Theorie der Elektrokatalyse an Metallelektroden

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Elizabeth Santos; Professor Dr. Wolfgang Schmickler
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 38600920

In den ersten zwei Jahren haben wir eine Methode entwickelt, mit der man die katalytischen Eigenschaften einer Metallelektrode für einen elektrochemischen Elektronentransfer berechnen kann. Sie beruht auf einer von uns entwickelten Theorie, die ihrerseits umfangreiche quantenchemische Rechnungen erfordert, aus denen man die charakteristischen Systemparameter erhält. Eine erste Anwendung auf die Wasserstoff-Oxidation erklärte gut das katalytische Verhalten von einfachen Metallen. In der jetzigen Phase wollen wir unsere Theorie weiter ausbauen und die Wasserstoff-Reaktion in besonders interessanten Elektrodenmaterialien detailliert berechnen. Dazu gehören Platin, das Metall, an dem die Reaktion am schnellsten verläuft, bei dem aber die Einzelheiten seit Jahrzehnten strittig sind, ferner Elektroden, die mit einer Monoschicht eines Fremdmetalls bedeckt sind und die sich zum Teil als hervorragende Katalysatoren erwiesen haben. Auch Anwendungen auf Nanostrukturen wie Inseln oder Stufen sind vorgesehen. In allen Fällen geht es uns darum, zu verstehen, was einen guten Katalysator ausmacht und warum gewisse Strukturen katalytisch oder inhibierend wirken. Von unseren Arbeiten sollte auch die technische Entwicklung von Katalysatoren, insbesondere für Brennstoffzellen, profitieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen