Park Gyeong Won;Choi Jong Ho;Park In Su;Nam Woo Hyeon;Seong Yeong Eun
한국전기화학회:학술대회논문집
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2003.07a
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pp.83-88
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2003
PtRu alloy and $PtRu-WO_3$ nanocomposite thin-film electrodes for methanol electrooxidation were fabricated by means of a sputtering method. The structural and electrochemical properties of well-defined PtRu alloy thin-film electrodes were characterized using X-ray diffraction, Rutherford backscattering spectroscopy. X-ray photoelectron spectroscopy, and electrochemical measurements. The alloy thin-film electrodes were classified as follows: Pt-based and Ru-based alloy structure. Based on structural and electrochemical understanding of the PtRu alloy thin-film electrodes, the well-controlled physical and (electro)chemical properties of $PtRu-WO_3$, showed superior specific current to that of a nanosized PtRu alloy catalyst, The homogeneous dispersion of alloy catalyst and well-formed nanophase structure would lead to an excellent catalytic electrode reaction for high-performance fuel cells. In addition, the enhanced catalytic activity in nanocomposite electrode was found to be closely related to proton transfer in tungsten oxide using in-situ electrochemical transmittance measurement.
CO-tolerant PtMo/C alloy electrocatalyst was prepared by a colloidal method, and its electrocatalytic activity toward CO oxidation was investigated. Electrochemical study revealed that the alloy catalyst significantly enhanced catalytic activity toward the electro-oxidation of CO compared to Pt/C counterpart. Cyclic voltammetry suggested that Mo plays an important role in promoting CO electro-oxidation by facilitating the formation of active oxygen species. The effect of Mo on the electronic structure of Pt was investigated using X-ray absorption spectroscopy to elucidate the synergetic effect of alloying. Our in-depth spectroscopic analysis revealed that CO is less strongly adsorbed on PtMo/C catalyst than on Pt/C catalyst due to the modulation of the electronic structure of Pt d-band. Our investigation shows that the enhanced CO electrooxidation in PtMo alloy electrocatalyst is originated from two factors; one comes from the facile formation of active oxygen species, and the other from the weak interaction between Pt and CO.
Corrosivities and catalytic activities of platinum-transition metal alloy catalyses loaded on carbon substrate and were studied by electrochemical method using a unit cell. And the analysis of Pt-alloy catalyst was conducted by x-ray diffractometer. Among the catalysts, the Pt-Mo/carbon, Pt-Fe-Co/carbon and Pt-Fe/carbon catalyst showed more excellent cathodic current densities than others. It was found that most of cathodic current density for the Pt-Mo/carbon electrode was $120mA/cm^2$. The current density of the Pt-Fe-Co/carbon was much higher than that of Pt/carbon, reaching $200mA/cm^2$.
In this paper, we characterized bimetallic Pt-Ru/C alloy catalysts having four different compositions and compared the catalytic activities of the prepared alloys for CO oxidation. ICP-AES, EDS, XRD, TEM, and XAS were used to investigate the composition, degree of alloying, particle size, and electronic structure of the prepared Pt-Ru/C catalysts. Those results indicated the synthesis of the alloy catalysts with intended composition and uniform size. The electrochemical study of the characterized alloys showed higher catalytic activity for CO oxidation than that of the commercial Pt/C (E-TEK, Inc., 20 wt %) catalyst. Especially, it was shown that the alloy catalyst with Ru composition of 50 atomic % gave the highest catalytic activity for CO oxidation.
The electrocatalytic characteristics of oxygen reduction reaction of the $PtxM_{(1-x)}$ (M = Co, Cu, Ni) supported on multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) have been evaluated in a Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC). The $Pt_xM_{(1-x)}$/MWNTs catalysts with a Pt : M atomic ratio of about 3 : 1 were synthesized and applied to the cathode of PEMFC. The crystalline structure and morphology images of the $Pt_xM_{(1-x)}$ particles were characterized by X-ray diffraction and transmission electron microscopy, respectively. The results showed that the crystalline structure of the Pt alloy particles in Pt/MWNTs and $Pt_xM_{(1-x)}$/MWNTs catalysts are seen as FCC, and synthesized $Pt_xM_{(1-x)}$ crystals have lattice parameters smaller than the pure Pt crystal. According to the electrochemical surface area (ESA) calculated with cyclic voltammetry analysis, $Pt_{0.77}Co_{0.23}$/MWNTs catalyst has higher ESA than the other catalysts. The evaluation of a unit cell test using Pt/MWNTs or $Pt_xM_{(1-x)}$/MWNTs as the cathode catalysts demonstrated higher cell performance than did a commercial Pt/C catalyst. Among the MWNTs-supported Pt and $Pt_xM_{(1-x)}$ (M = Co, Cu, Ni) catalysts, the $Pt_{0.77}Co_{0.23}$/MWNTs shows the highest performance with the cathode catalyst of PEMFC because they had the largest ESA.
The electrical wire explosion process in liquid media is promising for nano-sized metal and/or alloy particles. The hybrid Pt/Fe-Cr-Al and Pt/Ni-Cr-Fe nanoparticles for exhaust emission control system are synthesized by electrical wire explosion process in liquid media. The alloy powders have spherical shape and nanometer size. According to the wire component, while Pt/Fe-Cr-Al nanoparticles are shown the well dispersed Pt on the Fe-Cr-Al core particle, Pt/Ni-Cr-Fe nanoparticles are shown the partially separated Pt on the Ni-Cr-Fe core particle. Morphologies and component of two kinds of hybrid nano catalyst particles were characterized by transmission electron microscope and energy dispersive X-ray spectroscopy analysis.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2010.02a
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pp.403-403
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2010
The Pt-Ni alloy is an electro-catalyst of interest in the low temperature direct methanol fuel cells(DMFCs). It has been already reported that the Pt-Ni alloy catalysts may even have enhanced activity compared to pure platinum catalyst, depending on how the surfaces are prepared. The order-disorder transition in bimetallic alloy such as $\beta$-CuZn, Cu3Au, and CuAu have been investigated greatly by x-ray diffraction. After annealing the bimetallic alloy, the crystal structure changes as observed in the order-disorder transition of Cu3Au which changes from the face centered cubic to a simple cubic structure. Pt-Ni bimetallic alloy has been already reported to have the face centered cubic structure. However, in nano-scale Pt-Ni bimetallic alloy crystals the crystal structures changes to a simple cubic structure. In this experiment, we have studied the order-disorder transition in Pt-Ni bimetallic nanocrystals. Pt/Ni thin films were deposited on sapphire(0001) substrates by e-beam evaporator and then Pt-Ni alloy were formed by RTA at 500, 600, and $700^{\circ}C$ in a vacuum environment and Pt-Ni nano particles were formed by RTA at $1059^{\circ}C$ in a vacuum environment. We measured the structure of Pt-Ni bimetallic alloy films using synchrotron x-ray diffraction and SEM.
Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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1992.11a
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pp.39-40
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1992
This paper dealt with the manufacturing of binary alloy catalyst and showed simple electrochemical method for determing catalytic activity of oxygen reduction in acid or alkaline electrolyte. The catalyst was prepared by impregnating transition metal salts on platinum or silver particles adsorbed before on carbon paper substrate. The electrochemical characteristics of the catalysts was investigated with carbon paper electrode or PTFE-boned porous electrode and then cathodic current densities and tafel slopes were compared. As a result, of all binary catalysts utilized in this work, Pt-Fe, Pt-Mo showed better oxygen reduction activity than pure platinum catalyst in acid electrolyte and Ag-Fe, Ag-Pt, and Ag-Ni-Bi-Ti catalyst did than pure silver catalyst in alkaline electrolyte. The current density of Pt-Fe electrode in acid electrolyte was one and half times higher than that of Pt electrode(~500mA/$\textrm{cm}^2$ at 0.7VvsNHE).
During a long-term operation of polymer electrolyte membrane fuel cells(PEMFCs), the fuel cell performance may degrade due to severe agglomeration and dissolution of metal nanoparticles in the cathode. To enhance the electrochemical durability of metal catalysts and to prevent the particle agglomeration in PEMFC operation, this paper proposes a hybrid catalyst structure composed of PtCo alloy nanoparticles encapsulated by porous carbon layers. In the hybrid catalyst structure, the dissolution and migration of PtCo nanoparticles can be effectively prevented by protective carbon shells. In addition, $O_2$ can properly penetrate the porous carbon layers and react on the active Pt surface, which ensures high catalytic activity for the oxygen reduction reaction. Although the hybrid catalyst has a much smaller active surface area due to the carbon encapsulation compared to a commercial Pt catalyst without a carbon layer, it has a much higher specific activity and significantly improved durability than the Pt catalyst. Therefore, it is expected that the designed hybrid catalyst concept will provide an interesting strategy for development of high-performance fuel cell catalysts.
The influence of the particle size of platinum(Pt) on the stability and activity was studied. The particle size of platinum was controlled in the range of $3.5{\sim}9\;nm$ by heat treatment of commercial Pt/C and confirmed by XRD and TEM. An accelerated degradation test was performed to evaluate the stability of platinum catalysts. Oxygen reduction reaction was monitored for the measurement of activity. As increasing the Pt particle size, the stability of Pt/C electrode was enhanced and the activity was reduced. It was confirmed that the stability of Pt/C electrode was in inverse proportion to the activity. PtCo/C alloy catalyst was used to improve the activity and stability of large-sized platinum particle. The maximum power density of commercial Pt/C was $507.6\;mV/cm^2$ and PtCo/C alloy catalyst was $585.8\;mV/cm^2$. The decrement of electrochemical surface area showed Pt/C(60%) and PtCo/C alloy catalyst(24%). It was possible to enhance both of stability and activity of catalyst by the combination of particle size control and alloying.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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