Die gezielte Modifikation von Werkstoffoberflächen ist ein wichtiges Element der modernen Fertigungstechnik. Dabei sollen die Oberflächeneigenschaften für spezifische Anwendungen optimiert werden. Plasmabasierte Verfahren bieten eine Alternative zu konventionellen Oberflächenbehandlungen. Das Plasmanitrieren, welches beispielsweise zur Härtung von Oberflächen eingesetzt wird, bietet dem konventionellen Nitrieren gegenüber einige Vorteile. Die gesteigerte Energieeffizienz und verkürzte Prozesszeiten sind beispielsweise als Vorteile zu nennen. In dieser Arbeit wird der
Einsatz von Stickstoffplasma zur Nitrierung und Strukturierung von Nickeloberflächen untersucht. Dabei wird besonderer Fokus auf die Anwendung zur Optimierung von Elektroden im Bereich der Wasserstoffproduktion gesetzt. Hierzu wird ein speziell entwickelter Reaktor aufgebaut, der systematische Studien zu den Effekten von
Stickstoffplasma auf Nickel- und generell Metalloberflächen ermöglicht. Das Plasma wird mittels optischer Emissionsspektrometrie untersucht und moderne Oberflächenanalytik wird eingesetzt um die Auswirkungen der Plasmabehandlung auf die Probenoberfläche zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl eine chemische Modifikation, als auch eine Mikrostrukturierung der Oberfläche stattfindet.
Die für den Umstrukturierungsprozess maßgeblichen Mechanismen werden identifiziert und in einem Modell beschrieben. Der entwickelte Prozess wird erfolgreich auf die Herstellung katalysatorbeschichteter Elektroden angewandt. Untersuchungen zeigen dabei eine deutliche Verbesserung der Haftung der Katalysatorschichten und eine Verbesserung der elektrochemischen Eigenschaften der Elektroden. Die Arbeit leistet einen Beitrag zum Verständnis und zur Optimierung plasmabasierter Oberflächenbehandlungen für industriell relevante Materialien und unterstützt die Entwicklung skalierbarer und effizienter Technologien zur Wasserstoffproduktion.