ISBN 9783843931588

978-3-8439-3158-8, Reihe Verfahrenstechnik

Andreas Köppen
Kohlenstoffbasierte Sauerstoffverzehrkathoden für die Chlor-Alkali-Elektrolyse

187 Seiten, Dissertation Technische Universität Clausthal (2017), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

In dieser Arbeit werden Ergebnisse von kohlenstoffbasierten Sauerstoffverzehrkathoden (SVKs) vorgestellt, die in der Chlor-Alkali-Elektrolyse eingesetzt wurden. Als Materialien wurden stickstoffdotierte Kohlenstoffnanoröhrchen (NCNTs) und reine Kohlenstoffnanoröhrchen (CNTs) verwendet. Zusätzlich wurde überprüft, ob durch die Abscheidung von Silber-Nanopartikeln auf sowohl CNTs als auch NCNTs eine Steigerung der elektrokatalytischen Aktivität möglich ist. Die SVKs wurden über ein Sprühverfahren hergestellt und neben den elektrochemischen Messungen in einer Halb- und Elektrolysezelle noch mehreren physikalischen Charakterisierungen unterzogen.

Im Vergleich zu den aktuell in der Industrie eingesetzten Silber-SVKs konnte die Beladung von 150 mg/cm² auf 8 mg/cm² reduziert werden. Trotz dieser drastischen Reduktion des Katalysatormaterials lieferten die kohlenstoffbasierten Elektroden eine im Vergleich zur Ag-SVK nur geringfügig höhere Elektrolyse-Zellspannung.

Neben den elektrochemischen und physikalischen Messungen wurde ein mathematisches Modell für Ag-SVKs, das die Überspannung in Abhängigkeit von der Stromdichte simuliert, durch Änderung der elektrodenspezifischen Parameter auf kohlenstoffbasierte Elektroden angepasst.