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Elucidating the mechanism of the oxygen reduction reaction for pyrolyzed Fe-N-C catalysts in basic media
Indexado
WoS WOS:000465448100015
Scopus SCOPUS_ID:85064075950
DOI 10.1016/J.ELECOM.2019.04.005
Año 2019
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



The study of non-precious metal catalysts (NPMCs) as alternatives to platinum for oxygen reduction is crucial if the use of fuel cells is to become more widespread. Among NPMCs, pyrolyzed catalysts (Fe-N-C) are particularly promising in both basic and acid media. The characterization of active sites and the understanding of the oxygen reduction reaction (ORR) mechanism are crucial for the design of active Fe-N-C catalysts. In this study, we have tested the involvement of the metal centre in the ORR process at pH 13 for two pyrolyzed iron porphyrins. The pyrolyzed catalysts present a FeN4 active site structure similar to that of the porphyrin precursors. Regarding the mechanism, we have found evidence for the crucial role of the Fe(II) centres. There is a direct relation between the Fe(III)/(II) redox transition of the catalysts and the onset potential of the ORR, showing that the electrogeneration of Fe(II) from Fe(III) OH- controls the catalysis. The poisoning of iron centres with CN- induces a decrease in the ORR activity. However, the onset potential for H2O2 generation remains unchanged. The Tafel plots show two different slopes at high and low overpotentials. Based on these results, we propose two different mechanisms, both dependent on the redox potential of the catalysts and the Fe-O-2 binding energy.

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Disciplinas de Investigación



WOS
Electrochemistry
Scopus
Electrochemistry
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 ZUNIGA-CAMIRUAGA, CESAR ANDRES Hombre Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
2 Candia-Onfray, Christian Hombre Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
Universidad de Santiago de Chile - Chile
3 Venegas, Ricardo Hombre Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
4 Munoz-Becerra, Karina Mujer Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
5 Urra, Jonathan Hombre Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
6 Sanchez-Arenillas, M. Mujer CSIC - España
Instituto de Química Física “Rocasolano” CSIC - España
7 Marco, Jose F. Hombre CSIC - España
Instituto de Química Física “Rocasolano” CSIC - España
8 ZAGAL-MOYA, JOSE HERACLITO Hombre Universidad de Santiago de Chile - Chile
9 RECIO-CORTES, FRANCISCO JAVIER Hombre Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile

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Origen de Citas Identificadas



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Citas Identificadas: 1.82 %
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Financiamiento



Fuente
FONDECYT
CONICYT
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Fondecyt Regular Projects

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Agradecimientos



Agradecimiento
This work was supported by Fondecyt Regular Projects 1161117, 1181037. Fondecyt Postdoctoral Projects 3170330, 3180509, and Conicyt Scholarships 21160955, 21160212.
This work was supported by Fondecyt Regular Projects 1161117 , 1181037 . Fondecyt Postdoctoral Projects 3170330 , 3180509 , and Conicyt Scholarships 21160955 , 21160212 .

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