Optisches Hochdurchsatz-Screening nach sauerstoffreduzierenden Elektrodenkatalysatoren zur Anwendung in Brennstoffzellen

Abstract

Die Entwicklung einer fluoreszenzbasierten, elektrooptischen Hochdurchsatzscreening-methode erlaubte eine quantitative und parallele Erfassung der Aktivität von bis zu 60 Materialien bzgl. der Sauerstoffreduktionsreaktion (ORR) auf bildbasiertem Wege. Zur Auffindung neuer, sauerstoffreduzierender Materialien auf Mischoxidbasis wurde der Sol-Gel-Prozess angewandt. Die so erhaltenen Mischoxide wurden auf ihre Stabilität gegenüber Säuren mittels einer in dieser Arbeit entwickelten Prescreeningmethode getestet. Die Testung der Sauerstoffreduktionsaktivität der säurestabilen Mischoxide lieferte drei aktive Mischoxidsysteme. Zur Überprüfung der Stabilität der Mischoxide gegenüber elektro-chemischen Parametern, wie z.B. dem angelegten Potential, konnte durch die Verwendung eines eduktfreien Elektrolyten die elektrochemische Stabilität der Katalysatoren mittels einer fluoreszenzbasierten Hochdurchsatzmethode bestimmt werden. Die durch die Hochdurchsatz-messungen erhaltenen elektrochemischen Instabilitäten der Verbindungen konnten mittels ICP-MS Analyse des überstehenden Elektrolyten verifiziert werden.

A fluorescence-based, electrooptical image-based high throughput screening method was developed to detect the oxygen reduction activity of 60 materials in parallel. To discover new oxygen reducing materials based on mixed oxides the sol-gel process was used. The acid stability of the the synthesized mixed oxides was verified by a self-developed prescreening method. Activity tests of the oxygen reduction derived to three active mixed oxide systems. To verify the stability of the mixed oxides towards the applied potential, an educt free electrolyte was used in the fluorescence-based high throughput screening. The observed electrochemical instability of the catalysts was verified by ICP-MS analysis of the supernatant electrolyte.