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Highly active nano-sized iridium catalysts: synthesis and operando spectroscopy in a proton exchange membrane electrolyzer

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/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Highly active nano-sized iridium catalysts: synthesis and operando spectroscopy in a proton exchange membrane electrolyzer
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Lettenmeier, PhilippPhilipp.Lettenmeier (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2822-8440NICHT SPEZIFIZIERT
Majchel, JanJan.Majchel (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wang, LiLi.Wang (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Saveleva, Viktoriiaviktoriia.SAVELEVA (at) etu.unistra.frNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zaferiatos, Spirosspiros.zafeiratos (at) unistra.frNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Savinova, Elenaelena.savinova (at) unistra.frNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gallet, Jean-Jacquesjean-jacques.gallet (at) upmc.frNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bournel, Fabricefabrice.bournel (at) upmc.frNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gago, AldoAldo.Gago (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, K. Andreasandreas.friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
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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