In operando-studier av Ru(III)- och Ti(III)-oxidation vid kalcinering av electrodbeläggningar
| Diarienummer | |
| Koordinator | Permascand AB |
| Bidrag från Vinnova | 500 000 kronor |
| Projektets löptid | november 2020 - juni 2022 |
| Status | Avslutat |
| Utlysning | Forskningsinfrastrukturer - nyttiggörande och samverkan |
| Ansökningsomgång | Industriella pilotprojekt för användning av neutron- och fotonbaserade tekniker vid storskalig forskningsinfrastruktur - 2020 |
| Slutrapport | 2020-03807_Permascandnr2.pdf(pdf, 683 kB) (In English) |
Syfte och mål
Energieffektiva elektroder för klor-, syre eller vätgasproduktion är idag ett prioriterat utvecklingsområde och därför är det viktigt att i detalj förstå den kalcineringsprocess som ger stabila och katalytiskt aktiva metalloxider. I denna studie har synkrotronljusbaserade XPS-mätningar använts för att studera kalcineringsprocessen där Ru(III) och Ti(III) reagerar med syre vid experimentförhållanden nära verkliga förhållanden. Resultaten bidrar till att optimera de villkor som ger de bästa förutsättningarna för energieffektiva RuO2-baserade elektrodbeläggningar.
Resultat och förväntade effekter
Genom in operando XPS vid industrinära förhållande har vi följt förändringarna i XPS-spektra för syre (O), titan (Ti), rutenium (Ru) och klor (Cl) och därmed kinetiken när Ru(III) och Ti(III) oxiderar till elektrokatalytiska metalloxider. Projektet har därmed gett nya perspektiv om kalcineringsprocessen och fortsatt analysarbete förväntas ge detaljer som påverkar optimeringsarbeten för effektivare och mer energibesparande elektrokatalytiska elektrodbeläggningar. Projektet har även visat på nyttan att använda XPS för att belysa industriellt relevanta utmaningar.
Upplägg och genomförande
Titansubstrat har belagts med RuCl3+TiCl3 under kontrollerade former vid Permascands forskningslaboratorium. Vidare värmebehandlingar med temperaturer upp till 520 °C har utförts i 1 mbar atmosfär bestående av en syrgas-kvävegasblandning i en reaktorcell vid strålröret HIPPIE på synkrotronljusanläggningen MAX IV i Lund. Under värmebehandlingen analyserades beläggningens sammansättning med hjälp av röntgenfotoelektronspektroskopi (XPS). Databearbetning och analys har utförts, och sker fortfarande, vid Uppsala Synchrotronix AB i samarbete med Permascand AB.