A Study of the Catalytic Interface for O<sub>2</sub> Electroreduction on Pt: The Interaction between Carbon Support Meso/Microstructure and Ionomer (Nafion) Distribution
Notice bibliographique
Résumé
The catalytic activity of PEM fuel cell electrodes is determined by the complex physicochemical interactions among the components of the electrocatalytic interface: precious metal catalyst, support, and ionomer. In the present study, the effect of the carbon support meso- and microporosity was investigated in relation with both the Nafion content and distribution in the catalyst layer. The ionomer load was between 0.09 and 1.1 mg cm −2 in the catalyst layers prepared either by the Nafion-coated or Nafion-mixed techniques, while the Pt load was kept constant at 0.1 mg cm −2 . Three supports were investigated: Vulcan XC-72R, Denka, and graphitized carbon (GC). Employing both the BET (Brunauer−Emmett−Teller) and the BJH (Barrett−Joyner−Halenda) surface measurement techniques, a complete characterization of the support and supported catalyst (Pt/C) pore volume distribution and surface area in the micro- and mesopore size ranges was carried out. It was found that Pt nanoparticles (mean diameter between 4.1−4.9 nm by XRD) reduced the micropore volume of the carbon supports. Therefore, the supports with high BJH mesoporous area (Vulcan XC-72R and GC) yielded Pt/C catalysts with the highest electrochemically active Pt area as well. For the Denka support, characterized by the lowest BJH area, the Nafion-coated procedure gave about 7% larger electrochemically active area compared to the Nafion-mixed method. Regarding the oxygen electroreduction, the effective oxygen permeability in the catalyst layer, the intrinsic kinetic current density, and the area and mass-specific activities at 0.9 V RHE were determined as a function of support type, Nafion incorporation method, and load.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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