Elektrodenmaterial für BrennstoffzellenNanokomposite als Katalysatoren für Brennstoffzellen

Eine wichtige Aufgabe bezüglich der Effizienzsteigerung von Brennstoffzellen stellt die Optimierung der verwendeten Katalysatorsysteme dar. Die CAN GmbH beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung nanostrukturierter Komposit-elektroden. Dazu stehen verschiedene qualitativ hochwertige platin- und palladiumbasierte Nanopartikel zur Verfügung. Diese können gezielt und kontrolliert an Kohlenstoff-nanoröhren angelagert werden. Zusätzlich besteht die Möglichkeit Kohlenstoffnanoröhren auf geeigneten Substraten in gerichteten Strukturen mit großen Oberflächen herzustellen.

Die Herstellung von Katalysatorsystemen mit einer erhöhten katalytischen Aktivität für die direkte Methanol-Brennstoffzelle ist von großem Interesse. Zu den Kernaufgaben bei der Weiterentwicklung von Katalysatoren zählt die Dispersion des Katalysators auf einem geeigneten Trägermaterial, das eine gute Verfügbarkeit der Katalysatoroberfläche sowie eine hohe Austauschstromdichte gewährleistet. Hierzu sollen die Eigenschaften von Kohlenstoffnanoröhren als Trägermaterial mit denen von Nanopartikeln kombiniert werden. Ihre hohe elektrische Leitfähigkeit sowie chemische und thermische Stabilität machen Kohlenstoffnanoröhren zu einem idealen Trägermaterial.

In Brennstoffzellen werden Platin oder Palladium als Katalysatoren verwendet. Legierungen mit Übergangsmetallen weisen eine erhöhte katalytische Aktivität auf. Nanopartikel eignen sich auf Grund ihres großen Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnisses hervorragend als Katalysatoren. Die Verfügbarkeit der Katalysatorpartikel ist optimal gewährleistet, wenn sich die Partikel direkt auf der Oberfläche eines offenen Kohlenstoffnanoröhren-Netzwerkes befinden. In diesem Fall werden Partikelagglomeration und die Einlagerung von Partikeln in Poren verhindert, sowie eine widerstandsarme Ableitung der Elektronen gewährleistet. Sind diese Nanopartikel-Kohlenstoffnanoröhren-Komposite direkt an ein leitendes Substrat gekoppelt, ist der Elektronenstrom optimal und es können verbesserte katalytische Eigenschaften für den Gebrauch in direkten Methanol-Brennstoffzellen erzielt werden.

Die CAN GmbH verfügt über umfangreiche Möglichkeiten zur

  • Synthese verschiedener katalytisch aktiver Nanopartikel
  • Herstellung von Kohlenstoffnanoröhren-Kompositelektroden
  • Kontrollierten Anlagerung von Nanopartikeln an Kohlenstoff- nanoröhren
  • Vielseitigen Charakterisierung

Diese Kompositelektroden gewährleisten auf Grund der offenen Struktur einen optimalen Stofftransport der Reaktanden zur Katalysator-oberfläche sowie einen hohe Stromaustauschdichte über den guten Kontakt der Katalysatorpartikel und den Kohlenstoffnanoröhren direkt in die Elektrode.

Dr. Christoph Gimmler

Dr. Christoph Gimmler

Technisches Datenblatt

Catalyst Materials