Analyse der strukturellen Veränderungen von Fe–N–C-Kathodenkatalysatoren in PEM-Brennstoffzellen mittels Mößbauer-Spektroskopie vollständiger Membran-Elektroden-Assemblies

Die Anwendbarkeit der Analyse der strukturellen Veränderungen von Fe-N-C-Katalysatoren, die an der Kathode von Membran-Elektroden-Assemblies in Protonenaustauschmembran (PEM)-Brennstoffzellen getestet wurden, mittels Mößbauer-Spektroskopie wird demonstriert. Die Mößbauer-Charakterisierung von Pulvern derselben Katalysatoren wurde kürzlich in unserer vorherigen Veröffentlichung beschrieben. Eine mögliche Veränderung der Eisenarten beim Testen in der Brennstoffzelle wurde hier mittels Mößbauer-Spektroskopie, energiedispersiver Röntgen-Querschnittsbildgebung und Neutronenaktivierungsanalyse untersucht. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Absorptionswahrscheinlichkeit von γ-Strahlen durch die Eisenkerne in Fe-N-C stark von der Anwesenheit von Nafion und dem Wassergehalt beeinflusst wird. Eine detaillierte Untersuchung des Effekts einer oxidierenden Behandlung (1,2 V) der nicht edlen Kathode in der PEM-Brennstoffzelle deutet darauf hin, dass der beobachtete Aktivitätsverlust hauptsächlich auf die Kohlenstoffoxidation zurückzuführen ist, die zu einer Auslaugung aktiver Eisensites in der Kohlenstoffmatrix führt.