KorrZellKat - Korrosionsresistente Katalysator- und Trägermaterialien für Niedertemperatur PEM Brennstoffzellkathoden

Elektrochemische Energiespeicher sind sowohl für die Integration von erneuerbaren Energien sowie für eine stärker elektrifizierte Mobilität in Deutschland unverzichtbar. Dabei spielen neben Ionenbatterien wieder Wasserstoffbrennstoffzellen aufgrund ihrer kurzen Beladezeit und Reichweite eine immer stärkere Rolle. Dieses bilaterale Deutsch-Israelische Kooperationsprojekt erforscht neue Hochleistungsmaterialien, um die zwei vordringlichsten technisch-wissenschaftlichen Herausforderung der Niedertemperatur Polymer-membran-brennstoffzelltechnologien (PEMFCs), die Kosten und die Lebensdauer, zu lösen. Stand der heutigen Katalysator/Trägermaterialtechnik für die katalytische Reduktion von molekularem Sauerstoff zu Wasser (Oxygen reduction reaction, ORR) an PEMFC Kathoden sind Rußkohlenstoff-geträgerte Pt Nanopartikel mit hohen Metallbeladungen. Die Kohlenstoffträger sind unter den oxidativen Betriebsbedingungen solcher PEMFC Kathoden nicht stabil und begrenzen die Lebensdauer, die Platinbeladung trägt zu erhöhten Kosten bei. Das Gesamtziel dieses bilateralen Vorhabens ist zum einen die Entwicklung und das Verständnis von neuen Trägermaterialien mit stark verbessertem Korrosionsverhalten für den Einsatz in Pt-haltigen Sauerstoffkathoden. Zum anderen zielt das Gesamtprojekt auf die Entwicklung von Pt-freien ORR Kathodenkatalysatoren ab, die durch Einführung von nichtedlen Übergangsmetallzentren in die neuartigen korrosionsbeständigen Träger entstehen. Solche Pt-freien ORR Katalysatoren können direkt in Sauerstoffkathoden eingesetzt werden, oder können ebenso als katalytisch aktive Träger eingesetzt werden, und so die benötigte Restmenge an Pt stark erniedrigen.