Platinum-ruthenium heterogeneous catalytic anodes prepared by atomic layer deposition for use in direct methanol solid oxide fuel cells

ACS Catalysis

Volumn 5, Issue 3, 2015, Pages 1914-1921

  Jeong, Heon Jae ^a   Kim, Jun Woo ^a   Bae, Kiho ^a,b   Jung, Hojean ^a   Shim, Joon Hyung ^a  

^a Korea University   (South Korea)

^b Korea Institute of Science and Technology   (South Korea)

Author keywords

atomic layer deposition; direct methanol solid oxide fuel cell; heterogeneous catalysts; platinum; ruthenium

Indexed keywords

ATOMIC LAYER DEPOSITION; ATOMS; AUGER ELECTRON SPECTROSCOPY; CARBON MONOXIDE; CATALYSTS; CHEMICAL ANALYSIS; DEPOSITION; DIRECT METHANOL FUEL CELLS (DMFC); ELECTRODES; ELECTRON SPECTROSCOPY; FUEL CELLS; HIGH RESOLUTION TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY; METHANOL; PLATINUM; RUTHENIUM; X RAY PHOTOELECTRON SPECTROSCOPY;

CATALYST PREPARATION; CELL OPERATION; DEPOSITION CYCLES; DIRECT METHANOL; ELECTRODE IMPEDANCE; HETEROGENEOUS CATALYST; PLATINUM-RUTHENIUM; PT-RU CATALYSTS;

SOLID OXIDE FUEL CELLS (SOFC);

EID: 84924274324     PISSN: 21555435     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cs502041d     Document Type: Article

References (61)

1. Steele, B. C. H.; Heinzel, A. Nature 2001, 414, 345-352 10.1038/35104620
2. Atkinson, A.; Barnett, S.; Gorte, R. J.; Irvine, J. T. S.; McEvoy, A. J.; Mogensen, M.; Singhal, S. C.; Vohs, J. Nat. Mater. 2004, 3, 17-27 10.1038/nmat1040
3. McIntosh, S.; Gorte, R. J. Chem. Rev. 2004, 104, 4845-4865 10.1021/cr020725g
4. Liu, M.; Peng, R.; Dong, D.; Gao, J.; Liu, X.; Meng, G. J. Power Sources 2008, 185, 188-192 10.1016/j.jpowsour.2008.06.076
5. Liu, H.; Song, C.; Zhang, L.; Zhang, J.; Wang, H.; Wilkinson, D. P. J. Power Sources 2006, 155, 95-110 10.1016/j.jpowsour.2006.01.030
6. Aricò, A. S.; Srinivasan, S.; Antonucci, V. Fuel cells 2001, 1, 133-161 10.1002/1615-6854(200107)1:2<133::AID-FUCE133>3.0.CO;2-5
7. Gasteiger, H. A.; Markovic, N.; Ross, P. N., Jr.; Cairns, E. J. Phys. Chem. 1993, 97, 12020-12029 10.1021/j100148a030
8. Radmilovic, V.; Gasteiger, H. A.; Ross, P. N. J. Catal. 1995, 154, 98-106 10.1006/jcat.1995.1151
9. Hamnett, A. Catal. Today 1997, 38, 445-457 10.1016/S0920-5861(97)00054-0
10. Kua, J.; Goddard, W. A. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 10928-10941 10.1021/ja9844074
11. Watanabe, M.; Motoo, S. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1975, 60, 267-273 10.1016/S0022-0728(75)80261-0
12. Schmidt, T. J.; Noeske, M.; Gasteiger, H. A.; Behm, R. J.; Britz, P.; Brijoux, W.; Bönnemann, H. Langmuir 1997, 13, 2591-2595 10.1021/la962068r
13. Takasu, Y.; Fujiwara, T.; Murakami, Y.; Sasaki, K.; Oguri, M.; Asaki, T.; Sugimoto, W. J. Electrochem. Soc. 2000, 147, 4421-4427 10.1149/1.1394080
14. Paulus, U. A.; Endruschat, U.; Feldmeyer, G. J.; Schmidt, T. J.; Bönnemann, H.; Behm, R. J. J. Catal. 2000, 195, 383-393 10.1006/jcat.2000.2998
15. Steigerwalt, E. S.; Deluga, G. A.; Cliffel, D. E.; Lukehart, C. M. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 8097-8101 10.1021/jp011633i
16. Liu, Z.; Lee, J. Y.; Han, M.; Chen, W.; Gan, L. M. J. Mater. Chem. 2002, 12, 2453-2458 10.1039/b200875k
17. Min, Y. S.; Bae, E. J.; Jeong, K. S.; Cho, Y. J.; Lee, J. H.; Choi, W. B.; Park, G. S. Adv. Mater. 2003, 15, 1019-1022 10.1002/adma.200304452
18. Elam, J. W.; Libera, J. A.; Huynh, T. H.; Feng, H.; Pellin, M. J. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 17286-17292 10.1021/jp1030587
19. Shim, J. H.; Kang, S.; Cha, S. W.; Lee, W.; Kim, Y. B.; Park, J. S.; Gür, T. M.; Prinz, F. B.; An, J. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 12695-12705 10.1039/c3ta11399j
20. George, S. M. Chem. Rev. 2010, 110, 111-131 10.1021/cr900056b
21. King, J. S.; Wittstock, A.; Biener, J.; Kucheyev, S. O.; Wang, Y. M.; Baumann, T. F.; Giri, S. K.; Hamza, A. V.; Baeumer, M.; Bent, S. F. Nano Lett. 2008, 8, 2405-2409 10.1021/nl801299z
22. Christensen, S. T.; Elam, J. W.; Rabuffetti, F. A.; Ma, Q.; Weigand, S. J.; Lee, B.; Seifert, S.; Stair, P. C.; Poeppelmeier, K. R.; Hersam, M. C.; Bedzyk, M. J. Small 2009, 5, 750-757 10.1002/smll.200801920
23. Liu, C.; Wang, C. C.; Kei, C. C.; Hsueh, Y. C.; Perng, T. P. Small 2009, 5, 1535-1538 10.1002/smll.200900278
24. Shim, J. H.; Jiang, X.; Bent, S. F.; Prinz, F. B. J. Electrochem. Soc. 2010, 157, B793-B797 10.1149/1.3368787
25. Christensen, S. T.; Feng, H.; Libera, J. L.; Guo, N.; Miller, J. T.; Stair, P. C.; Elam, J. W. Nano Lett. 2010, 10, 3047-3051 10.1021/nl101567m
26. Feng, H.; Elam, J. W.; Libera, J. A.; Setthapun, W.; Stair, P. C. Chem. Mater. 2010, 22, 3133-3142 10.1021/cm100061n
27. Feng, H.; Libera, J. A.; Stair, P. C.; Miller, J. T.; Elam, J. W. ACS Catal. 2011, 1, 665-673 10.1021/cs2000957
28. Enterkin, J. A.; Poeppelmeier, K. R.; Marks, L. D. Nano Lett. 2011, 11, 993-997 10.1021/nl104263j
29. Enterkin, J. A.; Setthapun, W.; Elam, J. W.; Christensen, S. T.; Rabuffetti, F. A.; Marks, L. D.; Stair, P. C.; Poeppelmeier, K. R.; Marshall, C. L. ACS Catal. 2011, 1, 629-635 10.1021/cs200092c
30. Marichy, C.; Bechelany, M.; Pinna, N. Adv. Mater. 2012, 24, 1017-1032 10.1002/adma.201104129
31. Jiang, X.; Gür, T. M.; Prinz, F. B.; Bent, S. F. Chem. Mater. 2010, 22, 3024-3032 10.1021/cm902904u
32. An, J.; Kim, Y. B.; Prinz, F. B. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 7520-7525 10.1039/c3cp50996f
33. Aaltonen, T.; Alén, P.; Ritala, M.; Leskelä, M. Chem. Vap. Deposition 2003, 9, 45-49 10.1002/cvde.200290007
34. Alayoglu, S.; Nilekar, A. U.; Mavrikakis, M.; Eichhorn, B. Nat. Mater. 2008, 7, 333-338 10.1038/nmat2156
35. Lewera, A.; Zhou, W. P.; Vericat, C.; Chung, J. H.; Haasch, R.; Wieckowski, A.; Bagus, P. S. Electrochim. Acta 2006, 51, 3950-3956 10.1016/j.electacta.2005.11.009
36. Jung, D. W.; Duncan, K. L.; Wachsman, E. D. Acta Mater. 2010, 58, 355-363 10.1016/j.actamat.2009.08.072
37. Wachsman, E. D.; Lee, K. T. Science 2011, 334, 935-939 10.1126/science.1204090
38. Son, K. S.; Bae, K.; Kim, J. W.; Ha, J. S.; Shim, J. H. J. Vac. Sci. Technol., A 2013, 31, 01A107-1-01A107-4 10.1116/1.4755921
39. Choi, H. J.; Park, S. W.; Han, G. D.; Na, J.; Kim, G. T.; Shim, J. H. Appl. Phys. Lett. 2014, 104, 242105-1-242105-4 10.1063/1.4883646
40. Aaltonen, T.; Rahtu, A.; Ritala, M.; Leskelä, M. Solid-State Lett. 2003, 6, C130-C133 10.1149/1.1595312
41. Kwon, O. K.; Kim, J. H.; Park, H. S.; Kang, S. W. J. Electrochem. Soc. 2004, 151, G109-G112 10.1149/1.1640633
42. Anderson, V. R.; Leick, N.; Clancey, J. W.; Hurst, K. E.; Jones, K. M.; Dillon, A. C.; George, S. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 8960-8970 10.1021/jp412539y
43. Park, K. J.; Doub, J. M.; Gougousi, T.; Parsons, G. N. Appl. Phys. Lett. 2005, 86, 051903-1-051903-3 10.1063/1.1852079
44. Johansson, A. C.; Larsen, J. V.; Verheijen, M. A.; Haugshøj, K. B.; Clausen, H. F.; Kessels, W. M. M.; Christensen, L. H.; Thomsen, E. V. J. Catal. 2014, 311, 481-486 10.1016/j.jcat.2014.01.001
45. Vitos, L.; Ruban, A. V.; Skriver, H. L.; Kollar, J. Surf. Sci. 1998, 411, 186-202 10.1016/S0039-6028(98)00363-X
46. Farmer, D. B.; Gordon, R. G. Nano Lett. 2006, 6, 699-703 10.1021/nl052453d
47. Wu, Y. Q.; Ye, P. D.; Capano, M. A.; Xuan, Y.; Sui, Y.; Qi, M.; Cooper, J. A.; Shen, T.; Pandey, D.; Prakash, G.; Reifenberger, R. Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 092102-1-092102-3 10.1063/1.2889959
48. Park, S. W.; Kim, J. W.; Choi, H. J.; Shim, J. H. J. Vac. Sci. Technol., A 2014, 32, 01A115-1-01A115-5 10.1116/1.4845735
49. Venables, J. A.; Spiller, G. D. T.; Hanbucken, M. Rep. Prog. Phys. 1984, 47, 399-459 10.1088/0034-4885/47/4/002
50. Markov, I. V. Crystal Growth for Beginners: Fundamentals of Nucleation, Crystal Growth, and Epitaxy; World Scientific: Singapore, 1995; pp 375-406.
51. OHayre, R. P.; Cha, S. W.; Colella, W. G.; Prinz, F. B. Fuel Cell Fundamentals, 2 nd ed.; Wiley: New York, 2009; pp 234-250.
52. Kim, Y. B.; Shim, J. H.; Gür, T. M.; Prinz, F. B. J. Electrochem. Soc. 2011, 158, B1453-B1457 10.1149/2.001112jes
53. Chao, C. C.; Motoyama, M.; Prinz, F. B. Adv. Energy Mater. 2012, 2, 651-654 10.1002/aenm.201200002
54. Wang, X.; Huang, H.; Holme, T.; Tian, X.; Prinz, F. B. J. Power Sources 2008, 175, 75-81 10.1016/j.jpowsour.2007.09.066
55. Takagi, Y.; Lai, B. K.; Kerman, K.; Ramanathan, S. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3473-3478 10.1039/c1ee01310f
56. Biener, M. M.; Biener, J.; Wichmann, A.; Wittstock, A.; Baumann, T. F.; Bäumer, M.; Hamza, A. V. Nano Lett. 2011, 11, 3085-3090 10.1021/nl200993g
57. Lu, J.; Fu, B.; Kung, M. C.; Xiao, G.; Elam, J. W.; Kung, H. H.; Stair, P. C. Science 2012, 335, 1205-1208 10.1126/science.1212906
58. Cheng, D.; Huang, S.; Wang, W. Phys. Rev. B 2006, 74, 064117-1-064117-11 10.1103/PhysRevB.74.064117
59. Liu, X.; Wang, A.; Yang, X.; Zhang, T.; Mou, C. Y.; Su, D. S.; Li, J. Chem. Mater. 2009, 21, 410-418 10.1021/cm8027725
60. Wilhelm, S.; Iwasita, T.; Vielstich, W. J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1987, 238, 383-391 10.1016/0022-0728(87)85187-2
61. Iwasita, T. Electrochim. Acta 2002, 47, 3663-3674 10.1016/S0013-4686(02)00336-5