Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFCs) sind eine umweltfreundliche Technologie für die effiziente Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie und besonders vielversprechend für die Dekarbonisierung von Schwerlastverkehr. Der Nachteil von PEMFCs sind jedoch die hohen Kosten der Pt-basierten Katalysatoren, die für Kathode und Anode verwendet werden, was ihre Vermarktung hindert. Um dieses Problem zu beheben, sind die FeNC-Katalysatoren erfolgsversprechend um die Pt-basierte Katalysatoren für die Sauerstoffreduktionsreaktion (ORR) an der Kathode zu ersetzen. Bis jetzt zeigen die neu entwickelten FeNC-Katalysatoren vergleichbare ORR-Aktivitäten zu Pt-basierten Katalysatoren. Die genaue Beschaffenheit der aktiven Zentren in FeNC Katalysatoren ist allerdings noch offene Forschungsfragen, zum Beispiel: 1) Die Ergebnisse der Charakterisierung der Strukturen der intrinsischen aktiven Zentren von FeNC-Katalysatoren durch verschiedene spektroskopische Methoden sind noch umstritten. 2) Die Strukturen der aktiven Zentren, die durch Ex situ- und In situ-Bedingungen beobachtet werden, sind unterschiedlich. 3) Die Rolle der aktiven FeNC-Zentren für den ORR-Reaktionsmechanismus ist noch unzulänglich bekannt. Die 57Fe-Mössbauer-Spektroskopie ist eine leistungsstarke Methode zur Charakterisierung von FeNC-Katalysatoren und wird daher in dieser Arbeit verwendet, um Erkenntnisse über die Eisenzentren im Hinblick auf deren strukturelle Zusammensetzung, elektronische Zustände sowie die magnetische Umgebung zu gewinnen. Aufgrund der Diskrepanz zwischen der Zuordnung der aktiven Zentren unter aktiven Zentren unter In-situ- und Ex-situ-Bedingungen zielt diese Arbeit darauf ab, die Struktur der Eisenzentren zu erforschen und deren Einfluss auf die ORR durch In situ- und Operando-Mössbauer-Spektroskopie zu identifizieren. Zunächst wurde eine neue spektro-elektrochemische Zelle entworfen, anschließend wurden einige darauf basierte Vorversuche durchgeführt, um die experimentellen Bedingungen für in situ und operando Mössbauer-Messungen zu optimieren. Der erste Teil dieser Doktorarbeit besteht darin, die Veränderungen in den strukturellen Motiven zu identifizieren, die mit einem angelegten Potential der ORR mittels in situ Mössbauer-Spektroskopie an drei unterschiedlich hergestellten FeNC-Katalysatoren verbunden sind. Die aktiven Zentren ändern sich bei den drei Katalysatoren unter elektrochemischen Bedingungen unabhängig von deren Herstellungsprozess, die außerdem zwei Übergänge von relevanten Dubletts im Zusammenhang mit der Eisen Oxidations-bzw. Spin-Zustandsänderungen zeigen. In dem zweiten Teil werden die strukturellen Veränderungen bei vier angelegten Potentialen mit der Leistung des Katalysators im Bezug auf ORR Aktivität und Selektivität, um die Schlussfolgerungen ausgehend von den Selektivitäten aus der ersten veröffentlichten Arbeit besser zu verifizieren. In dem dritten Teil wird die FeNx-Stelle unter operando-Bedingungen mittels Mössbauer-Spektroskopie an einem ausgewählten FeNC-Katalysator untersucht. Die Mössbauer-Signaturen wurden bei einem festen Potential, aber mit variierendem Gasfluss von Sauerstoff in den Elektrolyten untersucht, und es zeigte sich eine neues Intermediat Zwischenprodukt FeNx, durch das Auftreten eines neuen Dubletts D4. Basierend auf den spektroskopischen und thermodynamischen Daten, konnte ein Zentrum mit pyrrolischer N-Koordination, FeN4C12, als ein konsistentes Modell für den gesamten Katalysezyklus identifiziert werden. FeNC-Katalysatoren, die mit verschiedenen Methoden hergestellt wurden, zeigen zwar sehr ähnliche Raumtemperatur-Mössbauer-Spektren, jedoch deutliche Unterschiede in ihren jeweiligen Tieftemperatur-Mössbauer-Spektren. Die Unterschiede der ORR-Aktivität können durch die unterschiedliche Zusammensetzung kleiner metallischer Eisenphasen (oder Eisenpartikel) erklärt werden, die in der Kohlenstoffschicht eingeschlossen sind. Allerdings ist der Reaktionsmechanismus dieser kleinen Eisenpartikel, d.h. ob und wie diese mit den aktiven FeNx-Zentren zusammenwirken, noch nicht vollständig verstanden. Die Ergebnisse dieser Arbeit überwinden vorherige Widersprüche in der strukturellen Zuordnung der aktiven Zentren von FeNC-Katalysatoren und bieten experimentellen und theoretische Nachweise für die strukturelle Zuordnung eines bisher unbekannten Zwischenproduktsim von FeNC katalysierten ORR-Mechanismus. Diese Erkenntnisse haben bemerkenswerte Auswirkung auf das rationale Design von hochaktiven FeNC-Katalysatoren, und bereiten somit einen Weg für deren Kommerzialisierung in der Zukunft.