Projektbeschreibung
Zusammenhang Struktur-Stabilität bei Elektrokatalysatoren auf atomarer Ebene aufklären
Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien könnten die Basis des Übergangs zu einer sauberen und CO2-armen Energiewirtschaft bilden. Die Wasserelektrolyse ist eine umweltfreundliche Methode zur Erzeugung von Wasserstoff. Wirkungsgrad und Wettbewerbsfähigkeit dieses Prozesses hängen vom Einsatz hochstabiler Elektrokatalysatoren ab. Die schwache Stabilität der Elektrokatalysatoren in Verbindung mit ihrem seltenen Vorkommen und ihrer ungleichmäßigen geografischen Verteilung stellt ein Hindernis für nachhaltigere Verfahren zur Speicherung und Erzeugung von Strom dar. Das EU-finanzierte Projekt 123STABLE hat zum Ziel, den Zusammenhang zwischen der Struktur und der Stabilität der an elektrochemischen Reaktionen beteiligten Katalysatoren besser zu verstehen. Hochsensitive Ansätze bis in den Pikogrammbereich in Kombination mit subatomarer Mikroskopie versprechen Einblicke in die Korrosion und Umstrukturierung von Edelmetallen in elektrochemischen Umgebungen auf atomarer Ebene.
Ziel
In the last decades, significant progress has been made on understanding and controlling solid/liquid electrochemical interfaces at atomic levels. As the principles guiding the activity of electrochemical reactions are quite well established (structure-activity relationships), the fundamentals of stability are still poorly understood (structure-stability relationships). 123STABLE proposes to employ (1) identical location, (2) online monitoring and (3) modeling of noble metals based nanoparticles changes with the state-of-the-art electron microscopy equipment and online dissolution and evolution analytics using electrochemical flow cell coupled to online mass spectrometers. Projects unique methodology approach with picogram sensitivity levels, in combination with sub-atomic scale microscopy insights and simulations, promises novel atomistic insights into the corrosion and reconstruction of noble metals in electrochemical environments. This unique approach is based on observations of the same nanoparticles before and after electrochemical treatment where weak and stable atomic features and events can be recognized, followed, understood and finally utilized. Upon (1) doping, (2) decoration and/or (3) other synthetic modification of nanoparticles like a change in size and shape further stabilization is envisioned. For instance, blockage of nanoparticle vulnerable defected sites like steps or kinks by more noble metal could stop or significantly slow down their degradation.
The 123STABLE project will feature platinum- and iridium-based nanostructures as a model system to introduce a unique “123” approach, as they still possess the best electrocatalytic properties for the future electrification of society through the Hydrogen economy. However, their electrochemical stability is still not sufficient. Coupled with the fact that their supply is hindered by extremely scarce, rare and uneven geological distribution, the increase in their stability is of immense importance.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
1000 Ljubljana
Slowenien