Study of a platinum/graphene nanoflakes catalyst for oxygen reduction reaction of polymer electrolyte membrane fuel cells

This master's thesis investigates the electrocatalytic performance of graphene nanoflakes (GNF) as the support of a noble catalyst towards oxygen reduction reaction (ORR) in acidic medium for application in polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC). The graphene nanoflakes support is synthesized using methods developed by Pristavita et al. in 2011. Introducing platinum onto the support using thermal plasma is shown not possible in part due to limitations arising from the high boiling point of platinum. A wet chemistry technique developed by Jaoun et al. in 2003 is used to successfully introduce platinum onto the GNF support. The synthesized catalyst shows superior electrocatalytic activity towards ORR compared to a noble commercial catalyst having carbon black as supports, these tests being performed at high rotation speeds of rotating disk electrode (RDE) tests.Cette thèse portait sur les performances électrocatalytiques de nanoflocons de graphène (GNF) en tant que support d'un catalyseur noble pour la réaction de réduction de l'oxygène (ORR) en milieu acide pour application dans les piles à combustible à membrane électrolytique polymèriques (PEMFC). Le support de nanoflocons de graphène a été généré selon la méthode par plasma thermique développée par Pristavita et al. en 2011. L'addition de platine sur le support carboné à l'aide d'un plasma thermique n'a pas été possible en raison des limitations en particulier liées au point d'ébullition élevé du platine et au coûts élevés d'un tel précurseur dans un plasma thermique. La méthode chimique en phase liquide mise au point par Jaoun et al. en 2003 a été utilisé avec succès pour générer des nanoparticules de platine sur le support GNF. Le catalyseur ainsi formé a montré une activité électrocatalytique supérieure vis-à-vis de l'ORR par rapport à un catalyseur commercial noble supporté par des particules de noir de carbone, ceci étant évalué à des vitesses de rotation élevées lors d'essais à l'électrode à disque rotatif (RDE)