Electrocatalysts for voltage reversal tolerant anodes in proton exchange membrane fuel cells and CO2 reduction to formate
Notice bibliographique
Résumé
Catalyst durability in renewable energy systems (including CO₂ electroreduction and Hydrogen fuel cells) is vital to the overall lifetime of the systems. To protect hydrogen fuel cells during cell voltage reversal, oxygen evolution reaction (OER) catalysts (typically RuO₂ or IrO₂) are added to the anode of proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs). In this thesis, the durability of these OER catalysts was investigated by measuring the mass changes of heat-treated IrOx powders (350, 450 and 550 °C) drop cast on an electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM). IrOx catalysts showed difference in frequency response due to the differential uptake of water and formation of oxyhydroxide species during cyclic voltammetry (CV) experiments (1.2, 1.4 and 1.6 to 0.05 V vs. RHE) confirmed by XPS. Platinum on carbon catalyst (Pt/C) suffered from carbon corrosion during potential holds at 1.8 and 2.0 V. The addition of IrOx powders to Pt/C protected the layer against carbon corrosion creating a simulated reversal tolerant anode. Additionally, OER catalysts were ranked by OER activity and dissolved Ir³⁺ in the electrolyte after an ex situ accelerated stress test (AST) in a representative PEMFC anode environment. The ex situ results are compared with reversal times obtained in a single cell PEMFC subjected to anode accelerated stress test (AAST). Generally, catalysts with higher OER mass activity and Ir³⁺ dissolution had longer reversal times. Heat treatment of unsupported IrOx increased OER durability in the fuel cell anode environment. Catalyst instability strongly affects the viability of electroreduction of CO₂ (ERC) systems as well. To improve the durability and efficiency of ERC catalysts, five Bimetallic Sn-Pb catalyst compositions were electrodeposited (from fluoroborate or oxide media) on two carbon supports. Sn majority catalysts with 15 to 35% Pb generated stable faradaic efficiencies (FE) up to 95% during constant potential electrolysis whereas pure Sn experienced an extensive (up to 30%) decrease in FE. After electrolysis, XRD analysis showed a SnO₂ phase present on 35% Pb catalysts but not on pure Sn catalysts. It is proposed that the presence of Pb in Sn majority catalysts stabilized SnO₂ and enhanced faradaic efficiency durability during ERC.
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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 | 0,000 | 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) | 0,001 | 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.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
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 ».