Ambu, Sambal Shashank und Utsch, Nikolai und Morawietz, Tobias und Retuerto, Maria und Rojas, Sergio und Usoltsev, Oleg und Goll, Miriam und Garcia Sanchez, Daniel und Glüsen, Andreas und Gago, Aldo und hosseiny, schwan und Friedrich, Kaspar Andreas (2025) Comprehensive Analysis of the Degradation Phenomena of Proton Exchange Membrane Water Electrolyzers with Iridium on Antimony Tin Oxide Anodes. Energy and Environmental Materials. Wiley. doi: 10.1002/eem2.70242. ISSN 2575-0348.
|
PDF
- Nur DLR-intern zugänglich
- Postprintversion (akzeptierte Manuskriptversion)
1MB | |
|
PDF
- Nur DLR-intern zugänglich
- Postprintversion (akzeptierte Manuskriptversion)
1MB |
Kurzfassung
Proton exchange membrane water electrolysis (PEMWE) has emerged as one of the most promising technologies for large hydrogen (H2) production from renewable electricity. However, using iridium (Ir) in large quantities is a roadblock in widespread expansion of this technology. One strategy to reduce Ir loading in the anode is the use of an electroceramic support material. This study examines the structural and electrochemical evolution of Ir on antimony tin oxide (Ir/ATO) anodes under extended operation. Initial electrochemical performance demonstrates that low-loaded Ir/ATO (0.2 mgIr cm-2) can achieve a competitive current density of 2.82 A cm-2 at 2 V, comparable to state-of-the-art PEMWE catalysts. However, extended operation leads to a minimal but gradual decline in catalytic activity. Post-mortem analysis reveals changes in porosity and pore distribution, while atomic force microscopy (AFM) studies indicate ionomer degradation in anode catalyst layer (ACL). Transmission electron microscopy (TEM) reveals the dissolution of oxides of Sb and Sn from support material. Furthermore, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X-ray absorption spectroscopy (XAS) confirmed the oxidation of metallic Ir (Ir0) to IrOxₓ·OHy species before and after operation. Understanding degradation in low-Ir PEMWEs is key to improving long-term stability. These results highlight the need for support stabilization and catalyst structuring to ensure durable performance.
| elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/220314/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Titel: | Comprehensive Analysis of the Degradation Phenomena of Proton Exchange Membrane Water Electrolyzers with Iridium on Antimony Tin Oxide Anodes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Autoren: |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Datum: | 2025 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Erschienen in: | Energy and Environmental Materials | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Referierte Publikation: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | Nein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | Nein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.1002/eem2.70242 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Verlag: | Wiley | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 2575-0348 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Stichwörter: | Proton exchange membrane water electrolysis, low iridium loading, durability, cost reduction | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Forschungsbereich: | Energie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Programm: | Energiesystemdesign | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Programmthema: | Digitalisierung und Systemtechnologie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Schwerpunkt: | Energie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Forschungsgebiet: | E SY - Energiesystemtechnologie und -analyse | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben): | E - Energiesystemtechnologie, E - Materialen für die elektrochemische Energiespeicherung | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Standort: | Stuttgart | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institute & Einrichtungen: | Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Hinterlegt von: | Garcia Sanchez, Dr Daniel | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Hinterlegt am: | 08 Dez 2025 15:21 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Letzte Änderung: | 08 Dez 2025 15:21 |
Nur für Mitarbeiter des Archivs: Kontrollseite des Eintrags