碳载碳化钨催化剂的制备与性能+文献综述(3)
自1839年W.R.Gove制作了第一个燃料电池[2]，对燃料电池的研究己经接近200年。燃料电池的应用与商业化的发展史是从20世纪5、60年代航天科技的发展而开始的。1955年，通用电气公司的工程师W.T.Grubb改进原来的燃料电池设计，使用磺化的聚苯乙烯离子交换膜作为电解质，并与L.Niedrach合作，研制出了“Grubb一Niedrach 燃料电池”。通用公司与美国国家航空航天管理局（NASA）合作，在1962年顺利应用于双子星空间任务。与此同时，Bacon开发出可以工作的6kw碱性燃料电池[3]，飞机制造商普惠公司取得了Bacon碱性燃料电池的专利，随后进行深入的研究工作，并成功应用于阿波罗登陆月球任务的飞船。
1973年发生石油危机后，世界各国普遍认识到能源的重要性，因此各国都纷纷积极制定各种能源政策，以降低对石油进口的依赖性。20世纪70~80年代的20年之间，燃料电池的研发工作都集中在开发新材料、寻求最佳的燃料来源以及降低成本等方面[4]。例如，美国杜邦公司于1972年成功开发出燃料电池专用的高分子电解质隔膜Nafion。1993年加拿大巴拉德公司研制出全世界第一辆质子交换膜燃料电池为动力源的公共汽车，1998年它向温哥华和芝加哥提供了6辆燃料电池公共汽车。美国通用公司向2000年悉尼奥运会提供了液氢燃料电池，被誉为千年奥运绿色使者。2003年4月，德国研制的世界第一艘燃料电池潜艇下水及首次试航获得成功。2003年日本东芝公司宣称己开发出手机、笔记本、PAD等使用的燃料电池移动电源。2008年，北京奥运会期间由上燃动力、同济大学、上海大众共同开发的20辆燃料电池轿车作为赛时公务用车；由清华大学、北汽福田开发的3辆燃料电池客车在公交线路上进行为期1年的示范运行[5]。2009年的11月，东芝向社会推出以直接甲醇燃料电池为能源供应的手机，并投放市场。此外，以燃料电池作为便携式电子产品电力的发展也正在积极地开展中，燃料电池即将成为21世纪以及以后年代的主流能源使用方式[6-8]。
近年来，具有与Pt类似电子结构的WC在电催化领域的应用受到广泛的关注，已有的研究表明WC作为燃料电池阳极催化剂具有优异的电化学稳定性、良好的抗CO中毒能力[9]，能较好地提高催化剂的活性和稳定性，降低贵金属催化剂的用量。相比传统的Pt/C催化剂，碳化钨不但具有类Pt性质[10]，而且具有比碳载体更好的稳定性[11]，可直接将其同时作为催化剂的助剂和载体，但是其比表面积较小，活性位较少，Pt等纳米金属颗粒在其表面的分散性较差[12]，因此，往往仍然需要加入一定量的碳载体。本课题就是研究碳载碳化钨催化剂如何更加好地提高燃料电池的使用性能。
1.2. 直接醇类燃料电池及其原理
目前燃料电池以醇类作为燃料有两种不同的使用方式：一种是先将醇类物质经过重整改质的过程后变成富氢气体后再进入氢氧燃料电池发电，例如(质子交换膜燃料电池)PEMFC 或磷酸燃料电池(PAFC)；另一种方式则是直接将醇注入到燃料电池内进行电催化发电，而无须先经过任何燃料重整改质装置，这种电池就是我们通常讲的直接醇类燃料电池(DAFC)。
严格意义上讲，直接醇类燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种，其膜电极组件 MEA 与 PEAFC 基本相同，只是燃料是醇(液态)而不是氢气(气态)，所以相应的燃料供应系统有所区别。基于燃料储存、运输以及供应方面的考虑，从实用的角度出发，液体燃料应该是首选的燃料。有机小分子(特别是甲醇和乙醇)来源丰富、价格便宜；容易携带和储存；氧化产生的最终产物是二氧化碳和水；可以直接利用现有的燃油供应系统。
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