Elementary reaction steps in C1 electrooxidation

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Die Elektrooxidation der C1-Moleküle Methanol, Formaldehyd und Ameisensäure hat wegen möglicher Anwendungen in Direktoxidations-Brennstoffzellen erhebliches Interesse erregt. Dieses Projekt zielt auf ein fundamentales Verständnis der elementaren Reaktionsschritte während der Oxidationsreaktion ab, die trotz zahlloser Untersuchungen bisher ungeklärt sind. Dies soll durch systematische spektro-elektrochemische Untersuchungen und eine enge Wechselwirkung zwischen Theorie (P5) und Experiment erreicht werden, wobei die Theorie auch messbare Größen vorhersagen soll, anhand derer experimentell zwischen verschiedenen Reaktionsmechanismen unterschieden werden kann. Adsorbierte Reaktionszwischenprodukte (RI), neben adsorbiertem CO und Formiaten, sollen durch hochempfindliche in situ-IR-Spektroskopie in abgeschwächter Totalreflektion (ATR-FTIRS) identifiziert werden. Weitere mechanistische Information soll von Kinetischen Isotopeneffekten in definierten Reaktionsschritten abgeleitet werden, z. B. während des Auf-/Abbaus adsorbierter RIs. Diese sollen in zeitaufgelösten ATR-FTIRS or DEMS (differential electrochemical mass spectrometry) Messungen bestimmt werden, z. B. nach Wechsel zwischen isotopenmarkierten Reaktanten oder von Reaktant-freiem zu Reaktant-enthaltendem Elektrolyten, und mit Trends in berechneten Aktivitäten verglichen werden. Entsprechend soll der Effekt von Reaktionsparametern (Potential, Temperatur) auf die Kinetik dieser Reaktionsschritte ausgewertet werden.