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三氧化鎢燃料電池載體

WPC催化劑抗硫中毒

燃料電池的工作環境具有高電壓、高濕度和低pH值的特點,因此要求電極材料具有良好的耐腐蝕性。傳統的燃料電池催化劑主要是以碳為燃料電池載體負載貴金屬鉑(Pt),然而,由於碳的耐腐蝕性不夠強,致使催化劑活性降低,使用壽命減短。

三氧化鎢的化學性質很穩定,具有很強的耐酸性,正好非常合適燃料電池的反應環境。研究發現三氧化鎢部分替代碳作為三氧化鎢燃料電池載體,負載貴金屬,形成Pt/WO3/C催化劑,可以極大的提升催化劑的抗腐蝕性,提高催化劑使用壽命;同時,由於三氧化鎢與Pt的協同催化作用,減少貴金屬的使用,降低催化劑的成本,並且提高催化活性。另外,在添加WO3的催化劑的CO溶出實驗中發現,Pt/WO3/C展現出很好的CO氧化能力,也就是三氧化鎢燃料電池載體具有良好的抗CO毒化能力。

WO3-Pt/C燃料電池載體的抗硫中毒特性

氧化鎢表面具有良好的親水性,容易被部分還原形成表面含羥基的+5和+6價的混合氧化物,由此帶來的表面氧空位和由水解產生的羥基均可以提高電子與表面吸附物質的氧化反應,即提高了氧化鎢與Pt之間介面電子的遷移速率。從而使吸附在催化劑表面的有害物質SOx加速氧化並從催化劑表面脫附,減輕SOx的毒化影響,並促進燃料電池的性能恢復。另外,WO3能夠接受從鉑催化劑傳遞來的活性氫離子,與之結合形成鎢青銅,使得鉑的活性區再度釋放用於吸附其它的氫,進而顯著提高鉑催化劑的催化效率。另外,WO3作為燃料電池載體對直接甲酸燃料電池的性能也有較明顯的提高。最優質量配比的WO3-Pt/C催化劑,不僅能使二氧化硫的毒化影響達到最低、性能恢復速率達到最大,而且能夠獲得較好的催化作用和穩定性。

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