktivität und Alterungsverhalten erarbeitet werden sollen.

• DFG Programme: Research Grants