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Durable Fuel Cell Cathode Enabled by Pt Embedded Nanoscale Carbon Network via a Scalable Process

Venkatesan, Suriya und Mitzel, Jens und Morawietz, Tobias und Boehm-Courjault, Emmanuelle und Estes, Deven P und Guétaz, Laure und Biswas, Indro und Herle, Jan Van und Wegner, Karsten und Gazdzicki, Pawel und Friedrich, Kaspar Andreas (2026) Durable Fuel Cell Cathode Enabled by Pt Embedded Nanoscale Carbon Network via a Scalable Process. Carbon Energy, Seiten 1-15. Wiley. doi: 10.1002/cey2.70300. ISSN 2637-9368.

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Offizielle URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cey2.70300

Kurzfassung

Proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) suffer significant voltage degradation at lower Pt loadings on the cathode. Expedited commercialization and sustainable utilization of scarce resources demand highly durable Pt-based electrocatalysts produced via rapid, scalable processes. We present Pt nanoparticles (≈ 2 nm) embedded in a nanoscale carbon network, produced via controlled-atmosphere flame spray pyrolysis, where native Pt nuclei serve as structural guides for the nanoscale overlayer. The gas-phase-derived porous catalyst exhibits high accessibility to Pt and uncompromised oxygen reduction activity upon activation and demonstrates at least fourfold lower performance loss at high current densities and fivefold lower electrochemical active surface area loss compared to state-of-the-art alternatives in low-Pt-content fuel cells. The strong interfacial coordination between Pt and its surface-grown carbon network, combined with the continuous, favorable structural evolution of the catalyst and catalyst layer, remarkably suppresses Pt degradation mechanisms, including ionomer poisoning and Pt dissolution, facilitates H+ and O2 transport to the catalyst, and ensures sustained performance under harsh fuel cell operating conditions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/225347/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:Files included: Main publication Supplementary information
Titel:Durable Fuel Cell Cathode Enabled by Pt Embedded Nanoscale Carbon Network via a Scalable Process
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Venkatesan, SuriyaSuriya.Venkatesan (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2576-8134223447221
Mitzel, JensJens.Mitzel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8137-9689NICHT SPEZIFIZIERT
Morawietz, TobiasTobias.Morawietz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2291-9360223447256
Boehm-Courjault, EmmanuelleEPFLNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Estes, Deven Pdeven.estes (at) itc.uni-stuttgart.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Guétaz, LaureCEA FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Biswas, IndroIndro.Biswas (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6815-4204NICHT SPEZIFIZIERT
Herle, Jan VanEPFLNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wegner, KarstenParteQNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gazdzicki, PawelPawel.Gazdzicki (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5728-7861NICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Kaspar AndreasAndreas.Friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:25 Juni 2026
Erschienen in:Carbon Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1002/cey2.70300
Seitenbereich:Seiten 1-15
Verlag:Wiley
ISSN:2637-9368
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Fuel cells, Platium electrocatalyst, flame spray pyrolysis, durability, stability
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, E - Materialen für chemische Energieträger, L - Werkstoffe und Herstellverfahren
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Venkatesan, Suriya
Hinterlegt am:12 Aug 2026 14:34
Letzte Änderung:12 Aug 2026 14:34

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