Institut für Chemische Technologien und Analytik (Elektrochemie)
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Kinetik und Polarisationswiderstand der elektrochemischen Sauerstoffreduktion an Oxiden: Rolle der Materialzusammensetzung und Oberflächenchemie

Elektrochemischer Sauerstoffaustausch an Oxiden (als Sauerstoffreduktion oder Sauerstoffausbau) ist eine der wichtigsten Reaktionen der gesamten Festkörperelektrochemie, sowohl wegen ihrer grundlegenden Bedeutung als Modellreaktion, als auch aufgrund ihrer Relevanz in Brennstoffzellen (SOFCs), Elektrolysezellen (SOECs), Membranreaktoren, Sensoren, Katalyse, usw. Speziell in Brennstoffzellen oder Elektrolysezellen ist der Polarisationswiderstand durch diese Reaktion von entscheidender Bedeutung für den Wirkungsgrad der Zellen. Trotz weltweiter Forschungsanstrengungen sind weiterhin viele Fragen wie die nach dem ratenbestimmenden Schritt der Sauerstoffreduktion an Oxidelektroden offen. Eng damit verbunden ist die Frage nach dem Zusammenhang zwischen Polarisationsverhalten und der exakten Oberflächenchemie der Elektroden (z.B. bei dotiertem LaCoO3 = LSC). Mit Mikroelektroden, Impedanzspektroskopie, Strom-Spannungs-Messungen und einer Reihe von analytischen Untersuchungen bei Forschungspartnern (z.B. SIMS, ICP-OES, AES, XPS) können wir mit einer sehr breiten Palette von Methoden wichtige Erkenntnisse zur Lösung solcher Fragen beitragen. Beispielhaft zeigen die Bilder Mikroelektroden verschiedener Größe und eine erstmals in dieser Form durchgeführte quantitative on-line Analyse der oberflächennahen Bereiche einer degradierten LSC Elektrode gemessen mit ICP-OES (PD Dr. A. Limbeck, TU Wien). In analoger Weise werden auch andere Elektrodenreaktionen wie die Wasserstoffoxidation und die Wasserelektrolyse untersucht. 

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