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Investigation of Activity and Stability of Carbon Supported Oxynitrides with Ultra-low Pt Concentration as ORR Catalyst for PEM Fuel Cells

Wang, Li und Wurster, Peter und Gazdzicki, Pawel und Roussel, Manuel und Garcia Sanchez, Daniel und Guétaz, Laure und Jacques, Pierre-André und Gago, Aldo und Friedrich, K. Andreas (2017) Investigation of Activity and Stability of Carbon Supported Oxynitrides with Ultra-low Pt Concentration as ORR Catalyst for PEM Fuel Cells. Journal of Electroanalytical Chemistry. Elsevier. doi: 10.1016/j.jelechem.2017.10.067. ISSN 1572-6657.

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Offizielle URL: https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2017.10.067

Kurzfassung

In this study, a carbon supported oxynitrides catalyst with ultra-low Pt concentration (2 wt.%, Pt-ON/C) is synthesized from Co(NO3)2-6H2O, (NH4)6Mo7O24-4H2O and PtCl4 precursors by using NH3 as reducing agent and nitrogen source. It is investigated as oxygen reduction reaction (ORR) catalysts for proton exchange membrane (PEM) fuel cells and compared to conventional 2 wt.% Pt/C (ETEK) catalyst. Electrochemical and physical properties of both materials were characterized in detail. Pt-ON/C shows competitive ORR activity similar to Pt/C (ETEK) while demonstrating an improved stability. By using the post mortem analysis with TEM/STEM, the degradation mechanisms of both catalysts are investigated. Two different dominant mechanisms were suggested to explain the decreased activity of Pt/C (ETEK) under different operation protocols: for an AST with low maximum potentials, a loss of Pt surface area associated with carbon oxidation leads to the decreased activity; while for AST with high maximum potentials, Pt particle growth, detachment, dissolution/re-deposition and severe carbon corrosion dominate the performance loss. In addition, in the catalyst of Pt-ON/C, Mo dissolution occurs under the entire potential window which, however, leads to the enhanced activity after lifetime stability test protocol.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/116583/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Investigation of Activity and Stability of Carbon Supported Oxynitrides with Ultra-low Pt Concentration as ORR Catalyst for PEM Fuel Cells
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Wang, Lili.wang (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4129-7125NICHT SPEZIFIZIERT
Wurster, PeterPeter.Wurster (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gazdzicki, Pawelpawel.gazdzicki (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5728-7861NICHT SPEZIFIZIERT
Roussel, ManuelUniversity of StuttgartNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Garcia Sanchez, Danieldaniel.garciasanchez (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Guétaz, LaureCEA FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jacques, Pierre-AndréCEA FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gago, Aldoaldo.gago (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, K. Andreasandreas.friedrich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2968-5029NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2017
Erschienen in:Journal of Electroanalytical Chemistry
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.jelechem.2017.10.067
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Feliu Martínez, Juan MiguelNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Elsevier
ISSN:1572-6657
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Low Pt concentration; PEM fuel cells; ORR catalyst; Activity and stability; Degradation mechanism
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Speicher und vernetzte Infrastrukturen
HGF - Programmthema:Brennstoffzellen
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse (Brennstoffzellen) (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Wang, Li
Hinterlegt am:20 Dez 2017 16:24
Letzte Änderung:08 Nov 2023 15:14

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