Transition metal carbide core-platinum shell oxygen reduction catalysts

Abstract

Im Transport- und Verkehrssektor steigt der Kohlenstoffdioxidausstoß stetig an. Zur Minderung der Emmisionen wird die Brennstoffzelle als Alternative zum Verbrennungsmotor diskutiert. Das größte Hindernis sind hierbei die hohen Kosten des Platinelektrokatalysators. Das Kern-Schale-Konzept zielt darauf, das teure Platin auf eine wenige atomlagendicke Hülle, welche von einem unedlen Kern getragen wird, zu reduzieren. In der vorliegenden Dissertation werden Übergangsmetallkarbide als Kerne evaluiert. Ihre elektrochemischen Eigenschaften und Stabilität während der elektrochemischen Sauerstoffreduktionsreaktion werden untersucht. Es wurde gezeigt, dass diese Materialien unter den gegebenen Umständen oxidieren. Für einen stabilen Betrieb werden Partikel mit einer homogenen, lückenlosen Platinschale oder passivierende Kerne benötigt. Dieser Ansatz wurde mittels eines 2D-Modellkatalysators "Pt/TiC" erfolgreich gezeigt und anschließend mit einem TaC-Kern in die nanopartikuläre Ebene überführt