Spontaneous Demetallation of Mn<sup>(II)</sup>N<sub><i>x</i></sub> Catalytic Sites in Proton Exchange Membrane Fuel Cell Conditions
Notice bibliographique
Résumé
The present work is about a thermodynamic assessment of the stability behavior of several Mn (II) N x - and Mn (III) N x /C active sites in Mn/N/C catalysts at 298 and 353 K (80 °C) in the acidic environment of proton exchange membrane (PEM) fuel cells. The calculated Gibbs free energies for the manganese ion leaching reaction indicate that all Mn (II) N x active sites considered in this work are unstable in these conditions. However, the opposite is observed when a three-valent state is adopted for the Mn ion. The transition of manganese from the divalent to the trivalent state is accompanied by the addition of an axial ligand (particularly, by an O 2 molecule). The adsorption of an O 2 molecule to the metal ion of the sites to obtain O 2 ···Mn (III) N 4 /C, O 2 ···Mn (III) N (2+2) /C, or O 2 ···Mn (III) N (4+2) /C leads to highly resisting sites to acid leaching at 298 and 353 K. The thermodynamic stability toward acid leaching is also analyzed for the de-oxygenated Mn (III) N 4 /C, Mn (III) N (2+2) /C, and Mn (III) N (4+2) /C sites. Such sites are also rather stable toward demetallation. In addition, the importance of other aspects (Fenton reaction, electrochemical functionalization/corrosion) affecting the stability of Mn/N/C and Fe/N/C catalysts is also discussed. From this discussion, it is concluded that, contrary to demetallation and also to electro-functionalization/oxidation, Fenton reaction is not an important cause of instability either for Mn/N/C or for Fe/N/C cathode catalysts in fuel cells.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,004 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,001 |
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