In‐situ‐Abbildung elektrochemisch erzeugten Spillover‐Sauerstoffs auf Pt/YSZ‐Katalysatoren

Abstract

Nach den bahnbrechenden Arbeiten von Vayenas und Mitarbeitern konnte das Konzept der elektrochemischen Promotion heterogen katalysierter Reaktionen in den vergangenen zwei Jahrzehnten in zahlreichen Beispielen demonstriert werden. [1][2][3] Die katalytische Wirksamkeit elektrisch polarisierter poröser Metalle auf Festelektrolytsubstraten wurde bereits in über 100 Reaktionen untersucht, und es wurden bis zu 200fache Steigerungen der Reaktionsgeschwindigkeiten beschrieben. Aus mechanistischer Sicht wird dieser elektrochemische Promotionseffekt einer mobilen atomaren "Spillover"-Spezies zugeschrieben, die durch (partielle) Entladung eines mobilen Ions aus dem Festelektrolyten an der Dreiphasengrenze (triple phase boundary, tpb) Festelektrolyt/Metall/Gas entsteht, über die freie Metalloberfläche diffundiert und deren katalytische Eigenschaften nachhaltig verändert.[3-6] Die Bedeutung der elektrochemisch erzeugten Spillover-Spezies und ihre chemische Zusammensetzung konnten erst in den letzten Jahren mithilfe von oberflächenanalytischen Methoden an zwei Systemen nachgewiesen werden: dem Sauerstoffionen-leitenden System Pt/ YSZ (YSZ = Yttrium-stabilisiertes Zirconiumoxid, ZrO 2 + Y 2 O 3 ) [4,[6][7][8][9] und dem Natriumionen-leitenden System Pt/b''-Al 2 O 3 . [10,11] Wir berichten hier über die erste Abbildung des Spillover-Vorgangs und dessen Beschreibung als Diffusionsprozess. Wir beobachten die Ausbreitung des Sauerstoffs während des elektrochemischen Pumpens auf einem deckenden und gasdichten Platinfilm auf einem YSZ-Kristall.

The Electrochemical Promotion of Ethylene Oxidation at a Pt/YSZ Catalyst

“…[25] As was shown earlier, the diffusion of oxygen from the tpb to the surface of the metal electrode occurs through pores in the Pt layer. [9] Apparently determined by the spatial distribution of the pores and the surface topography on these rough samples, only part of the metal electrode surface was transformed into oxygen-covered surface. With the smoother sample used herein, we can assume that the same mechanism holds, but that the oxygen islands are below the resolution of the instrument, thus giving the impression of a homogeneous transition.…”

Investigation of O2 reduction on Pt/YSZ by means of thin film microelectrodes: The geometry dependence of the electrode impedance

“…Furthermore a large number of electrodes with varying shape and size can be prepared in a single run, which is attractive from a practical point of view. In the previous work of several authors lithographically micro-structured thin film electrodes were successfully applied as a powerful tool for investigating bulk as well as electrode properties [2][3][4]12,[40][41][42][43][44][45][46][47][48][49][50][51]. However, preparation of micro-patterned Pt electrodes on YSZ staying dense also at high temperatures turned out to be difficult [2,12].…”

Removal of endogenous retrovirus‐like particles from CHO‐cell derived products using Q sepharose fast flow chromatography

“…Janek und Mitarbeiter berichteten über in situ und räumlich aufgelöste Verfolgung des O2‐Spillover‐Prozesses von einem YSZ‐Elektrolyt (YSZ = Yttrium‐stabilisiertes Zirkonoxid) auf eine elektrisch polarisierte Pt‐Elektrode 7. Mit Photoelektronen‐Emissionsspektroskopie gelang es ihnen, die elektrochemisch induzierte Diffusionsfront von Sauerstoff auf Platin abzubilden und quantitativ zu analysieren.…”