WO3提升Pt系催化劑的性能

燃料電池是綠色能源科技,而制約其大量應用的重要因素就在於它的關鍵材料——催化劑貴金屬用量大、活性不高、穩定性不能滿足應用要求等,從成本上制約了它的發展。質子交換膜燃料電池因其高效、安全和環保等優點,備受關注。三氧化鎢和碳化鎢在燃料電池環境裡比較穩定,與金屬催化劑有協同效應,是碳載體的理想替代品。

三氧化鎢和鎢青銅結構
 
研究表明,氧化鎢具有理想的質子傳導能力是因為WO3水合物的生成,這是對應用於燃料電池催化劑載體很有吸引力的。三氧化鎢已經被證明在電化學氧化條件下比Vulcan XC-72R在熱力學上更穩定。鑒於三氧化鎢比表面積過小而限制金屬催化劑的分散,隨著製備能力的提升,微球、介孔和納米三氧化鎢較傳統的氧化鎢具有更高的穩定性和比表面積,因而可以表現出更佳的性能。
 
WO3能增強Pt對甲醇氧化催化作用,主要是因為WO3形成了鎢青銅,進而促進了甲醇的脫氫反應,並且親氧性的氧化鎢有助於去除吸附在催化劑上的甲醇氧化中間產物。研究發現,載鉑的三氧化鎢催化劑的活性比商用Pt-Ru/C的高。相較於Pt /C催化劑,20%氧化鎢含量的Pt/WO3對甲醇的氧化催化活性和電化學穩定性明顯較高。另外,Gui等人通過在碳上吸附和分解磷鎢酸製備Pt-WO3/C催化劑,在CO溶出實驗中發現,該種催化劑顯示出較好的CO氧化能力,這說明Pt-WO3/C的抗CO毒化能力比Pt/C的強。
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