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Enregistrement W4242398713 · doi:10.1149/ma2019-02/40/1797

Cobalt-Free Perovskite-Type Oxygen Reduction Reaction Catalysts for Energy Conversion

2019· article· en· W4242398713 sur OpenAlexaboutno aff
Senthil Velan Venkatesan, O. Abubaker, Kalpana Singh, Venkataraman Thangadurai

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2019
Typearticle
Langueen
DomaineEnergy
ThématiqueElectrocatalysts for Energy Conversion
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésCatalysisPerovskite (structure)OxideTransition metalElectrochemistryInorganic chemistryElectronegativityElectrochemical energy conversionCobaltRotating disk electrodeChemistryAlkaline earth metalMetalMaterials scienceElectrodePhysical chemistryCyclic voltammetryMetallurgyCrystallography

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Alkaline fuel cells and metal–air batteries are emerging as an alternative energy conversion devices which can use non-precious and earth-abundant materials as electrocatalysts for oxygen reduction reaction (ORR) [1-3]. Perovskite-type oxides have been widely investigated due to their high activity, long durability and low cost [4]. Mn and Co-based perovskites have shown stable and high ORR performance and their electrochemical properties was explained using the molecular orbital theory. It was shown that the transition-metal-oxide electrocatalysts exhibit maximum catalytic activity when the occupancy of the eg orbital is ~1 which is the primary activity descriptor, whereas spin-state and electronegativity are secondary activity descriptors [5]. However, Co-based oxides have several disadvantages such as high volatility, thermal expansion coefficient, and cost [6-8]. Thus, there is need for alternative Co-free materials for next generation fuel cells. Here, we report Co-free perovskite-type Ba0.5Sr0.5Fe0.8Cu0.2O3-δ as ORR electrode for fuel cells. Effect of Cu-doping in Ba0.5Sr0.5Fe1-xCuxO3-δ (x = 0-0.2) towards the ORR activity in alkaline media has been studied. Partial substitution of Cu in the Fe-site in (Sr,Ba)FeO3 could influence the transition-metal oxygen covalency which replaces and regenerates OH— ions in alkaline ORR process. Thin film rotating-disk electrode (RDE) method with well-defined oxygen transport was previously developed to study the ORR activity of perovskite catalysts [4, 9]. Evaluating the effects of such molecular level engineering on the desired outcome is challenging, since the ORR process consists of multiple adsorption/desorption step involving oxygen containing species. There are fewer literature on understanding the ORR process on transition metal oxides involving the transfer of four electrons and four OH— ions to O2 with subsequent cleavage of double bond O2. Ba0.5Sr0.5Fe1-xCuxO3-δ (x = 0-0.2) powders were prepared through sol gel synthesis method. Powder X-ray diffraction was employed for structural characterization and the activity towards ORR was studied using RDE method. RDE experiments were performed in oxygen saturated electrolyte at 100-1600 rpm. The voltage scan was performed from 0.4-0.9 V vs. RHE. The relation between current and rotational speed was evaluated through a Koutechy-Levich (K-L) plot to deduce the number of electrons (n) involved in the ORR process, i.e. n = (0.62∙F∙D0 2/3∙ v-1/6∙Co∙slope)-1 Where, F is Faraday’s constant, F = 96485 C.mol-1, (Do) diffusion coefficient of oxygen in 0.1M KOH = 1.93x10-5 cm2.s-1, (ν) Kinematic viscosity of 0.1 M KOH = 1.09x10-2 cm2.s-1, (Co) saturation concentration of O2 in 0.1 M KOH at 1 atm O2 pressure = 1.26x10-6 mol.cm-3, and slope – slope from K-L plot. Preliminary results showed that Cu doping in the lattice is affecting the ORR properties of perovskite in alkaline media. The slope of K-L plot gradually increases with increase in Cu content and decreases beyond 0.05 Cu until 0.2 Cu. The number of electron involved in the ORR process is mostly restricted to two. Acknowledgements This research was supported by the Canada First Research Excellence Fund (CFREF) at the University of Calgary. References Lu, J. Pan, A. Huang, L. Zhuang, J. Lu, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 105, 20611 (2008). Pan, C. Chen, L. Zhuang, J. Lu, Acc. Chem. Res. 45, 473 (2012). Oz, K. Singh, D. Gelman, V. Thangadurai, Y. Tsur, J. Phys. Chem. C. 122 (27) 15097 (2018). Ge, A. Sumboja, D. Wuu, T. An, B. Li, F. W.T. Goh, T.S.A. Hor, Y. Zong, Z. Liu, ACS Catal. 5 , 4643 (2015). Suntivich, H. A. Gasteiger, N.Yabuuchi, H. Nakanishi, J.B. Goodenough, Y. Shao-Horn, Nat. Chem. 3, 546 (2011). McIntosh, J.F.Vente, W.G. Haije, D.H.A. Blank, H.J.M. Bouwmeester, Chem. Mater. 18, 2187 (2006). Teraoka, H. Shimokawa, C. Y. Kang, H. Kusaba, K. Sasaki, Solid State Ionics 177 , 2245 (2006). Wang, C. Tablet, A. Feldhoff, J. Caro, Adv. Mater. 17, 1785 (2005). Ge, A. Sumboja, D. Wuu, T. An, B. Li, F. W. T. Goh, et al., ACS Catal. 5, 4643 (2015). Figure 1

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,005

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

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.

Tête enseignante Opus0,010
Tête enseignante GPT0,222
Écart entre enseignants0,212 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2019
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