IEA AFC Annex 31: Ce-modified Co–Mn oxide spinel on reduced graphene oxide and carbon black as ethanol tolerant oxygen reduction electrocatalyst in alkaline media (2022)
Bibliographische Daten
Sigrid Wolf, Michaela Roschger, Boštjan Genorio, Daniel Garstenauer, Josip Radić und Viktor HackerHerausgeber: RSC Advances, 2022
Englisch, 11 Seiten
Inhaltsbeschreibung
In dieser Arbeit wurden Ce-CMO-Nanopartikel auf VC und einer Mischung aus rGO/VC abgeschieden. Die Auswirkungen der Synergie zwischen CeO2 und CMO (Kobaltmanganoxid) in Kombination mit der Ce-Dotierung sowie der Einfluss der verschiedenen Kohlenstoffträgermaterialien auf die ORR-Leistung und die Ethanoltoleranz wurden zum ersten Mal untersucht.
Ce-CMO/VC und Ce-CMO/rGO-VC wurden durch eine einfache und kostengünstige Synthesemethode synthetisiert und eine umfassende physikochemische Charakterisierung wurde durchgeführt, um die Kristallstruktur, die chemische Zusammensetzung, die Morphologie und die spezifische Oberfläche der Materialien zu bewerten.
Die elektrochemischen Eigenschaften in alkalischem Elektrolyt in Abwesenheit und Anwesenheit von Ethanol wurden durch Messungen an der rotierenden Scheibenelektrode (RDE) analysiert. Die Ce-Modifikation und die Verwendung eines effektiven Kohlenstoffträgermaterials bieten eine vielversprechende Strategie für die Entwicklung eines kostengünstigen, leistungsstarken und ethanoltoleranten ORR-Katalysators.
Cer-basierte Komposit-Elektrokatalysatoren für verbesserte ORR-Leistung wurden mit einer einfachen und skalierbaren Methode synthetisiert. Die Struktur- und Elementanalyse zeigt eine erfolgreiche Ce-Modifikation durch synergistische CeO2-Abscheidung und Ce-Dotierung der tetragonalen Kobalt-Manganoxid-Spinell-Kristallstruktur für beide Proben. Im Vergleich zu den reinen CeO2/VC- und CMO/VC-Katalysatoren weisen die modifizierten Ce-CMO/VC- und Ce-CMO/rGO-VC-Katalysatoren ein deutlich höheres Onset-Potenzial von 0,89 V gegen RHE und eine höhere Grenzstromdichte von -2,84 bzw. -2,93 mA/cm2 auf.
Darüber hinaus wird eine bemerkenswerte Ethanoltoleranz sowie eine hohe Stabilität von etwa 90% im Vergleich zum kommerziellen Pt/C (75%) beobachtet. Die verbesserte ORR-Aktivität, selbst in Gegenwart von Ethanol, wird in erster Linie auf die Abstimmung der geometrischen und elektronischen Oberflächenstruktur der Spinelle durch Ce-Dotierung und auf die synergistischen Wechselwirkungen zwischen CeO2 und CMO zurückgeführt, die zu einer Oxygenierung und hohen Selektivität führen.