Skalierbare Synthese von Multi‐Metall‐Elektrokatalysatorpulvern und ‐elektroden und ihre Anwendung für die Sauerstoffentwicklung und Wasserspaltung

Multimetall-Elektrokatalysatoren bieten nahezu unbegrenzte katalytische Möglichkeiten, die sich aus synergistischen Elementwechselwirkungen ergeben. Wir schlagen eine Polymer/Metallsalz-Sprühtechnik vor, die leicht angepasst werden kann, um eine große Vielfalt von Multimetall-Katalysatormaterialien mit unterschiedlicher Zusammensetzung herzustellen. Um dies zu demonstrieren, wurden 11 Katalysatoren synthetisiert, charakterisiert und für die Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) untersucht. Weitere Untersuchungen des aktivsten OER-Katalysators, nämlich CoNiFeMoCr, ergaben eine polykristalline Struktur, und Operando-Raman-Messungen deuten darauf hin, dass mehrere aktive Zentren an der Reaktion beteiligt sind. Darüber hinaus wurden auf Ni-Schaum basierende CoNiFeMoCr-Elektroden entwickelt und für die Wasserspaltung in Durchflusselektrolysezellen mit Elektrolytspalten und in “zero-gap” Membran-Elektroden-Anordnungen (MEA) eingesetzt. Die alkalischen MEA-Elektrolyseure erreichten bis zu 3 A cm−2, und 24-Stunden-Messungen zeigten keinen Verlust der Stromdichte von 1 A cm−2.