Lettenmeier, Philipp und Majchel, Jan und Wang, Li und Saveleva, Viktoriia und Zaferiatos, Spiros und Savinova, Elena und Gallet, Jean-Jacques und Bournel, Fabrice und Gago, Aldo und Friedrich, K. Andreas (2018) Highly active nano-sized iridium catalysts: synthesis and operando spectroscopy in a proton exchange membrane electrolyzer. Chemical Science. Royal Society of Chemistry. doi: 10.1039/C8SC00555A. ISSN 2041-6520.
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Kurzfassung
A stable and cost effective oxygen evolution reaction (OER) catalyst is crucial for the large-scale market penetration of proton exchange membrane (PEM) water electrolyzers. We show that the synthesis of iridium nanoparticles in either low purity ethanol or water, or in the absence of a surfactant, is detrimental to the electrocatalytic properties of the materials. Adding NaBH4 in excess improves the purity of the catalyst enhancing the OER activity up to 100 A gIr−1 at 1.51 V vs. RHE, the highest value reported so far for high purity Ir nanoparticles. The measured OER activity correlates with the capacitive current rather than with the charge corresponding to the IrIII/IrIV oxidation peak. Operando near-ambient pressure X-ray photoelectron spectroscopy (NAP-XPS) on membrane electrode assemblies (MEAs) with the synthesized catalysts reveals a metallic core surrounded by a thin layer of IrIII/IV oxides/hydroxides. Oxidation of IrIII leaves behind a porous ultrathin layer of IrIV oxides/hydroxides, which dominate the surface during the OER, while IrV was not detected.
elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/125220/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Titel: | Highly active nano-sized iridium catalysts: synthesis and operando spectroscopy in a proton exchange membrane electrolyzer | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Autoren: |
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Datum: | 2 Februar 2018 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Erschienen in: | Chemical Science | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Referierte Publikation: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1039/C8SC00555A | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verlag: | Royal Society of Chemistry | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 2041-6520 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stichwörter: | PEM Electrolysis, NAP-XPS, Iridium catalyst, CCM, MEA, Anode, Operando XPS analysis | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Forschungsbereich: | Energie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programm: | Speicher und vernetzte Infrastrukturen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programmthema: | Elektrolyse und Wasserstoff | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Schwerpunkt: | Energie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Forschungsgebiet: | E SP - Energiespeicher | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben): | E - Elektrochemische Prozesse (Elektrolyse) (alt) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Standort: | Stuttgart | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institute & Einrichtungen: | Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt von: | Gago, Aldo | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt am: | 20 Dez 2018 14:52 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Letzte Änderung: | 02 Nov 2023 12:02 |
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