Teilprojekt 7

 

Mikroelektrochemische Untersuchung der Sauerstoffreduktion an Gasdiffusionselektroden

Eine Silber/PTFE-basierte Gasdiffusionselektrode verfügt über ein dreidimensionales Netzwerk von Kanälen und Poren mit Dimensionen im µm-Bereich. Bisher können über die Reaktionen an der Dreiphasengrenzfläche deshalb nur begrenzt Informationen erhalten werden, wobei insbesondere unklar ist, wie bei den hohen Betriebstemperaturen (80oC) und den extremen OH--Konzentrationen die Reaktion tatsächlich abläuft. Sehr geringe Löslichkeit des Sauerstoffs und Unterkoordination führen zu einer sehr geringen Verfügbarkeit von in der Sauerstoffreduktionsreaktion umgesetztes freies Wasser. Mittels elektrochemischer Rastermikroskopie und positionierten Nanoelektroden sollen deshalb lokale Informationen über arbeitende Gasdiffusionselektroden gewonnen werden. Dabei soll der Sauerstoffdurchbruch durch eine arbeitende Gasdiffusionselektrode in Abhängigkeit des Sauerstoffrückdrucks untersucht werden, wobei zum einen Aufschlüsse über die Dicke der Dreiphasenschicht und zum anderen Hinweise auf Fertigungsparameter wie Ag/PTFE-Verhältnis und Anpressdruck gewonnen werden. Es sollen weiterhin µm-große Kavitäten durch Ätzen von Mikroelektroden und durch elektrochemische Deposition über Templat-modifizierten Oberflächen unter Bildung inverser Opalstrukturen hergestellt werden. In diese Mikrokavitäten werden dann Nanoelektroden positioniert, so dass der Sauerstoffpartialdruck in den Mikrokavitäten bei gleichzeitig ablaufender Reaktion bestimmt werden kann. Weiterhin werden einzelne Ag-Nanocluster auf Nanoelektroden abgeschieden, so dass die Reaktion an der Dreiphasengrenzfläche für Untersuchungen zugänglich wird. Insgesamt erlauben die geplanten Untersuchungen einen Einblick in die lokalen Reaktivitäten von Ag-basierten Gasdiffusionselektroden, der zum einen wertvolle mechanistische Hinweise liefert und zum anderen Eingangsparameter für die Modellierung bereitstellt.

 

Ansprechpartner:

Alexander Botz, M.Sc.

Lehrstuhl für Analytische Chemie

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