Die RDE-Technik dient dazu, einen kontrollierten berechenbaren Massentransport der elektrochemisch aktiven Substanz hin zur Elektrodenoberfläche zu erzeugen. Dies wird erreicht indem die Elektrode während des Experiments in Rotation versetzt wird (zwischen 100 und ca. 2000 U/min). Dadurch wird der Elektrolyt an der Elektrodenoberfläche tangential weggeschleudert und neuer Elektrolyt in der Mitte der Elektrode angesaugt. Der Elektrolyt strömt dabei laminar (Re = 200 bis 300) über die Elektrodenoberfläche. Gleichzeitig dünnt die Diffusionsgrenzschicht, die sich vor der Elektrode aufgrund des elektrochemischen Reaktion aufbaut, mit wachsender Rotations-Geschwindigkeit aus. Als Ergebnis wird mit wachsender Überspannung an der Elektrode ein von der Rotationsgeschwindigkeit abhängiger Diffusionsgrenzstrom gemessen.
Aufgrund der definierten hydrodynamischen Bedingungen kann man dann die Diffusionsprozesse herausrechnen und erhält den reinen kinetisch kontrollierten Strom des Katalysators als Funktion der angelegten Spannung.

Rotierende Ring-Scheibenelektrode - RRDE

Der apparative Aufbau und die Durchführung der RRDE-Messung entsprechen im Wesentlichen der RDE-Technik. Jedoch umgibt nun eine Platin-Ringelektrode die Scheibenelektrode (Arbeitselektrode). Um einen Kurzschluss zwischen Scheibe und Ring zu verhindern, sind die beiden Elektroden durch einen dünnen Isolator-Ring getrennt.
Durch die Rotation wird der Elektrolyt von der Scheibenelektrode radial nach außen geschleudert so dass er zum Ring gelangt. Produkte, die an der Scheibenelektrode entstehen werden dadurch zur Ringelektrode transportiert und können dort elektrochemisch nachgewiesen werden.
Diese Methode wird genutzt um z.B. den Reaktionsmechanismus bei der Sauerstoffreduktion am Katalysator zu untersuchen. Sauerstoff kann sowohl direkt zu Wasser als auch über einen parallelen Reaktionsmechanismus zu Wasserstoffperoxid (H2O2) reduziert werden. Mit der RRDE Methode kann das an der Elektrode gebildete H2O2 am Ring über einen Oxidationsstrom (Elektro-Oxidation von H2O2) nachgewiesen und quantitativ bestimmt werden. Dadurch kann zwischen direkter und indirekter Sauerstoffreduktion an der Arbeitselektrode unterschieden werden.


RRDE-Elektrode