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Christian Kulp

• In Brennstoffzellen kann chemische Energie mit hoher Effizienz in elektrische Energie umgewandelt werden. Für Niedertemperaturbrennstoffzellen werden als Katalysator aufgrund der schlechten Kinetik der Sauerstoffreduktion große Mengen kostenintensives Platin als Nanopartikel eingesetzt. Kern-Schale-Katalysatoren ermöglichen den Ersatz des Platins im Partikelkern und eine Steigerung der katalytischen Aktivität der Platinschale. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurden Cu(Kern)-Pt(Schale)-Modellstrukturen durch direkte elektrochemische Pulsabscheidung synthetisiert. Ihre Charakterisierung mittels XPS, H-UPD, CO-Stripping und RDE ließ Rückschlüsse auf den Mechanismus des Schalenaufbaus sowie die daraus resultierenden Eigenschaften und katalytische Aktivität zu. Mit dem elektrochemischen Slurry-Reaktor wird außerdem ein Konzept zum Scale-Up der Synthesestrategie auf technisch relevante Maßstäbe vorgestellt. Erste Untersuchungen der so erzeugten Strukturen wurden vorgenommen.
• Fuel cells enable the efficient conversion of chemical into electrical energy. In low temperature fuel cells, expensive platinum nanoparticles have to be used in high amounts as electrocatalyst due to sluggish kinetics of the oxygen reduction reaction. Core-Shell catalysts allow for the replacement of platinum in the particle core by other metals and also for the enhancement of the catalytic activity of the platinum shell. In the current dissertation, Cu(core)-Pt(Shell)-structures have been synthesized as model catalysts by direct pulse electrodeposition. Their characterization by XPS, H-UPD, CO-Stripping and RDE measurements enables conclusions about the mechanism of the shell deposition, resulting surface properties and catalytic activities. Additionally, an electrochemical slurry reactor is introduced as a concept for the scale up of the presented synthesis strategy for technically relevant scales. First investigations on the structures synthesized therein have been conducted.