GDE ist die Abkürzung für Gasdiffusionselektrode. Im Herstellungsprozess wird der Katalysator auf die Gasdiffusionsschicht als Trägermaterial aufgebracht. Anschließend wird die GDE durch Heißpressen beidseitig auf die Protonenmembran aufgebracht, um die Membranelektrode zu bilden.
Dieses Verfahren ist einfach und ausgereift, weist jedoch zwei Nachteile auf. Erstens ist die hergestellte Katalysatorschicht dicker, was eine höhere Platinbeladung erfordert und die Katalysatorausnutzungsrate verringert. Zweitens ist der Kontakt zwischen der Katalysatorschicht und der Protonenmembran nicht optimal, was zu einem erhöhten Grenzflächenwiderstand und einer geringeren Gesamtleistung der Membranelektrode führt. Daher wird die GDE-Membranelektrode praktisch nicht mehr verwendet.
Funktionsprinzip:
Die sogenannte Gasverteilungsschicht befindet sich in der Mitte der Elektrode. Bereits bei geringem Druck werden Elektrolyte aus diesem porösen System verdrängt. Der geringe Strömungswiderstand gewährleistet einen freien Gasfluss innerhalb der Elektrode. Bei etwas höherem Luftdruck werden die Elektrolyte im Porensystem auf die Arbeitsschicht beschränkt. Die Oberflächenschicht selbst weist so feine Poren auf, dass selbst bei maximalem Druck kein Gas durch die Elektroden in den Elektrolyten strömen kann. Diese Elektrode wird durch Dispergieren und anschließendes Sintern oder Heißpressen hergestellt. Zur Herstellung von Mehrschichtelektroden werden feinkörnige Materialien in einer Form dispergiert und geglättet. Anschließend werden weitere Materialien in mehreren Schichten aufgetragen und unter Druck gesetzt.
Veröffentlichungsdatum: 27. Februar 2023