Aufklären dynamischer Materialänderungen von ZnPd/ZnO-Katalysatoren in der Methanol-Dampfreformierung auf atomarer Ebene

• Antragsteller: Professor Dr. Marc Armbrüster; Dr. Marc Heggen
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 441718867

Die Methanol-Dampfreformierung ist eine wichtige Reaktion zur Bereitstellung von Wasserstoff für Brennstoffzellen-Anwendungen im Rahmen einer zukünftigen Methanol-basierten Energiewirtschaft. Die Unterdrückung der CO-Bildung ist dabei eine der größten Herausforderung. In dieser Hinsicht sind ZnPd/ZnO-Katalysatoren sehr vielversprechend, da sie hohe Selektivität (geringe CO-Bildung) und hohe Stabilität vereinen. Die Eigenschaften dieses Katalysatorsystems und insbesondere dessen hohe Selektivität hängen entscheidend von dessen Mikrostruktur und Elementverteilung ab. Insbesondere ist die Verteilung von Pd-reichen und Pd-armen Bereichen in der intermetallischen ZnPd Phase entscheidend für die Bildung von ZnO und somit für die hohe Selektivität des Materials. Aufgrund der hohen strukturellen Dynamik während der Methanol-Dampfreformierung lassen sich verlässliche Struktur-Eigenschaftsbeziehungen nur durch Verknüpfung von operando Untersuchungen mit atomarer Auflösung und katalytischen Tests, beide in einem weiten Parameterfeld, erstellen. Die Ziele dieses Projektes sind das Ermitteln der katalytischen Eigenschaften von ZnPd/ZnO bzgl. der Reaktions- und Materialparameter, das Erfassen der dynamischen Mikrostrukturänderung unter operando Bedingungen im Elektronenmikroskop und das Ableiten verlässlicher Struktur-Eigenschaftsbeziehungen durch Verknüpfung der Ergebnisse aus den katalytischen und strukturellen/morphologischen Untersuchungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen