Surfactant-Assisted Electrodeposition of Mn Oxides As Promising ORR/Oer Bifunctional Non-PGM Electrocatalysts: Factorial Design Study of the Electrodeposition Parameters
Notice bibliographique
Résumé
Development of novel bifunctional electrocatalysts with high electrocatalytic activity and durability for both oxygen reduction and evolution reactions (ORR and OER) is of outmost importance to grasp the full potential of the regenerative H2-O2 fuel cells and metal-air batteries (e.g., Zn-air, Al-air, Mg-air, Li-air) as beneficial energy conversion and storage devices. Manganese oxides have been on the spotlight as an attractive catalyst material due to cost-competitiveness, environmentally friendliness, natural abundance as well as excellent reactivity for ORR and to some extent for OER (1, 2). The physicochemical and electrochemical properties of MnOx are highly dependent on its morphology and crystallographic nature (3). The aim of this work is to provide a systematic study on finding an active nanostructured manganese oxide for both ORR and OER via anodic electrodeposition method. A comprehensive study have been performed to investigate the main and interaction effects of key electrodeposition factors that significantly influence the electrosynthesis of manganese oxides, i.e. Mn2+ concentration (C), applied anodic potential (E), temperature (T), surfactant type and concentration (S), on the bifunctional activity of MnOx using a two-level half-fraction factorial design. Sodium dodecyl sulfate (SDS) as anioinc, hexadecyl-trimethyl-ammonium bromide (CTAB) as cataionic and Triton X-100 as non-ionic surfactants were used in this study to electro-synthesize the nanostructured MnOx. Surface characterization methods including XPS and SEM has been employed to analyze morphology and Mn valance of the synthesized electrocatalysts. Fig. 1 shows the surface plots of three different responses studied here for the electrodeposited manganese oxides in presence of Triton X-100, correlating them to the most important factors and two-factor interactions based on the Pareto plots of estimates. The highest ORR mass activity can be achieved at high surfactant concentration and low temperature (Fig. 1-A). Moreover, low applied anodic potential was found to further improve the ORR mass activity of the electrodeposited samples. The same trend was observed for highest OER mass activity as it appeared at low applied anodic potential, high surfactant concentration and low temperature (Fig. 1-B). The lowest ORR/OER potential window of below 600 mV can be obtained at high surfactant concentration, low applied anodic potential but high temperature (Fig. 1-C). The temperature seems to be a defining factor for the bifunctional characteristics of electrodeposited manganese oxides with high temperatures providing low ORR/OER potential window while low temperatures lead to high ORR/OER electrocatalytic activities. References: 1. P. H. Benhangi, A. Alfantazi and E. Gyenge, Electrochimica Acta, 123, 42 (2014). 2. P. Hosseini-Benhangi, M. A. Garcia-Contreras, A. Alfantazi and E. L. Gyenge, Journal of The Electrochemical Society, 162, F1356 (2015). 3. Y. Chabre and J. Pannetier, Prog. Solid State Ch., 23, 1 (1995). Figure 1
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».