Femtosekundenlaserlegieren von Elektrokatalysatoren

Mittels Femtosekundenlaserablation lassen sich Metalloberflächen Nano- und Mikrostrukturieren. Insbesondere für Elektrokatalysatoren sind diese mechanisch stabilen, stark vergrößerten Oberflächen von Vorteil. Noch während des Laserprozesses können Elemente aus der Prozessumgebung in die Substratoberfläche eingebracht werden. Der Schwerpunkt dieses Vorhabens ist mittels Femtosekundenlaserprozess eine gesteuerte, oberflächennahe Legierung von Nickel und Kupfer mit weiteren Katalysatorelementen aus einer gasförmigen, flüssigen und festen Laserprozessumgebung zu realisieren. Ziel ist die Aktivitätssteigerung der Nickelelektroden in der alkalischen Wasserelektrolyse und auf Kupfer eine Erhöhung der Aktivität während der elektrochemischen CO2 Reduktionsreaktion. In Zusammenarbeit mit dem ICVT der TU Clausthal und einem Kooperationspartner in Schweden findet eine umfassende elektrochemische Charakterisierung statt. Zur Analyse der einlegierten Fremdstoffe in die strukturierte Substratoberfläche wird Augerelektronenspektroskopie verwendet. Das Vorhaben soll helfen, Mischungsverhältnisse in Metallen zu erreichen, die über konventionelle, thermische oder metallurgische Methoden hinausgehen. Das Vorhaben soll die Grundlage schaffen, diese Technik für andere katalytische Oberflächenreaktionen nutzbar zu machen. Mit dieser Methode ist potentiell der sparsame Einsatz teurer Katalysatorelemente in nahezu jeder Substratmatrix möglich.