過渡金屬氧化鎢改性燃料電池催化劑的抗硫中毒性能研究.pdf

1、硫化物在Pt基催化劑表面上的吸附以及毒化作用將會給質子交換膜燃料電池(PEMFC)的性能帶來不利和致命性的影響。基于氧化鎢(WOx)的親水性屬性、低價態(tài)的氧化還原對及氫溢流效應這三方面的特性，本論文首次采用WOx修飾貴金屬催化劑，以使催化劑獲得較好的抗硫性能。
　　 實驗中采用鎢酸鈉作為WOx的前驅體合成了一系列的復合WOx-Pt/C催化劑。其中，氧化鎢的含量從1 wt％到50 wt％不等。通過TEM、XRD、XPS、CV、RR

2、DE等測試方法對兩種催化劑進行了結構與性能表征。并通過探討不同配比的WOx-Pt/C催化活性的變化規(guī)律，研究了WOx-Pt/C和Pt/C兩種催化劑在中毒后Pt表面上SOx覆蓋度的變化趨勢和催化性能的恢復速率，同時還分析了WOx促進SOx氧化脫附的原理及影響因素。
　　 5 wt％ WOx-Pt/C的催化劑不僅擁有與商業(yè)Pt/C催化劑十分接近的電化學活性面積及氧還原反應(ORR)活性，而且還具有比Pt/C催化劑更優(yōu)異的抗硫性能。這

3、可能源于WOx的誘導效應，即(i) Pt與WOx之間的協(xié)同效應;(ii)WOx表面的氫溢流效應;(iii) W(Ⅴ)/W(Ⅵ)氧化還原對的存在。中毒后的WOx-Pt/C催化劑經過第1圈電勢循環(huán)掃描之后，其表面減少的SOx覆蓋度占總覆蓋度的51.2％。在親水性的WOx表面通過羥基化和水解作用產生的羥基OH基團會加速硫化物SOx的氧化過程，從而使SOx中毒后的WOx-Pt/C催化劑性能迅速恢復。此外，與Pt/C催化劑相比，中毒后WOx-Pt