Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005 - lamp.tugraz.at

L22: Li-Ionen-Batterien und alkalische Brennstoffzellen
Kohlenstoff-Nanofaser-basierte
Schichten in Brennstoffzellen
Aufgrund der Entwicklungen im Bereich der fossilen
Brennstoffe versucht die Forschung Schwerpunkte
in der Diversifikation der primären Energieressourcen
zu setzen. Einen Schwerpunkt bildet
die Weiterentwicklung von Brennstoffzellen. Alkalische
Brennstoffzellen mit Kathoden bestehend
aus Silber- oder Platin-beschichteten Kohlenstoff-
Nanofasern (carbon nanofibres, CNFs) bekommen
zunehmend Bedeutung als Alternativen zu den
bekannten Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzellen,
da z.B. Silber ausgezeichnete Katalysatoreigenschaften
bei der Sauerstoff-Reduktion aufweist.
Der Einsatz von CNFs in der Brennstoffzellen-Technologie
wird vorwiegend durch die einzigartigen
strukturellen und elektrischen Eigenschaften der
CNFs bestimmt.
Im vorliegenden Fall wurden CNFs mit einem
mittleren Durchmesser von 150 nm (s. Abb. 3)
als Pt-Katalysator-Trägermaterial für Kathoden in
alkalischen Brennstoffzellen verwendet und die
metallbeschichteten CNFs im Rasterelektronenmikroskop
(REM) untersucht. Die Ergebnisse im
REM zeigen, dass im Falle der Pt-Abscheidung die
abgeschiedenen Metallpartikel (geschätzter Durchmesser
~10 nm) über große Bereiche ungleichmäßig
verteilt sind und auch dazu tendieren, sich
zu Agglomeraten zusammenzulagern (s. Abb. 4).
Daher führt die Abscheidung einer größeren Menge
von Pt nicht notwendigerweise zu einer größeren
Katalysatoroberfläche und – wie experimentell
entsprechend nachgewiesen – auch nicht zu einer
verbesserten Performance der entsprechenden
Kathoden (s. [1]).
Abbildung 3:
REM-Bild von Kohlenstoff-Nanofasern
(CNFs): Rohmaterial mit unterschiedlichen
Durchmessern (Mittelwert
150 nm).
Abbildung 4: REM-Bild von CNFs mit 30
Gewichts % Pt; die Partikel haben einen
Durchmesser von ca. 10 nm und neigen
zur Agglomeration.
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Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005