Die Wasserelektrolyse stellt eine zentrale Technologie zur Speicherung erneuerbarer Energie in Form von Wasserstoff dar. F\u00c3\u00bcr eine effiziente Elektrolyse werden leistungsf\u00c3\u00a4hige und stabile Elektrokatalysatoren ben\u00c3\u00b6tigt, deren Eigenschaften ma\u00c3\u0178geblich durch ihre Oberfl\u00c3\u00a4che bestimmt werden. Insbesondere Ni-basierte Nanopartikel stellen f\u00c3\u00bcr die Anionenaustauschmembran-Wasserelektrolyse (AEM-WE) eine g\u00c3\u00bcnstige und verf\u00c3\u00bcgbare Alternative zu edelmetallbasierten Katalysatoren dar. Der PUDEL-Prozess (Pulsed Laser Diffusion Enhancement in Liquids) bietet die M\u00c3\u00b6glichkeit, bereits synthetisierte Nanopartikel mittels Laserstrahlung gezielt oberfl\u00c3\u00a4chennah zu modifizieren.\u00c2\u00a0Durch die oberfl\u00c3\u00a4chenselektive und damit ressourcenschonende Modifikation, das hohe Skalierungspotenzial im kontinuierlichen Durchflussbetrieb sowie den geringen Energiebedarf f\u00c3\u00bcr die Dotierung besitzt PUDEL das Potenzial, als nachhaltiges Verfahren zur gezielten Oberfl\u00c3\u00a4chenmodifikation von Nanopartikeln und insbesondere zur Optimierung von Katalysatormaterialien f\u00c3\u00bcr die nachhaltige Energiespeicherung eingesetzt zu werden. Ziel der Dissertation ist es, dieses Potenzial von PUDEL exemplarisch anhand Ni\u00e2\u20ac\u2018basierter Katalysatoren f\u00c3\u00bcr die AEM-WE aufzuzeigen und das Verfahren durch die systematische Untersuchung der Laser- und Materialparameter, die Skalierung auf h\u00c3\u00b6here Partikelkonzentrationen und Durchs\u00c3\u00a4tze sowie die anschlie\u00c3\u0178ende anwendungsnahe Testung weiterzuentwickeln. Zur systematischen Untersuchung grundlegender Skalierungseffekte wird erg\u00c3\u00a4nzend die laserinduzierte Defekterzeugung in TiO\u00e2\u201a\u201a als analytisch gut zug\u00c3\u00a4ngliches Referenzsystem eingesetzt, um Zusammenh\u00c3\u00a4nge zwischen Partikelkonzentration, Energieeintrag und resultierender Oberfl\u00c3\u00a4chenmodifikation aufzukl\u00c3\u00a4ren und anschlie\u00c3\u0178end auf die Ni-basierten PUDEL-Systeme zu \u00c3\u00bcbertragen. Im Mittelpunkt der Dissertation steht damit die Frage, unter welchen Material- und Prozessbedingungen PUDEL eine gezielte und funktionell vorteilhafte Oberfl\u00c3\u00a4chenmodifikation von Nanopartikeln erm\u00c3\u00b6glicht und inwieweit sich die dabei gewonnenen Erkenntnisse vom Laborma\u00c3\u0178stab auf h\u00c3\u00b6here Partikelkonzentrationen und Durchs\u00c3\u00a4tze sowie auf industrien\u00c3\u00a4here Anwendungsbedingungen \u00c3\u00bcbertragen lassen. Dabei wird die Hypothese aufgestellt, dass durch eine gezielte Abstimmung der Laser- und Materialparameter oberfl\u00c3\u00a4chennahe Ver\u00c3\u00a4nderungen hervorgerufen werden k\u00c3\u00b6nnen, die sich unmittelbar auf die funktionellen Eigenschaften der Nanopartikel und im gew\u00c3\u00a4hlten Anwendungsbeispiel auf deren elektrokatalytische Performance auswirken. Erg\u00c3\u00a4nzend wird anhand der Laserfragmentierung von NiCoS-Pentlandit untersucht, inwieweit ein alternativer laserbasierter Prozess zur Erzeugung nanoskaliger Elektrokatalysatoren genutzt werden kann und sich hinsichtlich Energiebedarf und Skalierbarkeit mit PUDEL vergleichen l\u00c3\u00a4sst. Dabei wird f\u00c3\u00bcr PUDEL erstmals die gesamte Entwicklungskette von der Identifizierung relevanter Einflussparameter \u00c3\u00bcber die Skalierung des Verfahrens bis zur Validierung der behandelten Materialien unter anwendungsnahen Bedingungen betrachtet. Zur Vorbereitung dieser anwendungsnahen Validierung wird zus\u00c3\u00a4tzlich der Einfluss ausgew\u00c3\u00a4hlter aliphatischer und aromatischer Amine als m\u00c3\u00b6gliche Membranabbauprodukte bzw. Verunreinigungen auf Ni-basierte Elektroden untersucht, um diese Erkenntnisse anschlie\u00c3\u0178end in die Bewertung PUDEL-modifizierter Katalysatoren einzubeziehen. Das \u00c3\u00bcbergeordnete Ziel besteht darin, PUDEL als ressourcen- und energieeffiziente Methodik zur gezielten Oberfl\u00c3\u00a4chenmodifikation von Nanopartikeln weiterzuentwickeln und modellhaft als skalierbare Verfahrenstechnik f\u00c3\u00bcr Katalysatoroptimierungen zu etablieren. Durch die oberfl\u00c3\u00a4chenselektive Prozessierung und die Anwendung auf edelmetallfreie Ni-basierte Elektrokatalysatoren soll dabei sowohl zu einer nachhaltigen Herstellung und Funktionalisierung von Nanomaterialien als auch zur ressourcenschonenden Speicherung erneuerbarer Energie mittels Wasserelektrolyse beigetragen werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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