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Nanostrukturierte Elektroden

An der FAU Erlangen-Nürnberg sollen nanostrukturierte Elektroden mit erhöhter spezifischer Oberfläche erzeugt, untersucht und angewendet werden. Die Eloxierung von Aluminium, ein industrielles Verfahren, soll dazu benutzt werden, um eine genau einstellbare Porosität zu erzeugen. Auf die poröse Struktur wird dann der Katalysator entweder mit der Atomlagenabscheidung oder mit nasschemischen Verfahren (insbesondere der galvanischen Abscheidung) aufgebracht. Die erhöhte Elektrodenoberfläche soll der Steigerung der zu erreichenden Stromdichten, und damit Leistungsdichten, der VLRFB dienen.

Es soll zunächst der Zusammenhang zwischen Oberflächenbeschaffenheit der Elektrode und Stromstärke von elektrochemischen Reaktionen grundsätzlich untersucht werden. Diese Untersuchung wird an flachen Elektroden erfolgen, die als Modellsystem mit extrem genau einstellbaren geometrischen Parametern dienen. Sowohl der Durchmesser als auch die Länge von parallel zueinander angeordneten zylindrischen Nanoporen werden systematisch variiert und die elektrische Stromstärke in Abhängigkeit davon vermessen.

Danach soll eine Methode zur Präparation von kontrollierten Nanoporen auf technisch anwendbaren Substraten entwickelt werden. Die Parameter der Eloxierung, der galvanischen Abscheidung, sowie der Atomlagenabscheidung werden an nicht-planare, elektrisch leitende Substrate (Gitter, Filze) angepasst. Es werden optimierte Arbeitsparameter ausgewählt, welche eine möglichst hohe Kontrolle und Homogenität der Geometrie (Porengröße, Schichtdicke) unter Betrachtung der Einschränkungen aufgrund der mikroskopischen Wärme- sowie Massentransportphänomene erzielt.

Die optimierten Materialsysteme und Verfahren aus allen anderen Teilprojekten werden letztlich für die Erzeugung von Bauteilen für den Prototyp verwendet. Das an der HAW Hamburg als optimal definierte Substratmaterial wird mit den an der FAU entwickelten Methoden strukturiert und mit dem besten Katalysator aus der RWTH Aachen beschichtet. Dabei wird die notwendige Kompatibilität mit den Membranen (FumaTech), mit dem Extrusionsverfahren (Uniwell) sowie mit den Elektrolyten (Uni Hamburg) berücksichtigt.

Die Bildrechte wurden freundlicherweise eingeräumt von J. Gemmer, Y. Hinrichsen, A. Abel, J. Bachmann, J. Catal. 2012, 290, 220-224; copyright Elsevier

Aktuelle Publikationen
Y. Gendel, H. Roth, A. Rommerskirchen, O. David, M. Wessling

A Microtubular All CNT Gas Diffusion Electrode

Electrochemistry Communications, Volume 46, September 2014, Pages 44-47
O. David, Y. Gendel, M. Wessling

Tubular Macro-porous Titanium Membranes

Journal of Membrane Science, Volume 461, 1 July 2014, Pages 139-145
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