Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST
Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST

Diamantelektroden

Ein neues Material für elektrochemische Anwendungen

Durch die Beschichtung technischer Substrate mit leitfähigen Diamantschichten wurde am Fraunhofer IST ein neues Elektrodenmaterial mit herausragenden Eigenschaften entwickelt: die Diamantelektrode. Sie wird von der CONDIAS GmbH, einer Ausgründung des Fraunhofer IST, als DiaChem®-Elektrode produziert und vertrieben.

Eigenschaften

Diamantelektroden sind chemisch extrem stabil und weisen das breiteste bekannte elektrochemische Fenster für die Elektrolyse von Wasser auf. An Diamantanoden lassen sich effizient Oxidationsmittel wie Ozon, Wasserstoffperoxyd und sogar Hydroxylradikale bilden, deren Oxidationskraft für hocheffiziente elektrochemische Prozesse zur Behandlung von Wasser ohne zusätzliche Chemikalien genutzt wird. Diamantelektroden werden zudem für modernste und hocheffiziente elektrochemische Synthesen eingesetzt.

Anwendungen

Als Mitglied der Fraunhofer-Allianz SysWasser ist das Fraunhofer IST an der Erarbeitung von nachhaltigen Systemlösungen für Wasserversorgung, Wasserinfrastrukturen und Abwasserbehandlung beteiligt. Elektrochemische Systeme mit Diamantelektroden werden z. B. verwendet zur:

  • Behandlung von Ballastwasser in Schiffen
  • Desinfektion von hochreinen Prozesswässern
  • Chemikalienfreien Behandlung von Wasser in der Lebensmittelproduktion
  • Beseitigung von Spurenschadstoffen in Oberflächen- und Grundwässern
  • Beseitigung von schwer abbaubaren Stoffen in Produktionswässern
    z. B. für das Prozesswasserrecycling oder die unbedenkliche Einleitung
  • Effiziente Synthesen z. B. von Persulfat

Die Vorteile

  • Maximale Stromausbeute für die Erzeugung von OH-Radikalen in Wasser durch höchste Überspannungen (kathodisch -1,2 V vs SHE und anodisch +2,6 V vs SHE)
  • Hohe elektrochemische Stabilität, geeignet für hohe Stromdichten bis zu mehreren A/cm2
  • Extreme chemische Resistenz (keine Korrosion in agressiven
    Medien, wie z. B. HF)
  • Oxidations- und Syntheseprozesse mit einfacher elektrischer
    Steuerung ohne Zudosierung von Chemikalien