Einzelprojekt
Kontrollierte Defektchemie fester Lösungen der Manganoxide für Wasserspaltung
Geldgeber: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt, ehemals: Bundesministerium für Bildung und Forschung
Laufzeit: 2015-2019
URL: https://foerderportal.bund.de/foekat/jsp/SucheAction.do?actionMode=view&fkz=03SF0503
Ausführliche Beschreibung:
Die elektrochemische Wasserspaltung stellt eine vielversprechende Möglichkeit der Energiespeicherung
und emissionsfreien Erzeugung von hochreinem Wasserstoff dar. Die Kernproblematik der Technologie
ist dabei die Suche nach geeigneten Katalysatormaterialien für die kinetisch gehemmte Sauerstoffentwicklung an der Anode (OER), bei der vier Elektronen pro Reaktionsschritt übertragen werden. Die Überwindung dieser kinetischen Barriere erfordert in der industriellen Anwendung eine Überspannung η von
600 mV - 800 mV gegenüber dem thermodynamischen Potential von 1,23 V. Eine Reduktion der Überspannung auf circa 300 mV (@ 10 mA·cm-2) kann durch den Einsatz von Edelmetallkatalysatoren wie
RuO2 und IrO2 erreicht werden, die jedoch neben ihrem hohen Preis eine teils unzureichende Stabilität in
den gängigen Elektrolyten aufweisen.1 Eine wirtschaftliche Alternative stellen hier binäre oder multinäre
Übergangsmetalloxide in alkalischem Medium dar, die sowohl niedrigere Überspannungen (MoOx/Ni3S2,
136 mV @ 10 mA·cm-2) als auch eine bessere Langzeitstabilität als Edelmetalloxide erreichen können.2
Ziel des BMBF-Verbundprojektes MANGAN ist es, manganbasierte Verbindungen als Katalysatoren für
die elektrochemische Wasserspaltung zu untersuchen und abschließend festzustellen, ob und unter welchen Rahmenbedingungen manganbasierte Katalysatoren die existierenden Edelmetallkatalysatoren ablösen könnten. Der Fokus des Projektes soll dabei weniger auf der Entwicklung kommerzieller, konkurrenzfähiger Katalysatoren, sondern auf dem tieferen Verständnis der Struktur-Funktions-Beziehung der potentiellen, manganbasierten Systeme liegen.
Die elektrochemische Wasserspaltung stellt eine vielversprechende Möglichkeit der Energiespeicherung
und emissionsfreien Erzeugung von hochreinem Wasserstoff dar. Die Kernproblematik der Technologie
ist dabei die Suche nach geeigneten Katalysatormaterialien für die kinetisch gehemmte Sauerstoffentwicklung an der Anode (OER), bei der vier Elektronen pro Reaktionsschritt übertragen werden. Die Überwindung dieser kinetischen Barriere erfordert in der industriellen Anwendung eine Überspannung η von
600 mV - 800 mV gegenüber dem thermodynamischen Potential von 1,23 V. Eine Reduktion der Überspannung auf circa 300 mV (@ 10 mA·cm-2) kann durch den Einsatz von Edelmetallkatalysatoren wie
RuO2 und IrO2 erreicht werden, die jedoch neben ihrem hohen Preis eine teils unzureichende Stabilität in
den gängigen Elektrolyten aufweisen.1 Eine wirtschaftliche Alternative stellen hier binäre oder multinäre
Übergangsmetalloxide in alkalischem Medium dar, die sowohl niedrigere Überspannungen (MoOx/Ni3S2,
136 mV @ 10 mA·cm-2) als auch eine bessere Langzeitstabilität als Edelmetalloxide erreichen können.2
Ziel des BMBF-Verbundprojektes MANGAN ist es, manganbasierte Verbindungen als Katalysatoren für
die elektrochemische Wasserspaltung zu untersuchen und abschließend festzustellen, ob und unter welchen Rahmenbedingungen manganbasierte Katalysatoren die existierenden Edelmetallkatalysatoren ablösen könnten. Der Fokus des Projektes soll dabei weniger auf der Entwicklung kommerzieller, konkurrenzfähiger Katalysatoren, sondern auf dem tieferen Verständnis der Struktur-Funktions-Beziehung der potentiellen, manganbasierten Systeme liegen.
