Elektrolyse von Chlorwasserstoff in einem Polymerelektrolyt-Membranreaktor mit Sauerstoffverzehrkathode

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Im Rahmen des hier beantragten Projekts werden die reaktionstechnischen Grundlagen für einen neuen Prozess zur Elektrolyse von gasförmigem Chlorwasserstoff (HCl) in einem elektrochemischen Membranreaktor erarbeitet. Der Reaktor basiert auf einer Chlor entwickelnden Anode, einer Polymer-Elektrolyt-Membran (PEM) und einer Sauerstoff verzehrenden Kathode. Diese Komponenten werden im Projekt zuerst einzeln und dann im Verbund als Membran-Elektroden-Einheit (MEA) sowohl stromlos als auch unter frei wählbaren Elektrolysebedingungen in Testzellen charakterisiert. Besondere Aufmerksamkeit wird dabei dem Einfluss der Kinetik der elektrochemischen Reaktionen an Anode und Kathode sowie der Transportprozesse in der Membran geschenkt. Im Versuchsprogramm werden wesentliche Strukturparameter der MEA (Katalysatorbeladungen der Elektroden, Dicke der Elektrolyt-Membran, Dicke der Gasdiffusionsschichten etc.) variiert. Das experimentelle Programm wird durch die Entwicklung detaillierter mathematischer Modelle für die Katalysatorschichten, die Membran und das Gesamtsystem begleitet. Mit Hilfe dieser Modelle soll eine optimale Konfiguration für den elektrochemischen Membranreaktor ermittelt werden, die experimentell bestätig werden soll.