Einflüsse auf die Aktivität der alkalischen Sauerstoffentwicklungsreaktion an nickelhaltigen Katalysatoren

Abstract

Untersucht wurden die Sauerstoffentwicklungsreaktion und die Beeinflussung der Aktivität dieser Reaktion an Nickelverbindungen in alkalischer Lösung. Grundlage der Untersuchung bildet Nickelhydroxid in seinen beiden Modifikationen. Durch das Einbringen von Eisen in das elektrochemische System kann die Aktivität der Reaktion erhöht werden. Dabei ist zu unterscheiden, ob Eisen strukturell während der Synthese zugegeben wird oder als Verunreinigung während der elektrochemischen Oxidation zu den entsprechenden Oxyhydroxid-Verbindungen vorliegt. Die Strukturänderungen während der elektrochemischen Oxidation wurde mittels in situ-Raman-Spektroskopie verfolgt und mit Hilfe der elektrochemischen Rastermikroskopie wurde die Aktivität von den nebeneinander ablaufenden, elektrochemischen Reaktionen getrennt. Weiterhin wurde Nickelhydroxid in sein entsprechendes Oxid überführt. Dabei ergibt sich ein Aktivitätsmaximum durch die Verzerrung der Struktur, die durch eine Hochtemperaturbehandlung hervorgerufen wurde. Durch seine gute Stabilität übertrifft das hochtemperierte Nickeloxid sogar Nickelhydroxid in seiner Aktivität für die Sauerstoffentwicklung.

The oxygen evolution reaction and the influence of this reaction on nickel compounds in alkaline solution were investigated. The basis of the investigation is nickel hydroxide in its two modifications. By incorporating iron into the electrochemical system, the activity of the reaction can be increased. It is to be distinguished whether iron is added structurally during the synthesis or is present as an impurity during the electrochemical oxidation to the corresponding oxyhydroxide compounds. The structural changes during electrochemical oxidation were monitored by in situ Raman spectroscopy. Scanning electrochemical microscopy was used to separate the activity from competing electrochemical reactions. Furthermore, nickel hydroxide was converted into its corresponding oxide. This results in an activity maximum due to the distortion of the structure, which was caused by a high-temperature treatment. Due to its good stability, the high-temperature nickel oxide even surpasses nickel hydroxide in its activity for the evolution of oxygen.