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Rapid Scalable One-step Production of Catalysts for Low-Iridium Content Proton Exchange Membrane Water Electrolyzers

Venkatesan, Suriya und Mitzel, Jens und Ambu, Sambal Shashank und Morawietz, Tobias und Biswas, Indro und Recalde, Oscar und Adabifiroozjaei, Esmaeil und Molina-Luna, Leopoldo und Estes, Deven P und Wegner, Karsten und Gazdzicki, Pawel und Gago, Aldo und Friedrich, Kaspar Andreas (2024) Rapid Scalable One-step Production of Catalysts for Low-Iridium Content Proton Exchange Membrane Water Electrolyzers. Advanced Energy Materials, Seiten 1-13. Wiley. doi: 10.1002/aenm.202401659. ISSN 1614-6832.

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Offizielle URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202401659

Kurzfassung

Proton exchange membrane water electrolysis (PEMWE) is a promising technology for green hydrogen production, although its widespread development with state-of-the-art loadings is threatened by the scarcity of iridium (Ir). Homogeneous dispersion of Ir in an immiscible electro-ceramic matrix can enhance catalytic mass activity and structural stability. The study presents IrySn0.9(1−y)Sb0.1(1−y)Ox solid solutions produced by highly scalable flame spray pyrolysis (FSP) process as efficient anode electrocatalysts for PEMWE, containing only 0.2 mg cm−2 of Ir in the catalyst layer (CL). Intense mixing of metal vapor and large thermal gradients in the precursor-derived high-temperature flame aids stabilizing sub-nanoscale entropic mixing within self-preserved 4–6 nm particles. Detailed investigations confirm that the one-step prepared solid solution electrocatalysts exhibit up to fourfold higher activity toward the oxygen evolution reaction (OER) compared to Ir black. The anode of a PEMWE utilizing this catalyst exhibits high performance and stability over 2000 h but with tenfold lower Ir loading than the state-of-art.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/208873/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Rapid Scalable One-step Production of Catalysts for Low-Iridium Content Proton Exchange Membrane Water Electrolyzers
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Venkatesan, SuriyaSuriya.Venkatesan (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2576-8134173019749
Mitzel, JensJens.Mitzel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8137-9689NICHT SPEZIFIZIERT
Ambu, Sambal Shashanksambu (at) cen-mat.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Morawietz, TobiasTobias.Morawietz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Biswas, IndroIndro.Biswas (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6815-4204NICHT SPEZIFIZIERT
Recalde, Oscaroscar.recalde (at) gast.tu-darmstadt.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Adabifiroozjaei, Esmaeile.adabifiroozjaei (at) aem.tu-darmstadt.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Molina-Luna, Leopoldoleopoldo.molina-luna (at) aem.tu-darmstadt.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Estes, Deven Pdeven.estes (at) itc.uni-stuttgart.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wegner, Karstenwegner (at) ptl.mavt.ethz.chNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gazdzicki, PawelPawel.Gazdzicki (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5728-7861NICHT SPEZIFIZIERT
Gago, AldoAldo.Gago (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Kaspar AndreasAndreas.Friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:16 November 2024
Erschienen in:Advanced Energy Materials
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1002/aenm.202401659
Seitenbereich:Seiten 1-13
Verlag:Wiley
ISSN:1614-6832
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Water electrolysis, low loading, durability, electrocatalysts, flame spray pyrolysis, solid solution
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Elektrochemische Energiespeicherung
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E VS - Verbrennungssysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Materialen für die elektrochemische Energiespeicherung, L - Werkstoffe und Herstellverfahren, E - Materialen für chemische Energieträger
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Venkatesan, Suriya
Hinterlegt am:03 Dez 2024 17:42
Letzte Änderung:04 Dez 2024 13:59

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