Heterogene Elektrokatalysatoren

Dr. Annette-Enrica Surkus

Im Zusammenhang mit der Nutzung regenerativer Energiequellen und der Speicherung von Überschussstrom rücken elektrochemische Technologien verstärkt in den Fokus von Forschung, Industrie und Politik. Vor diesem Hintergrund werden von uns zunehmend Projekte zur Entwicklung aktiver heterogener, möglichst edelmetallfreier Elektrokatalysatoren bearbeitet; ursprünglich gefördert durch die AiF und das Wirtschaftsministerium des Landes Mecklenburg-Vorpommern mit Beteiligung regionaler KMUs, in der Folge auch in Zusammenarbeit mit der Industrie (Evonik Industries, Siemens Energy AG) finanziert durch das BMBF (z.B. Kopernikus, H2Giga) bzw. mit internationaler Beteiligung (CADIAC). Dazu gehören die Entwicklung von elektrokatalytisch aktiven Materialien für die Sauerstoff­reduktionsreduktion (ORR) in der Brennstoffzelle sowie für die Wasserstofferzeugung (HER) und die Sauerstofferzeugung (OER) in der alkalischen und sauren Wasserelektrolyse. Zum Beispiel gelang im Projekt SusHy die Entwicklung eines hochaktiven Oxidationskatalysators für die alkalische Wasserelektrolyse [1,2]. Darüber hinaus entwickeln und testen wir „Solid Oxide“-Komposite als Kathodenmaterial für die „Solid State Ammonia Synthesis“ (SSAS), bei der zwischen 400 und 600°C Stickstoff elektrochemisch zu Ammoniak reduziert wird (WIR!-Campfire). Als energierelevantes Thema interessiert uns auch die elektrochemische CO₂-Reduktion (eCO₂RR) an heterogenen Elektrodenmaterialien. Gegenstand unserer derzeitigen Arbeiten auf dem Gebiet ist die Entwicklung von Materialien, die an der Kathode trotz der Anwesenheit von Wasser bevorzugt CO₂ zu C₂₊ Produkten reduzieren.

Die von uns entwickelten Materialien, wie z.B. die in der Abbildung dargestellten Chitosan-basierten Gele (von links nach rechts belegt mit: Mn, Fe, Cu, Ni, Co), werden in Zusammenarbeit mit dem Servicebereich Analytik des LIKAT, z.B. durch REM- und TEM-Aufnahmen (siehe Abbildung) umfassend charakterisiert.