Saveleva, Viktoriia A. und Wang, Li und Kasian, O. und Batuk, M. und Hadermann, J. und Gallet, J.-J. und Bournel, F. und Alonso-Vante, Nicolas und Ozouf, Guillaume und Beauger, Christian und Mayrhofer, Karl J. J. und Cherevko, S. und Gago, Aldo und Friedrich, Kaspar Andreas und Zafeiratos, Spyridon und Savinova, Elena (2020) Insight into the Mechanisms of High Activity and Stability of Iridium Supported on Antimony-Doped Tin Oxide Aerogel for Anodes of Proton Exchange Membrane Water Electrolyzers. ACS Catalysis, 10, Seiten 2508-2516. American Chemical society (ACS). doi: 10.1021/acscatal.9b04449. ISSN 2155-5435.
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Kurzfassung
The use of high amounts of iridium in industrial proton exchange membrane water electrolysers (PEMWE) could hinder their widespread use for the decarbonisation of society with green hydrogen. Non-thermally oxidised Ir nanoparticles supported on antimony-doped tin oxide (SnO2:Sb, ATO) aerogel allow decreasing the use of the precious metal by more than 70 %, while enhancing the electro-catalytic activity and stability. To date the origin of these benefits remains unknown. Here we present clear evidence on the mechanisms that lead to the enhancement of the electrochemical properties of the catalyst. Operando near ambient pressure X-ray photoelectron spectroscopy on membrane electrode assemblies reveals a low degree of Ir oxidation, attributed to the oxygen spill-over from Ir to SnO2:Sb. Furthermore, the formation of highly unstable Ir(III) species is mitigated, while the decrease of Ir dissolution in Ir/SnO2:Sb is confirmed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The mechanisms that lead to the high activity and stability of Ir catalyst supported on SnO2:Sb aerogel for PEMWE are thus unveiled. iridium, oxygen evolution reaction, operando photoelectron spectroscopy, antimony-doped tin oxide, reaction mechanism
elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/140074/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Titel: | Insight into the Mechanisms of High Activity and Stability of Iridium Supported on Antimony-Doped Tin Oxide Aerogel for Anodes of Proton Exchange Membrane Water Electrolyzers | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Autoren: |
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Datum: | 11 Januar 2020 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Erschienen in: | ACS Catalysis | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Referierte Publikation: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Nein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | Nein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Band: | 10 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1021/acscatal.9b04449 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Seitenbereich: | Seiten 2508-2516 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verlag: | American Chemical society (ACS) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 2155-5435 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stichwörter: | iridium, oxygen evolution reaction, operando photoelectron spectroscopy, antimony-doped tin oxide, reaction mechanism | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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: | Friedrich, Prof.Dr. Kaspar Andreas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt am: | 11 Jan 2021 17:00 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Letzte Änderung: | 20 Jun 2021 15:54 |
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