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Relation between half-cell and fuel cell activity and stability of FeNC catalysts for the oxygen reduction reaction

SusMat 2022年第5期2卷 630-645页

作者： janik scharf Markus Kübler Vladislav Gridin William David Zacharias Wallace Lingmei Ni Stephen Daniel Paul Ulrike Ingrid Kramm Department of Chemistry Catalysts and ElectrocatalystsTechnical University of DarmstadtDarmstadtGermany Department of Materials and Earth Sciences Catalysts and ElectrocatalystsTechnical University of DarmstadtDarmstadtGermany BMW Group Munich MunichGermany

FeNC catalysts are promising substitutes of platinum-type catalysts for the oxygen reduction reaction(ORR).While previous research disclosed that high pyrolysis temperatures are required to achieve good stability,it was identified that a trade-off needs to be made regarding the active site *** central question is,if a good stability can also be reached at milder pyrolysis conditions but longer duration retaining more active sites,while enabling the defect-rich carbon to heal during a long residence time?To address this,a variation of pyrolysis temperatures and durations is used in FeNC *** morphology and iron species are characterized by Raman spectroscopy and Mössbauer spectroscopy,*** cell(FC)activity and stability data are *** results are compared to ORR activity and selectivity data from rotating ring disc electrode experiments and resulting durability in accelerated stress tests mimicking the load cycle and start-up and shut-down cycle *** is discussed how pyrolysis temperature and duration affect FC activity and ***,more important,the results connect the pyrolysis conditions to the required accelerated stress test protocol combination to enable a prediction of the catalyst stability in fuel cells.

关键词： accelerated stress tests FeNC catalysts fuel cells Mössbauer spectroscopy oxygen reduction reaction

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