Gollasch, Marius (2024) Functionally graded anode catalyst layers for PEM water electrolysis. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

Die Abhängigkeit von teuren und seltenen Ir-Katalysatoren behindert die großtechnische Einführung der PEM Wasserelektrolyse. Ansätze zur Erhöhung der Aktivität und der Senkung der erforderlichen Beladung der Katalysatorschicht können dieses Problem lösen. Hier werden verschiedene Synthesen von geträgerten Ir Katalysatoren verglichen und bewertet und dann in Anodenkatalysatorschichten mit Gradientenaufbau verwendet. Diese Schichten setzen sich aus mehreren Teilschichten zusammen, um die Auswirkungen des Gradienten-Designs auf die Leistung der Elektrolysezelle und die Möglichkeit einer insgesamt geringeren Ir-Beladung zu bewerten. Die Gradienten werden mit einer variablen Beladung von Ir-Partikeln auf dem Träger und damit der Ir-Beladung sowie einem variablen Ionomergehalt entlang der Dicke der Katalysatorschicht hergestellt. Umfassende elektrochemische Charakterisierungen ergaben vielversprechende Effekte und eine verbesserte Leistung für beide Varianten des Gradienten-Designs.

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Funktionell gradiierte Anoden-Katalysatorschichten für die PEM Wasser-Elektrolyse

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The dependence on expensive and scarce Ir catalysts hinder the large-scale adoption of proton-exchange membrane water electrolysis and approaches to increase the catalysts activity and lower the required loading in the catalyst layer can alleviate this challenge. Here, different synthesis methods to produce supported Ir-based catalysts are evaluated and compared and then used in gradient design anode catalyst layers. These layers are composed of several sublayers to assess the effect of a gradient design on the performance of the electrolyzer cell and the possibility of an overall reduced Ir loading. The gradients are produced with a variable loading of Ir particles and thus the Ir loading and a variable ionomer content along the thickness of the catalyst layer. Extensive electrochemical characterization disclosed promising effects and an improved performance for both variants of the gradient design.

Item Type:	Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords:	Wasserelektrolyse, Iridium-Katalysator, Katalysatorschicht, Neigung
Subjects:	Science and mathematics > Chemistry
Divisions:	Faculty of Mathematics and Science > Department of Chemistry (IfC)
Date Deposited:	11 Jan 2024 13:47
Last Modified:	11 Jan 2024 13:47
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/6038
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-61195
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