Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005

L22: Li-Ionen-Batterien und alkalische BrennstoffzellenKohlenstoff-Nanofaser-basierteSchichten in BrennstoffzellenAufgrund der Entwicklungen im Bereich der fossilenBrennstoffe versucht die Forschung Schwerpunktein der Diversifikation der primären Energieressourcenzu setzen. Einen Schwerpunkt bildetdie Weiterentwicklung von Brennstoffzellen. AlkalischeBrennstoffzellen mit Kathoden bestehendaus Silber- oder Platin-beschichteten Kohlenstoff-Nanofasern (carbon nanofibres, CNFs) bekommenzunehmend Bedeutung als Alternativen zu denbekannten Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzellen,da z.B. Silber ausgezeichnete Katalysatoreigenschaftenbei der Sauerstoff-Reduktion aufweist.Der Einsatz von CNFs in der Brennstoffzellen-Technologiewird vorwiegend durch die einzigartigenstrukturellen und elektrischen Eigenschaften derCNFs bestimmt.Im vorliegenden Fall wurden CNFs mit einemmittleren Durchmesser von 150 nm (s. Abb. 3)als Pt-Katalysator-Trägermaterial für Kathoden inalkalischen Brennstoffzellen verwendet und diemetallbeschichteten CNFs im Rasterelektronenmikroskop(REM) untersucht. Die Ergebnisse imREM zeigen, dass im Falle der Pt-Abscheidung dieabgeschiedenen Metallpartikel (geschätzter Durchmesser~10 nm) über große Bereiche ungleichmäßigverteilt sind und auch dazu tendieren, sichzu Agglomeraten zusammenzulagern (s. Abb. 4).Daher führt die Abscheidung einer größeren Mengevon Pt nicht notwendigerweise zu einer größerenKatalysatoroberfläche und – wie experimentellentsprechend nachgewiesen – auch nicht zu einerverbesserten Performance der entsprechendenKathoden (s. [1]).Abbildung 3:REM-Bild von Kohlenstoff-Nanofasern(CNFs): Rohmaterial mit unterschiedlichenDurchmessern (Mittelwert150 nm).Abbildung 4: REM-Bild von CNFs mit 30Gewichts % Pt; die Partikel haben einenDurchmesser von ca. 10 nm und neigenzur Agglomeration.174Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005