ทังสเตนออกไซด์ในอิเล็กโทรดเซลล์เชื้อเพลิงพอลิเมอร์อิเล็กโทรไลต์

การพัฒนาวัสดุอิเล็กโทรดทางเลือกใหม่เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้เซลล์เชื้อเพลิงโพลีเมอร์อิเล็กโทรไลต์ (PEFC) สามารถเข้าถึงตลาดได้ในวงกว้าง ทุกวันนี้จำเป็นต้องมีการรับน้ำหนักแพลตตินั่มสูงโดยเฉพาะอย่างยิ่งในแคโทดเพื่อให้ได้กิจกรรมที่เพียงพอสำหรับการลดออกซิเจน นอกจากนี้การเสื่อมสภาพของขั้วไฟฟ้าทำให้สูญเสียพื้นที่ผิวของตัวเร่งปฏิกิริยาและต้องการโหลดเริ่มต้นสูงเพื่อรักษาประสิทธิภาพของเซลล์เมื่อเวลาผ่านไป มีปัญหาที่เกี่ยวข้องกับพอยต์ที่ด้านขั้วบวกที่เป็นพิษของตัวเร่งปฏิกิริยาเช่น CO, ลดกิจกรรม

แนวทางในการปรับปรุงขั้วไฟฟ้าและลดค่าใช้จ่ายของพวกเขาได้รับการประเมินอย่างต่อเนื่องและรวมถึงตัวเร่งปฏิกิริยาทางเลือกหรือการสนับสนุนเช่นเดียวกับโครงสร้างใหม่และสัณฐานวิทยาของชั้นตัวเร่งปฏิกิริยา ตัวเร่งปฏิกิริยาทางเลือกขึ้นอยู่กับโลหะที่ไม่มีค่า, อัลลอยด์ผสม Pt และ / หรือการสนับสนุนแบบใหม่ควรลดจำนวนรวมของ PT เพิ่มกิจกรรมและมีความเสถียรในสภาพแวดล้อมของเซลล์เชื้อเพลิง วัสดุสนับสนุนสามารถมีอิทธิพลต่อกิจกรรมโดยผลกระทบที่ล้นเกินเช่นเดียวกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของตัวเร่งปฏิกิริยา วัสดุสนับสนุนใหม่สามารถปรับปรุงกิจกรรมการใช้ประโยชน์และความเสถียรของตัวเร่งปฏิกิริยาหรือตัวสนับสนุนเอง

ทังสเตนออกไซด์เป็นวัสดุที่ได้รับการตรวจสอบอย่างกว้างขวางสำหรับการใช้งานที่หลากหลายโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากคุณสมบัติทางเคมีไฟฟ้าที่เป็นเอกลักษณ์ แต่ยังสำหรับกิจกรรมไฟฟ้าด้วย electrochromism ช่วยให้ทังสเตนออกไซด์สามารถดูดซับไอออนของไอออนอนินทรี / deintercalate (เช่น H, Li, Na, K, Pb, Cd) ในโครงสร้างของการก่อตัวของสัมฤทธิ์ทังสเตน รูปแบบที่ศึกษากันอย่างกว้างขวางที่สุดคือไฮโดรเจนทังสเตนบรอนซ์ซึ่งโปรตรอนถูกแทรกอยู่ในโครงสร้างออกไซด์เป็น HxWO3 และ 0

การก่อตัวของบรอนซ์นั้นได้รับผลกระทบอย่างมากจากปริมาณน้ำความพรุนและผลึกซึ่งส่งผลต่อคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาของทังสเตนออกไซด์ ในขณะเดียวกันโปรตอนสามารถรวมอยู่ในโครงสร้าง WOx พวกเขายังมีความคล่องตัวที่สำคัญซึ่งหมายความว่า WOx ทำหน้าที่เป็นตัวนำโปรตอนภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ เนื่องจากการก่อตัวของไฮโดรเจนทังสเตนบรอนซ์นั้นขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำจึงมีการรายงานการนำไฟฟ้าจำนวนมากเมื่อเปลี่ยนแปลงความชื้นสัมพัทธ์ ยิ่งไปกว่านั้นการสนับสนุน Pt ของทังสเตนออกไซด์ก็ส่งผลกระทบต่อการก่อตัวของบรอนซ์และทั้งความเข้มของการเพิ่มขึ้นของยอดอ๊อกซิเจนระหว่างไฮโดรเจน / เดอร์มาคาเลชั่นรวมถึงการเปลี่ยนแปลงศักยภาพสูงสุดไปสู่ศักยภาพที่สูงขึ้น

ทังสเตนออกไซด์ได้รับการประเมินทั้งการสนับสนุนและตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้งานในขั้วบวกเซลล์เชื้อเพลิงเช่นเดียวกับขั้วไฟฟ้าแคโทด แต่เพียงผู้เดียวทังสเตนออกไซด์ได้แสดงกิจกรรมสำหรับการเกิดออกซิเดชันไฮโดรเจนซึ่งเกิดจากความพรุนสูงและพื้นที่ผิวสูง ตัวเร่งปฏิกิริยา Pt และทังสเตนออกไซด์รวมได้รับการตรวจสอบสำหรับการเกิดออกซิเดชันเมทานอล / เอทานอล, การเกิดออกซิเดชัน CO, การเกิดออกซิเดชันของไฮโดรเจนรวมถึงการลดออกซิเจน สำหรับเมทานอลออกซิเดชั่นระบบ Pt บน WOx ได้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่ดีขึ้นกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Pt เนื่องจากทั้งการหกล้นของไฮโดรเจนจาก Pt ถึง WOx แต่ยังมีความสามารถของ WOx ในการให้อะตอมออกซิเจนที่มีศักยภาพต่ำ อื่น ๆ มีสาเหตุมาจากการปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวที่ใช้งานทางเคมีไฟฟ้า (ECSA) ของ Pt บน WOx

ทังสเตนออกไซด์นั้นค่อนข้างเสถียรในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดซึ่งเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการใช้งานในเซลล์เชื้อเพลิงโพลีเมอร์อิเล็กโทรไลต์ อย่างไรก็ตามมีรายงานการละลายของทังสเตนออกไซด์บางส่วน ในการศึกษาก่อนหน้านี้เราตรวจสอบผลกระทบของออกไซด์ของโลหะที่แตกต่างกันต่อความเสถียรและกิจกรรมของทองคำขาวในแคโทดแบบบางใน PEFC Pt บน WOx แสดงกิจกรรมที่ดีขึ้นสำหรับการลดออกซิเจนและอาจมีเสถียรภาพที่ดีขึ้นเมื่อเทียบกับ Pt เพียงอย่างเดียว คุณสมบัติที่น่าสนใจเช่นการเกิดแพลตตินัมออกไซด์ลดลงและการก่อตัวของบรอนซ์ไฮโดรเจนไฮโดรเจนทองคำขาวซึ่งเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาก็ถูกมองเห็นเช่นกันเมื่อ Pt ถูกวางบน WOx