Teilprojekt 2

 

Dynamische Zustandsanalyse Poröser Gasdiffusions-Elektroden

Teilprojekt (TP) 2 umfasst eine dynamische Systemanalyse der makrokinetischen Sauerstoffreduktion (ORR) in porösen Gasdiffusions-Elektroden (GDEs).

Zunächst werden in dynamischen Messungen neben den voltammetrischen Größen auch die Konzentrationen der Edukte, der unvollständig reduzierten Intermediate und der Produkte quantitativ ermittelt. Dazu wird eigens eine Mikro-Halbzelle entwickelt, die elektrolytseitig neben dem klassischen Drei-Elektrodenaufbau auch eine Mikroelektrode zur Quantifizierung der Intermediate, einen Leitfähigkeitssensor zur Ermittlung der Ionenkonzentrationsänderung und eine Schnittstelle zur Differentiellen Elektrochemischen Massenspektrometrie ausweist. Auf der Gasseite werden ebenfalls alle Stoffströme dynamisch und quantitativ erfasst. Dieses Vorgehen soll eine vollständige Bilanzierung aller involvierten Spezies und die Ermittlung der essentiellen Zeitkonstanten erlauben. Die hier gewonnenen Informationen werden in dem nachfolgenden Schritt zur Erstellung und Validierung eines dynamischen Dreiphasen-Modells verwendet. Hier wird durch die Analyse ausgewählter Szenarien das Verständnis des Zusammenspiels verschiedener Prozesse in der GDE vertieft. Letztlich ermöglicht das aufgesetzte Modell eine Identifikation der leistungs- und geschwindigkeitslimitierenden Teilprozesse der Sauerstoffreduktion in GDEs und somit das Auffinden von Verbesserungsansätzen. Abgeschlossen wird das TP mit einem Methodenvergleich der dynamischen Messungen mit den stationären aus TP 1, um so die exklusive Aussagekraft der dynamischen Messmethoden zu evaluieren.

Schwerpunkte der Vernetzung liegen in dem Austausch von Modellparametern mit TP 1, sowie in dem Informationstransfer bezüglich des Massentransports mit TP 4 & TP 5 und der Mikrokinetik mit TP 6 & TP 7.

 

Ansprechpartner:

Maximilian Röhe, M.Sc.

Institut für Energie- und Systemverfahrenstechnik

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