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. Es wurde eine Polymer/Metallsalz‐Sprühsynthesetechnik als einfache und skalierbare Methode zur Herstellung von Multimetall‐Katalysatorpulvern und Elektroden auf Ni‐Schaumbasis entwickelt. 11 verschiedene Multimetallkatalysatorpulver wurden charakterisiert und im Hinblick auf die Sauerstoffentwicklungsreaktion untersucht. CoNiFeMoCr‐modifizierte Ni‐Schaum‐Elektroden wurden für die Wasserspaltung in MEA‐Modellelektrolyseuren bis zu Stromdichten von 3 A cm−2 untersucht.