Dr. Anna Mechler - Elektrokatalyse

Dr. Anna Mechler
Leiterin der Gruppe Elektrokatalyse
Abteilung Heterogene Reaktionen

Vita

B.Sc. (Applied Science) Bergische Universität Wuppertal (2005-2008)
M.Sc. (Materialwissenschaften)
Universität Osnabrück (2008-2010)
PromotionMPI für Eisenforschung, IMPRS SurMat / Ruhr-Universität Bochum (2011-2014)
PostdocUniversité Montpellier, Frankreich (2014-2015)
PostdocMPI CEC, Heterogene Reaktionen (2016)
GruppenleiterinMPI CEC (seit 2017)

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Publications

Full publications list | ORCID | ResearcherID

Selected MPI CEC publications

  • Ding, Y., Gu, Q., Klyushin, A., Huang, X., Choudhury, S.H., Spanos, I., Song, F., Mom, R., Düngen, P., Mechler, A.K., Schlögl, R., Heumann, S. (2020). Dynamic carbon surface chemistry: revealing the role of carbon in electrolytic water oxidation Journal of Energy Chemistry 47, 155-159. https://doi.org/10.1016/j.jechem.2019.12.006
  • Spanos, I., Tesch, M.F., Yu, M., Tüysüz, H., Zhang, J., Feng, X., Müllen, K., Schlögl, R., Mechler, A.K. (2019). A facile protocol for alkaline electrolyte purification and its influence on a Ni-Co oxide catalyst for the oxygen evolution reaction ACS Catalysis 9(9), 8165-8170. https://doi.org/10.1021/acscatal.9b01940
  • Lin, Y., Lu, Q., Song, F., Yu, L., Mechler, A.K., Schlögl, R., Heumann, S. (2019) Oxygen Evolution Reaction at Carboon Edge Sites: Activity Evolution and Structure-Function Relationships Clarified by Polycyclic Aromatic Hydrocarbons Angewandte Chemie International Edition 58(26), 8917 8921. https://doi.org/10.1002/anie.201902884
  • Mechler, A.K., Sahraie, N.R., Armel, V., Zitolo, A., Sougrati, M.T., Schwämmlein, J.N., Jones, D.J., Jaouen, F. (2018). Stabilization of Iron-Based Fuel Cell Catalysts by Non-Catalytic Platinum Journal of the Electrochemical Society 165(13), F1084-F1091. https://doi.org/10.1149/2.0721813jes

 

 

Gruppenmitglieder

Postdocs

  • Dr. Marc Tesch

PhD Studenten

  • Sabita Bhandari
  • Praveen Vidusha Narangoda (IMPRS)
  • Feihong Song

Elektrokatalyse: Umwandlung von elektrischer Energie in chemische Energie und vice versa

Die Elektrokatalyse ermöglicht oder beschleunigt Prozesse zur Umwandlung von elektrischer Energie in chemische Energie und umgekehrt. In unserer Gruppe untersuchen wir die Eigenschaften elektrokatalytisch aktiver Materialien für diese Umwandlungsprozesse. Für die Speicherung überschüssiger elektrischer Energie, wie z.B. aus nachhaltigen Energiequellen, ist die Wasserelektrolyse die Technik der Wahl zur Erzeugung des Energiespeichers Wasserstoff (und Sauerstoff). Obwohl Wasserstoff (H2) der eigentliche Wertstoff ist, ist die langsamere Reaktion die Gegenreaktion, die Sauerstoff-Evolution (engl. OER). Diese muss daher durch geeignete Katalysatoren beschleunigt werden, deren Funktionsweise wir in unserer Gruppe genauer untersuchen. Insbesondere in alkalischen Medien ist der Einsatz unedler Materialien möglich, wie z.B. funktionalisierte Kohlenstoffmaterialien, wie sie von der Gruppe 'Carbon Synthesis and Application' (Dr. Saskia Heumann) hergestellt werden.

Zum anderen untersuchen wir Katalysatoren für die Umkehrreaktion, d.h. die Sauerstoffreduktion (engl. ORR). Diese Reaktion findet an der Kathode einer Brennstoffzelle statt. In einer Brennstoffzelle wird elektrische Energie durch Energieumwandlung aus Wasserstoff gewonnen. Auch hier verwenden wir Materialien auf der Basis von Kohlenstoff, z.T. unter Zugabe von Eisen oder anderen Übergangsmetallen, die ihre Aktivität erhöhen. Darüber hinaus werden Hybridmaterialien - eine Kombination dieser Nicht-Edelmetallkatalysatoren und geringen Mengen von Edelmetallen - untersucht, um mögliche Synergieeffekte zu nutzen.

Experimentelle Techniken

Zum besseren Verständnis der Elektrokatalyse entwickeln wir neue experimentelle Techniken, wie z.B. eine elektrochemische Durchflusszelle, die mit einem Massenspektrometer (ICP-OES) verbunden ist, um die Stabilität verschiedener Katalysatormaterialien zu charakterisieren. Diese Zelle ermöglicht auch die Implementierung weiterer in situ Techniken, um unser Wissen über Veränderungen von Materialeigenschaften während der elektrochemischen Reaktion zu verbessern. Für die elektrochemischen Standardtests verwenden wir mehrere komplementäre Aufbauten, mit denen wir verschiedene Aspekte der elektrokatalytischen Materialeigenschaften berücksichtigen können.

Sauberer Elektrolyt reduziert Verunreinigungseinflüsse auf die Elektrokatalyse

Bei der Entwicklung neuer und langlebiger Katalysatormaterialien für diese Reaktionen können unerwünschte Verunreinigungen, z.B. aus dem Elektrolyten, die Reaktion und das Verhalten dieser Katalysatoren stark beeinflussen. Dem Team ist es dabei gelungen Verunreinigungen einer 1M KOH-Lösung innerhalb von 12 Stunden bis zur Nachweisgrenze zu entfernen. Bei den Versuchen arbeiteten die Wissenschaftler mit induktiv gekoppelter Plasma-Emissionsspektroskopie (ICP-OES) in Kombination mit einer elektrochemischen Durchflusszelle. Die Forschung wurde von einem Team der Elektrokatalyse-Gruppe unter der Leitung von Dr. Anna K. Mechler durchgeführt, während experimentelle Untersuchungen überwiegend Dr. Ioannis Spanos übernommen hat.

Für weitere Details unserer wissenschaftlichen Projekte besuchen Sie bitte unsere Englische Seite.