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ア ァ カ サ ザ タ ダ ナ ハ バ パ マ ヤ ャ ラ ワ ヮ ン イ ィ キ ギ シ ジ チ ヂ ニ ヒ ビ ピ ミ リ ウ ゥ ク グ ス ズ ツ ヅ ッ ヌ フ ブ プ ム ユ ュ ル エ ェ ケ ゲ セ ゼ テ デ ヘ ベ ペ メ レ オ ォ コ ゴ ソ ゾ ト ド ノ ホ ボ ポ モ ヨ ョ ロ ヲ ―

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      저자 : Ranjbar Sahraie, Nastaran (검색결과 1 건)
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      • The Achilles' heel of iron-based catalysts during oxygen reduction in an acidic medium

        Choi, Chang Hyuck,Lim, Hyung-Kyu,Chung, Min Wook,Chon, Gajeon,Ranjbar Sahraie, Nastaran,Altin, Abdulrahman,Sougrati, Moulay-Tahar,Stievano, Lorenzo,Oh, Hyun Seok,Park, Eun Soo,Luo, Fang,Strasser, Pete The Royal Society of Chemistry 2018 ENERGY AND ENVIRONMENTAL SCIENCE Vol.11 No.11

        <P>For catalysing dioxygen reduction, iron-nitrogen-carbon (Fe-N-C) materials are today the best candidates to replace platinum in proton-exchange membrane fuel cell (PEMFC) cathodes. Despite tremendous progress in their activity and site-structure understanding, improved durability is critically needed but challenged by insufficient understanding of their degradation mechanisms during operation. Here, we show that FeNxCy moieties in a representative Fe-N-C catalyst are structurally stable but electrochemically unstable when exposed in an acidic medium to H2O2, the main oxygen reduction reaction (ORR) byproduct. We reveal that exposure to H2O2 leaves iron-based catalytic sites untouched but decreases their turnover frequency (TOF) <I>via</I> oxidation of the carbon surface, leading to weakened O2-binding on iron-based sites. Their TOF is recovered upon electrochemical reduction of the carbon surface, demonstrating the proposed deactivation mechanism. Our results reveal for the first time a hitherto unsuspected key deactivation mechanism during the ORR in an acidic medium. This study identifies the N-doped carbon surface as the Achilles' heel during ORR catalysis in PEMFCs. Observed in acidic but not in alkaline electrolytes, these insights suggest that durable Fe-N-C catalysts are within reach for PEMFCs if rational strategies minimizing the amount of H2O2 or reactive oxygen species (ROS) produced during the ORR are developed.</P>

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