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Stability of supported Pd-based ethanol oxidation reaction electrocatalysts in alkaline media
Journal of Catalysis ( IF 6.5 ) Pub Date : 2024-10-21 , DOI: 10.1016/j.jcat.2024.115816 Tuani C. Gentil, Maria Minichova, Valentín Briega-Martos, Victor S. Pinheiro, Felipe M. Souza, João Paulo C. Moura, Júlio César M. Silva, Bruno L. Batista, Mauro C. Santos, Serhiy Cherevko
Journal of Catalysis ( IF 6.5 ) Pub Date : 2024-10-21 , DOI: 10.1016/j.jcat.2024.115816 Tuani C. Gentil, Maria Minichova, Valentín Briega-Martos, Victor S. Pinheiro, Felipe M. Souza, João Paulo C. Moura, Júlio César M. Silva, Bruno L. Batista, Mauro C. Santos, Serhiy Cherevko
This study evaluates the dissolution of the supported electrocatalysts Pd/C, PdSn/C, PdNb/C, and PdFe3 O4 /C during ethanol oxidation reaction for Alkaline Direct Liquid Fuel Cells (ADLFC) applications. A scanning flow cell (SFC) combined to an inductively coupled plasma mass spectrometry (online ICP-MS) is used to assess the dissolution stability in a broad potential window. Accelerated stress tests with and without ethanol are developed using a rotating disk electrode (RDE) with dissolution products analysis by ex-situ ICP-MS. Potential profiles simulating those experienced by the catalyst during regular fuel cell operation were used. Sn and Fe catalysts demonstrate improved activity and stability compared with the material with Pd alone. For these reasons, PdSn/C and PdFe3 O4 /C are suitable for ADLFC applications. Severe Nb dissolution destabilizes Pd, increasing its leaching. This work demonstrates that while additional metals and oxides can improve the alcohol oxidation kinetics of Pd, these additives’ dissolution stability must already be considered at the catalyst design stage.
中文翻译:
负载型 Ple 基乙醇氧化反应电催化剂在碱性介质中的稳定性
本研究评估了碱性直接液体燃料电池 (ADLFC) 应用在乙醇氧化反应过程中负载型电催化剂 Pd/C、PdSn/C、PdNb/C 和 PdFe3O4/C 的溶解情况。扫描流通池 (SFC) 与电感耦合等离子体质谱法(在线 ICP-MS)相结合,用于评估在宽电位窗口中的溶出稳定性。使用旋转圆盘电极 (RDE) 开发含和不含乙醇的加速应力测试,并通过非原位 ICP-MS 分析溶出产物。使用了模拟催化剂在常规燃料电池运行期间所经历的电位曲线。与单独使用 Pd 的材料相比,Sn 和 Fe 催化剂表现出更高的活性和稳定性。由于这些原因,PdSn/C 和 PdFe3O4/C 适用于 ADLFC 应用。严重的 Nb 溶解会破坏 Pd 的稳定性,增加其浸出。这项工作表明,虽然额外的金属和氧化物可以改善 Pd 的醇氧化动力学,但必须在催化剂设计阶段就已经考虑这些添加剂的溶解稳定性。
更新日期:2024-10-21
中文翻译:
负载型 Ple 基乙醇氧化反应电催化剂在碱性介质中的稳定性
本研究评估了碱性直接液体燃料电池 (ADLFC) 应用在乙醇氧化反应过程中负载型电催化剂 Pd/C、PdSn/C、PdNb/C 和 PdFe3O4/C 的溶解情况。扫描流通池 (SFC) 与电感耦合等离子体质谱法(在线 ICP-MS)相结合,用于评估在宽电位窗口中的溶出稳定性。使用旋转圆盘电极 (RDE) 开发含和不含乙醇的加速应力测试,并通过非原位 ICP-MS 分析溶出产物。使用了模拟催化剂在常规燃料电池运行期间所经历的电位曲线。与单独使用 Pd 的材料相比,Sn 和 Fe 催化剂表现出更高的活性和稳定性。由于这些原因,PdSn/C 和 PdFe3O4/C 适用于 ADLFC 应用。严重的 Nb 溶解会破坏 Pd 的稳定性,增加其浸出。这项工作表明,虽然额外的金属和氧化物可以改善 Pd 的醇氧化动力学,但必须在催化剂设计阶段就已经考虑这些添加剂的溶解稳定性。