Fuel Cell Electrodes From Organometallic Platinum Precursors: An Easy Atmospheric Plasma Approach

Réalisation d'électrodes de piles à combustible à partir de précurseurs organométalliques de platine : une approche simple par plasma atmosphérique

Delphine Merche (1) , Thierry Dufour (1, 2) , Joffrey Baneton (1) , Giuseppe Caldarella (3) , Vinciane Debaille (4) , Nathalie Job (3) , François Reniers (1)

1 CHANI - Service de chimie analytique et chimie des interfaces
2 SU - Sorbonne Université
3 Université de Liège
4 ULB - Université libre de Bruxelles

An organometallic powder (platinum (II) acetylacetonate) is decomposed in the post-discharge of an atmospheric RF plasma torch to deposit Pt nanoparticles on carbon black supports. The resulting nanohybrid materials are characterized by FEG-SEM and XPS techniques to highlight their high content in Pt, their oxidation degree, and the dispersion of the Pt nanoparticles on the substrate. ICP-MS and electrochemical characterizations in a single fuel cell (cyclic voltammetry, dynamic polarization curves) are also performed on electrodes realized by treating the powder mixture overlaid on gas diffusion layers. The comparison of the catalytic activity and the Pt loading with commercially available electrodes shows the great potential of this simple innovative, fast, and robust deposition method.

Une poudre organométallique (acétylacétonate de platine (II)) est décomposée dans la post-décharge d'une torche à plasma RF atmosphérique pour déposer des nanoparticules de Pt sur des supports en noir de carbone. Les matériaux nanohybrides obtenus sont caractérisés par des techniques FEG-SEM et XPS pour mettre en évidence leur teneur élevée en Pt, leur degré d'oxydation et la dispersion des nanoparticules de Pt sur le substrat. Des caractérisations ICP-MS et électrochimiques dans une seule pile à combustible (voltampérométrie cyclique, courbes de polarisation dynamique) sont également effectuées sur des électrodes réalisées en traitant le mélange de poudres superposées sur des couches de diffusion de gaz. La comparaison de l'activité catalytique et de la charge de Pt avec des électrodes disponibles dans le commerce montre le grand potentiel de cette méthode de dépôt simple, innovante, rapide et robuste.

Domaines: Chimie; Matériaux; Polymères; Physique des plasmas [physics.plasm-ph]; Plasmas

Delphine Merche, Thierry Dufour, Joffrey Baneton, Giuseppe Caldarella, Vinciane Debaille, et al.. Fuel Cell Electrodes From Organometallic Platinum Precursors: An Easy Atmospheric Plasma Approach. Plasma Processes and Polymers, 2016, Plasma Processes and Polymers, 13 (1), pp.91-104. ⟨10.1002/ppap.201500157⟩. ⟨hal-01303206v3⟩