1. Oberflächenmodifizierung von Kohlenstoffmaterialien durch Pyrolyse phosphorhaltiger Ionischer Flüssigkeiten für Brennstoffzellenanwendungen
- Author
-
Severin, Angelo Alessandro
- Abstract
Elektrochemische Systeme wie Brennstoffzellen sind Schlüsseltechnologien, die zur nachhal-tigen Gesellschaft beitragen. Die kommerzielle Nutzung ist durch hohe Kosten sowie niedrige Langlebigkeit und Leistung limitiert. Phosphorhaltige Kohlenstoffe können als Trägermaterial für Edelmetallkatalysatoren dienen, um Leistung und Haltbarkeit von Kathoden im Brenn-stoffzellenbetrieb zu erhöhen. Eine Nassimprägnierung von Kohlenstoffen mit Ionischen Flüs-sigkeiten und anschließender Pyrolyse bei 400°C erzeugte homogen verteilte PO3- und PO4-artige Phosphorspezies mit Phosphorgehältern von bis zu 3,0 Gew. %. Brennstoffzellentests offenbarten, dass geringe Mengen Phosphor positive Effekte auf Schlüsseleigenschaften von phosphordotierten Proben haben. Dazu zählen erhöhte Leistung und Haltbarkeit sowie signifi-kant verringerte Ladungswiderstände an der Kathode. Die Aktivität der Sauerstoffredukti-onsreaktion konnte ebenfalls erhöht werden, ohne die Morphologie und Geometrie der Sub-strate zu beeinflussen. Aufgrund veränderter Bindungslängen, Atomradien und Elektronega-tivität von Phosphor erfolgt eine Modifizirung der Oberflächenzusammensetzung, welche die Beobachtungen erklärt. Ionische Flüssigkeiten konnten erfolgreich als Imprägnierungsreagenz für die Herstellung von heteroatomdotierten Kohlenstoffen genutzt werden, der Prozess ist auf verschiedenste Kohlenstoffsubstrate anwendbar. Die Verbesserung verschiedener Schlüs-seleigenschaften kann bestehende Mängel entweder mildern oder ausgleichen.
- Published
- 2023