Oxygen Reduction Reaction in Alkaline Media Causes Iron Leaching from Fe–N–C Electrocatalysts

化学 溶解 电化学 浸出(土壤学) 催化作用 铂金 氧化还原 电极 氧气 法拉第效率 气体扩散电极 过渡金属 无机化学 扩散 化学工程 分析化学(期刊) 物理化学 热力学 色谱法 物理 有机化学 土壤水分 土壤科学 工程类 生物化学 环境科学
作者
Yu-Ping Ku,Konrad Ehelebe,Andreas Hutzler,Markus Bierling,Thomas Böhm,Andrea Zitolo,Mykhailo Vorokhta,Nicolas Bibent,Florian Speck,Dominik Seeberger,Ivan Khalakhan,Karl J. J. Mayrhofer,Simon Thiele,Frédéric Jaouen,Serhiy Cherevko
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:144 (22): 9753-9763 被引量:126
标识
DOI:10.1021/jacs.2c02088
摘要

The electrochemical activity of modern Fe-N-C electrocatalysts in alkaline media is on par with that of platinum. For successful application in fuel cells (FCs), however, also high durability and longevity must be demonstrated. Currently, a limited understanding of degradation pathways, especially under operando conditions, hinders the design and synthesis of simultaneously active and stable Fe-N-C electrocatalysts. In this work, using a gas diffusion electrode half-cell coupled with inductively coupled plasma mass spectrometry setup, Fe dissolution is studied under conditions close to those in FCs, that is, with a porous catalyst layer (CL) and at current densities up to -125 mA·cm-2. Varying the rate of the oxygen reduction reaction (ORR), we show a remarkable linear correlation between the Faradaic charge passed through the electrode and the amount of Fe dissolved from the electrode. This finding is rationalized assuming that oxygen reduction and Fe dissolution reactions are interlinked, likely through a common intermediate formed during the Fe redox transitions in Fe species involved in the ORR, such as FeNxCy and Fe3C@N-C. Moreover, such a linear correlation allows the application of a simple metric─S-number─to report the material's stability. Hence, in the current work, a powerful tool for a more applied stability screening of different electrocatalysts is introduced, which allows on the one hand fast performance investigations under more realistic conditions, and on the other hand a more advanced mechanistic understanding of Fe-N-C degradation in CLs.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
丘比特应助Lee采纳,获得10
1秒前
bhcs完成签到,获得积分10
2秒前
科研通AI6.1应助Hestia采纳,获得10
2秒前
可爱的函函应助耳喃采纳,获得10
2秒前
2秒前
帅哥发布了新的文献求助10
3秒前
baopan发布了新的文献求助10
5秒前
酷波er应助既白采纳,获得10
5秒前
7秒前
Nexus应助长情山蝶采纳,获得10
8秒前
做实验的猫应助hahasun采纳,获得10
9秒前
10秒前
10秒前
11秒前
12秒前
帅哥完成签到,获得积分10
12秒前
怕黑的砖家完成签到 ,获得积分10
12秒前
11111完成签到,获得积分10
13秒前
kokuu完成签到 ,获得积分10
13秒前
13秒前
susu发布了新的文献求助10
14秒前
lfl完成签到,获得积分10
14秒前
幽默白亦发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
领导范儿应助aal采纳,获得10
15秒前
丹丹子完成签到 ,获得积分10
15秒前
15秒前
夜无霜666完成签到,获得积分10
16秒前
忧郁凌波发布了新的文献求助10
18秒前
Jodie发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
Violet发布了新的文献求助30
20秒前
20秒前
Lee发布了新的文献求助10
21秒前
21秒前
问霖完成签到,获得积分10
21秒前
22秒前
22秒前
Tulip发布了新的文献求助10
22秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6517892
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8310749
关于积分的说明 17766628
捐赠科研通 5619932
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2926111
邀请新用户注册赠送积分活动 1902941
关于科研通互助平台的介绍 1763888