Verbundvorhaben DURALYS: Untersuchung und Entwicklung von skalierbaren, leistungsstarken und langlebigen Katalysatoren auf Basis kostengünstiger und reichlich vorhandener Materialien für AEMEL

Gegenstand dieses Teilprojekts ist die Erforschung und Entwicklung von HER- und OER-Elektrokatalysatoren für AEMEL, die die folgenden Anforderungen erfüllen: Skalierbarkeit, niedrige Kosten und frei von kritischen Rohstoffen, Haltbarkeit und hohe Leistung bei Einbau in eine MEA. Um diese Herausforderung zu bewältigen, werden in AP1 HER- und OER-Elektrokatalysatoren auf Basis nanostrukturierter NiMo-Legierungen bzw. NiFeX-Schichtdoppelhydroxide (X=V und Mo) synthetisiert. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Kontrolle ihrer Porosität und Kristallinität, um ihre morphologische und kompositorische Stabilität zu verbessern. Die Katalysatoren werden in AP2 umfassend durch physikochemische Ex-situ-Methoden charakterisiert. In diesem AP werden Vorabtests ihrer katalytischen Aktivität und Stabilität unter Verwendung rotierender Scheibenelektroden (RDE) und poröser Elektrodenhalbzellen bei unterschiedlichen Temperaturen und höheren Stromdichten durchgeführt, um die Lücke zwischen RDE- und MEA-Bedingungen zu schließen. Die leistungsstärksten Katalysatoren werden schließlich in AP4 in einer kleinen AEMEL-Zelle (5 cm2) getestet, um ihre Zellleistung und Haltbarkeit zu bewerten. Dazu werden die Elektrokatalysatoren in Katalysatorschichten verarbeitet, wobei die katalysatorspezifischen Tintenrezepturen optimiert werden. In diesem AP werden ausgewählte MEAs auch "in situ" und "in operando" mit Röntgenmethoden, nämlich Röntgenabsorptionsspektroskopie und Röntgenstreuung, untersucht, indem eine selbstgebaute AEMEL-Zelle verwendet wird, die an der TUB entwickelt und hergestellt wurde. Dies wird Einblicke in die Elektrokatalysatoren bei der Integration in eine MEA während des Betriebs liefern.