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  5. Impact of Surface Functionalization on the Intrinsic Properties of the Resulting Fe–N–C Catalysts for Fuel Cell Applications
 
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2020
Zweitveröffentlichung
Artikel
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Impact of Surface Functionalization on the Intrinsic Properties of the Resulting Fe–N–C Catalysts for Fuel Cell Applications

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Hauptpublikation
Energy Tech - 2020 - Kübler - Impact of Surface Functionalization on the Intrinsic Properties of the Resulting Fe N C.pdf
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TUDa URI
tuda/13610
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-298255
DOI
10.26083/tuprints-00029825
Autor:innen
Kübler, Markus ORCID 0000-0002-3472-1397
Wagner, Stephan ORCID 0000-0001-5887-7882
Jurzinsky, Tilman ORCID 0000-0002-7528-8358
Paul, Stephen ORCID 0000-0001-5637-6734
Weidler, Natascha ORCID 0000-0002-2610-6271
Gomez Villa, Eduardo D.
Cremers, Carsten ORCID 0000-0002-1513-5157
Kramm, Ulrike I. ORCID 0000-0002-0884-1459
Kurzbeschreibung (Abstract)

Herein, Fe–N–C catalysts are prepared from surface functionalized carbon nanotubes (CNTs) in combination with iron acetate and phenanthroline. An improved performance and structural composition is obtained by surface functionalization of the CNTs with indazole or pyridine. Catalyst composition and morphology are characterized by transmission electron microscopy, N₂ sorption, photoelectron spectroscopy, and ⁵⁷Fe transmission Mössbauer spectroscopy. However, activity and selectivity toward oxygen reduction reaction are determined from rotating ring disc electrode (RRDE) experiments. The durability and stability are evaluated by accelerated stress tests (0.0–1.2 V) and differential electrochemical mass spectroscopy (DEMS), respectively. It is shown that surface functionalization with indazole enables the direct attachment of FeN4 centers to CNTs so that no impurity species are detected and a high activity is achieved, that can be attributed to an improved turnover frequency and higher mass-based site density. Even more striking is the excellent durability and stability of the realized catalyst. While these trends are well pronounced in RRDE and DEMS, challenges in the preparation of membrane electrode assemblies make the trend not as obvious in fuel cells (FCs).

Freie Schlagworte

carbon nanotubes

Fe–N–C catalysts

nonprecious metals

oxygen reduction reac...

proton-exchange fuel ...

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft
07 Fachbereich Chemie > Eduard-Zintl-Institut > Fachgebiet Anorganische Chemie > Fachgruppe Katalysatoren und Elektrokatalysatoren
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Energy Technology
Jahrgang der Zeitschrift
8
Heftnummer der Zeitschrift
9
ISSN
2194-4296
Verlag
Wiley-VCH
Ort der Erstveröffentlichung
Weinheim
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2020
Verlags-DOI
10.1002/ente.202000433
PPN
530241498
Artikel-ID
2000433

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