Teilprojekt 4

 

3D-Strukturanalyse und in-situ Abbildung der Medienverteilung

Die grundlegenden Eigenschaften von Gas-Diffusions-Elektroden werden unmittelbar von ihrer dreidimensionalen Materialstruktur und -morphologie bestimmt. Insbesondere beeinflusst die geometrische Mikro- und Nanostruktur die Gas- und Flüssigkeitsströmungen und -verteilungen, welche wiederum essentiell sind für die Versorgung der katalytisch aktiven Bereiche innerhalb der Elektrode. Um die Funktionsweise der Elektroden zu verstehen und Wege zu ihrer Verbesserung aufzuzeigen, ist es daher von unmittelbarer Bedeutung den Zusammenhang zwischen 3D-Struktur, Strömungseigenschaften, Medienverteilung und katalytischen Eigenschaften aufzudecken.

In diesem Teilprojekt werden zum einen quantitative dreidimensionale Struktur- und Morphologie-Untersuchungen mittels tomographischer Analyseverfahren (Synchrotron- und FIB/SEM-Tomographie) an den in TPZ Turek und TP3 Roth hergestellten Silber-Gas-diffusions-Elektroden (Ag-GDE) durchgeführt, um den Zusammenhang zwischen Struktur und Herstellungsparametern aufzudecken. Zum anderen werden diese Materialien mittels in-situ Synchrotron-Radiographie und -Tomographie während des Zellbetriebs untersucht, um die Elektrolytverteilungen in Abhängigkeit von Materialstruktur und Betriebsparametern zu analysieren. Hauptaugenmerk liegt dabei in der quantitativen Analyse der topologischen 3D-Struktur der Dreiphasengrenze (Elektrolyt-Gas-Katalysator) und ihrer Abhängigkeit von den 3D-Struktur-Parametern der Ag-GDE sowie der physikalisch-phänomenologischen Beschreibung von Elektrolyt-Transport- und -Verteilungs-Mechanismen.

Die 3D-Strukturdaten der Ag-GDEs dienen zudem als Basis für die realitätsnahe Modellierung im TP5 Nieken. Die Ergebnisse aus den In-situ-Messungen werden schließlich mit Simulations- und Modellierungsstudien aus TP5 Nieken sowie aus TP1 Turek und TP2 Krewer verglichen.

 

Ansprechpartner:

Markus Osenberg, M.Sc.

Institut für Angewandte Materialforschung

Kontakt  Datenschutz  Suche  Sitemap  Impressum
© TU Clausthal 2017