Konrad Ehelebe, Friedrich-Alexander-Universität - Erlangen - Nürnberg

Um den Klimawandel auf ein ökologisch und sozial verträgliches Maß zu reduzieren, sind drastische

Einschnitte beim Ausstoß von Treibhausgasen nötig. Gerade im Verkehrsbereich jedoch wurden bisher

keinerlei Einsparungen erreicht. Brennstoffzellen stellen, besonders für den Langstrecken- und

Schwerlasttransport, die aussichtsreichsten Lösungsansätze für eine emissionsfreie Mobilität dar. Da

die momentan dafür verwendeten Katalysatoren selten und extrem teuer sind, ist es notwendig

Methoden zu entwickeln, um Katalysatoreigenschaften effektiv zu verbessern. Momentan klafft

allerdings eine Lücke zwischen Grundlagen- und angewandter Forschung. Katalysatorforschung an

Gasdiffusionselektroden (GDE) erscheint die geeignetste Methode zu sein, um die Vorteile von

Grundlagenforschung (vergleichsweise schnell, preiswert, gut vergleichbar) mit den vorherrschenden

Bedingungen angewandter Forschung zu verbinden.

Mit einem bereits in der laufenden Arbeit entwickelten GDE-Teststand können nicht nur

Katalysatormaterialien, sondern auch der Einfluss ihrer Schichtstrukturen, deutlich schneller evaluiert

werden als in den herkömmlichen Vollzellenexperimenten (MEA-Tests). Überdies wird eine GDEScanning

Flow Cell (GDE-SFC) entwickelt, mit der es möglich ist, die optimalen Parameter für eine

Katalysatorschicht unter anwendungsnahen Bedingungen in einem Bruchteil der Zeit im Vergleich zu

konventionellen Testmethoden zu ermitteln. Außerdem gibt es die Möglichkeit, die GDE-SFC mit

verschiedenen anderen Analysemethoden zu koppeln (z.B. ICP-MS, DART-MS) und dadurch die

Auflösung des Katalysatormaterials oder die entstehenden Reaktionsprodukte in-situ zu evaluieren.

Es wurden bereits erste erfolgreiche Experimente mit dem GDE-Teststand durchgeführt. Dabei wurden

einige experimentelle Hürden wie z.B. die exakte Bestimmung des unkompensierten Widerstandes

oder der elektrochemisch aktiven Oberfläche erfolgreich genommen. Diese sind wichtig, um

vergleichbar und exakt die Aktivität von Elektrokatalysatoren zu bestimmen. Im bevorstehenden

Forschungsprojekt werden mit den entwickelten Methoden verschiedene Katalysatorsysteme und

deren Parameter in Bezug auf Aktivität und Stabilität unter anwendungsnahen Bedingungen evaluiert.

Es sei erwähnt, dass mit den entwickelten Methoden zukünftig auch andere elektrochemische 3-

Phasen Reaktionen, die eine wichtige Rolle in der Sektorkopplung spielen könnten (z.B. die

elektrochemische CO2-Reduktion zu Plattformchemikalien), effektiv experimentell untersucht werden

können.