WikiDer > Gasdiffusionselektrode

Das Gasdiffusionselektrode (GDE) ist ein Elektrode mit einer Kombination aus fester, flüssiger und gasförmiger Phasengrenze und einem elektrisch leitfähigen Katalysator unterstützen elektrochemisch Reaktion zwischen flüssiger und gasförmiger Phase.^[1]

Prinzip

GDEs werden verwendet in Brennstoffzellen, bei welchem Sauerstoff und Wasserstoff reagiert an den Gasdiffusionselektroden zu Wasser, wo die chemische Energie wird umgewandelt in elektrische Energie. Normalerweise wird der Katalysator in einem porösen Film gelöst, damit Flüssigkeit und Gas reagieren können. Neben diesen feuchten Eigenschaften muss die Gasdiffusionselektrode natürlich eine optimale elektrische Leitfähigkeit aufweisen, um Elektronentransport auf einem niedrigen Widerstand zu ermöglichen.

Eine wichtige Voraussetzung für die Funktion von Gasdiffusionselektroden ist, dass im Porensystem der Elektroden sowohl die flüssige als auch die gasförmige Phase koexistieren. Dies lässt sich mit der Young-Laplace-Gleichung:

${displaystyle p={frac {2 sigma cos heta }{r}}}$

Der Gasdruck p steht im Verhältnis zur Flüssigkeit im Porensystem über den Porenradius r, die Oberflächenspannung σ der Flüssigkeit und die Kontaktwinkel . Diese Gleichung sollte als Richtlinie für die Bestimmung verwendet werden, da zu viele unbekannte oder schwierig zu bestimmende Parameter vorliegen.

Bei der Betrachtung der Oberflächenspannung kann der Unterschied der Oberflächenspannung von Flüssigkeit und Feststoff berücksichtigt werden, jedoch sind die Oberflächenspannungen von Katalysatoren wie Platin auf Kohle oder Silber kaum messbar. Der Kontaktwinkel auf einer ebenen Fläche kann mit einem Mikroskop bestimmt werden. Da jedoch keine einzelne Pore untersucht werden kann, ist es erforderlich, das Porensystem einer gesamten Elektrode zu bestimmen. Um eine Elektrodenoberfläche für Flüssigkeit oder Gas zu erstellen, kann man also wählen, ob man den Porenradius r oder die Benetzungswinkel .