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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

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/
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:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Saveleva, Viktoriia A.University of StrasbourgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wang, LiLi.Wang (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kasian, O.Helmholtzzentrum Berlinhttps://orcid.org/0000-0001-6315-0637NICHT SPEZIFIZIERT
Batuk, M.University of AntwerpNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hadermann, J.University of AntwerpNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gallet, J.-J.Synchrotron-SoleilNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bournel, F.Synchrotron-SoleilNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Alonso-Vante, NicolasIC2 MP, UMR-CNRS 7285, University of Poitiers, 4 rue Michel Brunet, B27-BP633, 86022, Poitiers (France)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ozouf, Guillaumeguillaume.ozouf (at) mines-paristech.frNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Beauger, Christianchristian.beauger (at) mines-paristech.frNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mayrhofer, Karl J. J.Helmholtz-InstituteErlangen-NürnbergNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cherevko, S.Helmholtz-InstituteErlangen-NürnbergNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gago, AldoInstitute of Engineering Thermodynamics, German Aerospace Center, Pfaffenwaldring 38-40, Stuttgart, 70569, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Kaspar AndreasAndreas.Friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zafeiratos, SpyridonUniversity of StarsbourgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Savinova, Elenaelena.savinova (at) unistra.frNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
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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