Wasserstoff wird im Rahmen der Energiewende als zukünftiger und sauberer Energieträger gehandelt, der die emissionsfreie Erzeugung von Energie ermöglicht um von den fossilen Brennstoffen unabhängig zu werden. Die Entwicklung von Wasserstoff-basierten Technologien wie der Elektrolyse wird hauptsächlich von zwei Faktoren angetrieben: Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit. In den letzten Jahrzenten führten verschiedene technologische Fortschritte zu einer Senkung der Kosten was das wirtschaftliche Potenzial des mittels Elektrolyse hergestellten Wasserstoffs erheblich steigerte. Im Bereich der Materialentwicklung wurden vor allem große Anstrengungen unternommen die standartmäßig eingesetzten edelmetall-basierten Katalysatoren durch kostengünstigere Katalysatoren zu ersetzten um die träge Wasserspaltungsreaktion zu beschleunigen. Im Fokus dieser Dissertation steht die Untersuchung von Kohlenstoff-basierten, heteroatom-dotierten Kobalt-Katalysatoren für die Sauerstoffentwicklungs- und die Wasserstoffentwicklungsreaktion. Im Rahmen dieser Untersuchungen wurden hauptsächlich zwei Syntheseansätze, einer basierend auf der Verwendung sogenannter Metall-Organischen Verbindungen (MOF) und ein anderer basierend auf der Verwendung von Polyanilin (PANI), hinsichtlich einer strukturellen und elektrochemischen Charakterisierung studiert. Darüber hinaus wurden die die Katalysatoren mit Blick auf die Identifizierung der aktiven Spezies und des Reaktionsmechanismus detailliert im Rahmen dieses Projekts studiert. Innerhalb des MOF-Ansatzes wurde die Rolle der Metallspezies für die HER-Aktivität mittels Röntgen-Photoelektronen Spektroskopie untersucht. Die Ergebnisse wurden zudem mittels DFT-Berechnungen (Dichtefunktionaltheorie) unterstützten und die resultierenden Struktur-Aktivitäts-Korrelationen betonen die zentrale Bedeutung der Natur des Metalls. Außerdem konnten bi-metallische Katalysatoren mit optimalen Wasserstoffbindungseigenschaften als vielversprechende aktive Katalysatoren für die HER vorgeschlagen werden. Der PANI-Ansatz wurde gewählt um den Einfluss der Heteroatom-Dotierung auf die katalytische Aktivität und die Materialeigenschaften zu studieren. Innerhalb des Ansatzes wurden Kobaltkatalysatoren unter Variation des Metall und Schwefelgehalts in der Präkursormischung hergestellt. Die resultierenden Katalysatoren waren hoch aktiv gegenüber beider, der Wasserstoff- und der Sauerstoffentwicklungsreaktion, obwohl deren katalytische Aktivität unterschiedlichen Ursprungs ist. Um den Ursprung der Aktivität zu identifizieren wurden verschiedene physiko-chemische Charakterisierungsmethoden in Kombination mit einer ausführlichen post-mortem Analyse durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass die HER Aktivität der PANI-basierten Katalysatoren den Me-N4 Zentren zuzuordnen ist und die OER Aktivität auf einen von der Syntheseroute abhängigen Kobalt-Hybrid-Komplex zurückzuführen ist.