WO3提升Pt系催化剂的性能

燃料电池是绿色能源科技,而制约其大量应用的重要因素就在于它的关键材料——催化剂贵金属用量大、活性不高、稳定性不能满足应用要求等,从成本上制约了它的发展。质子交换膜燃料电池因其高效、安全和环保等优点,备受关注。三氧化钨和碳化钨在燃料电池环境里比较稳定,与金属催化剂有协同效应,是碳载体的理想替代品。

三氧化钨和钨青铜结构
 
研究表明,氧化钨具有理想的质子传导能力是因为WO3水合物的生成,这是对应用于燃料电池催化剂载体很有吸引力的。三氧化钨已经被证明在电化学氧化条件下比Vulcan XC-72R在热力学上更稳定。鉴于三氧化钨比表面积过小而限制金属催化剂的分散,随着制备能力的提升,微球、介孔和纳米三氧化钨较传统的氧化钨具有更高的稳定性和比表面积,因而可以表现出更佳的性能。
 
WO3能增强Pt对甲醇氧化催化作用,主要是因为WO3形成了钨青铜,进而促进了甲醇的脱氢反应,并且亲氧性的氧化钨有助于去除吸附在催化剂上的甲醇氧化中间产物。研究发现,载铂的三氧化钨催化剂的活性比商用Pt-Ru/C的高。相较于Pt /C催化剂,20%氧化钨含量的Pt/WO3对甲醇的氧化催化活性和电化学稳定性明显较高。另外,Gui等人通过在碳上吸附和分解磷钨酸制备Pt-WO3/C催化剂,在CO溶出实验中发现,该种催化剂显示出较好的CO氧化能力,这说明Pt-WO3/C的抗CO毒化能力比Pt/C的强。
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