Neue Kathodenkatalysatoren für PEM-Brennstoffzellen durch Aufklärung von Beziehungen zwischen Struktur und katalytischem Verhalten

通过阐明结构与催化行为之间的关系，用于质子交换膜燃料电池的新型阴极催化剂

• 批准号: 32685606
• 负责人: Professor Dr. Michael Bron
• 金额: --
• 依托单位: Lehrstuhl für Technische Chemie
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2006-12-31 至 2011-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/32685606?language=en
• 关键词: Neue; Kathodenkatalysatoren; PEM; Brennstoffzellen; durch

Eine nachhaltige Verbesserung von Elektrokatalysatoren für die Sauerstoffreduktion gilt als Meilenstein auf dem Weg zur Kommerzialisierung von Niedertemperatur- Brennstoffzellen. Besondere Bedeutung hat neben der Steigerung der Aktivität auch die Langzeitstabilität der Katalysatoren unter anwendungsrelevanten Bedingungen. Ein Verständnis der Prozesse, die zu einer Degradierung und damit zum Aktivitätsverlust der Kathodenkatalysatoren führen, ist daher unabdingbar. Diese Prozesse können z.B. seien: Leaching von Legierungskatalysatoren, Partikelwachstum und Oxidation der Katalysatoren.Das Vorhaben verfolgt das Ziel, auf der Grundlage möglichst betriebsnah gewonnener Information über Veränderungen von Struktur und elektronischem Zustand der aktiven Elemente im Laufe der Nutzung verbesserte Sauerstoffreduktionskatalysatoren für Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen zu entwickeln. Als Hauptmethode zur strukturellen Untersuchung dient die Röntgenabsorptionsspektroskopie, wobei zur Erhebung der Daten eine neuartige operando-Umgebung aufgebaut wird, die es gestattet, XAFS-Spektren von Kathoden - oder Anodenkatalysatoren einer arbeitenden Einzelzelle getrennt voneinander mit Fluoreszenzdetektion zu messen. Unterstützend werden XAFS (in kontrollierter Atmosphäre), die Photoelektronenspektroskopie (XPS, auch unter Variation der Anregungsenergie, UPS), die Ionenstreuspektroskopie, temperaturprogrammierte Oxidation und Reduktion sowie Chemisorptionsmethoden eingesetzt. Die Untersuchungen konzentrieren sich zunächst auf bekannte Legierungskatalysatoren, Pt-Me/C (für diesen Antrag: Me = Cr, Co, Ni, prinzipiell sind weitere Übergangsmetalle möglich). Es sollen hier Korrelationen zwischen Struktur, elektrokatalytischer Aktivität und Alterungsverhalten erarbeitet werden. Auf Grundlage dieser Korrelationen sollen neue Strategien gegen die Desaktivierung umgesetzt werden, wobei vor allem neuartige Kern-Schale-Katalysatoren entwickelt werden sollen, die eine im Vergleich zu den bekannten Pt- und Pt-Legierungs-Katalysatoren erhöhte Aktivität und Stabilität versprechen.

Eine nachhaltige Verbesserung von Elektrokatalysatoren für die Sauerstoffreduktion gilt als Meilenstein auf dem Weg zur Kommerzialisierung von Niedertemperatur- Brennstoffzellen.在此基础上，积极性的控制也使Katalysatoren的长期稳定性下降。一个过程的理解，即一个降解过程和一个破坏过程的过程，是不可能的。这是一个很好的例子。Seien：Leaching von Legierungskatalysatoren，Partikelwachstum und Oxidation der Katalysatoren.Das Vorhaben verfolgt das Ziel，auf der Grundlage möglichst betriebsnah gewonnener Information über Veränderungen von Struktur und elektronischem Zustand der aktiven Elemente im Laufe der Nutzung verbesserte Sauerstoffreduktionskatalysatoren für Polymektrolyt-Brennstoffzellen zu entwickeln.采用结构化的主要方法来研究吸收光谱，在测量一个中性操作的数据时，XAFS光谱由阴极或阳极分解产生，并通过测量得到。通过韦尔登（在控制气氛中）、XPS（也可在UPS下进行）、离子注入光谱、程序升温氧化和还原等化学吸附方法的研究。Die Untersuchungen konzentrieren sich zunächst auf bekannte Legierungskatalysatoren，Pt-Me/C（für diesen Antrag：Me = Cr，Co，Ni，prinzipiell sind weitere Übergangsmetalle möglich）.这是一个复杂的结构、电催化剂活性和交替韦尔登过程。在基本关系中，必须重新考虑韦尔登的活性和稳定性，因为所有中性的Kern-Schale-Katalysatoren韦尔登都必须重新考虑，因此，Pt-和Pt-Legierungs-Katalysatoren的活性和稳定性都必须得到提高。