ACS Catal.: 等离子体增强原子层沉积法制备超低负载钌催化剂用于固体氧化物燃料电池

雨辰

2021-03-05

设计和制造具有最小的贵金属负载量的高活性和热稳定的催化剂对于使用直接甲烷燃料的固体氧化物燃料电池至关重要。

有鉴于此，首尔科技大学Jihwan An等人，利用等离子体增强原子层沉积技术(PEALD)在掺杂钐的二氧化铈(SDC)骨架上制备了超低负载Ru催化剂(<10 μg cm^-2)，用于甲烷氧化电极。

本文要点

1）不同厚度(<8 nm，<10 μg cm^-2)的PEALD Ru催化剂沉积在混合离子-电子导电(MIEC)SDC骨架(即SDC@PEALD Ru)上，用于在低温SOFC阳极上直接氧化甲烷。比较了具有不同PEALD Ru循环的SDC @ PEALD Ru电池之间的电化学性能。

2）尽管贵金属负载量降低了95％，但具有高表面积和高三相边界密度的Ru催化剂的电化学性能优于其溅射的同类催化剂。此外，与溅射的催化剂相比，PEALD Ru催化剂在高温下运行更稳定，具有更高的最大功率密度(MPD)(30%)，热稳定性提高了3倍，形态降解更少，并减轻了碳的结焦。

3）这样的改进归因于PEALD的性质，它可以使Ru粒子在具有高密度和紧密界面的多孔SDC上保持良好的形貌。

参考文献：

Seunghyeon Kye et al. Ultralow-Loading Ruthenium Catalysts by Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition for a Solid Oxide Fuel Cell. ACS Catal., 2021.

DOI: 10.1021/acscatal.0c04526

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c04526