Nanostrukturierte Bimetall/Kohlenstoff-Trägerkatalysatoren für die Sauerstoffreduktion an der PEMFC- und DMFC-Kathode

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In diesem Vorhaben werden neuartige Bimetall-Kohlenstoff-Trägerkatalysatoren für die Kathodenreaktionsschicht der PEM-Brennstoffzelle synthetisiert und mit Hilfe physikalischer sowie elektrochemischer Messmethoden umfassend und detailliert charakterisiert. Ziel ist es, die Aktivität und Selektivität für die Sauerstoffreduktion im Vergleich zum konventionellen System Platin/Vulcan zu steigern, den Stofftransport in der Reaktionsschicht zu verbessern und die Korrosionsbeständigkeit der bimetallischen Katalysatoren zu erhöhen. Erreicht werden soll dies durch neuartige Kohlenstoffmaterialien mit besonderen texturellen und elektronischen Eigenschaften als Katalysatorträger sowie optimierte Präparationsverfahren für nanostrukturierte bimetallische Katalysatoren vom Typ Pt-M, mit M = Co, Cr, Ni, Ti. Mit solchen Systemen wurden bereits geringere Überspannungen für die Sauerstoffreduktion im Vergleich zum reinen Pt nachgewiesen. Auch haben Untersuchungen an Modellelektroden, wie Pt-Ni, schon eine höhere Selektivität für die Sauerstoffreduktion in Gegenwart von Methanol gezeigt. Allerdings sind die Zusammenhänge bei weitem noch nicht verstanden, so dass je nach Pt:MMassenverhältnis und Präparationsmethode unterschiedliche elektrochemische Aktivitäten für die Sauerstoffreduktion beobachtet werden. Zudem weisen die bimetallischen Systeme noch unzureichende chemische Stabilität auf.