Katalysatordesign für die Sauerstoff-Redoxreaktionen in PEM-Elektrolyseuren und reversiblen Brennstoffzellen

Die Transformation des Energiesystems hin zu einer klimaneutralen Versorgung erfordert leistungsfähige und zugleich ressourceneffiziente Technologien zur Erzeugung und Nutzung von Wasserstoff. Protonen-Austauschmembran-Elektrolyseure sowie reversible Brennstoffzellen gelten dabei als zentrale Bausteine, sind jedoch bislang stark vom Einsatz kritischer Rohstoffe wie Iridium und Platin abhängig. Insbesondere die Sauerstoffreaktionen stellen hohe Anforderungen an Aktivität, Stabilität und Materialeinsatz. Die vorliegende Dissertation befasst sich mit dem Design und der elektrochemischen Bewertung neuartiger Katalysator-Träger-Systeme für Sauerstoffentwicklungs- und Sauerstoffreduktionsreaktionen. Untersucht werden elektrisch leitfähige Metalloxid-Trägermaterialien wie Antimon-dotiertes Zinnoxid, Titan-Suboxide und Niob-dotiertes Titanoxid, auf denen Iridium- und Platinkatalysatoren abgeschieden wurden. Durch die gezielte Variation von Syntheseparametern und umfassende elektrochemische Untersuchungen werden Struktur-Eigenschafts-Beziehungen und Strategien zur Reduktion des Edelmetalleinsatzes bei gleichzeitiger Steigerung der Leistungsfähigkeit aufgezeigt.