在车用聚合物电解质膜燃料电池（PEMFCs）中，由于空气意外泄漏进入阳极流场，可在阳极上发生寄生氧还原反应（ORR），引发瞬时电位跳跃，导致重复的启动和关闭事件(SU/SD)，进而导致阴极严重腐蚀。

近日，浦项科技大学Yong-Tae Kim 报道了一种在SU/SD中阴极腐蚀问题的解决方案，通过使用智能催化剂设计来选择性地促进氢氧化反应(HOR)，同时抑制阳极上的ORR。

文章要点

1）在氢气气氛中，氧化物的化学计量比转变为H_xWO₃(x=0.1)，这种非化学计量比的成分将电子特性从带状绝缘体转变为金属。当负载型电催化剂暴露在空气中后，氢的脱嵌导致返回绝缘化学计量组成H_xWO₃(x=0)。随着氢的脱嵌，氧化物载体的电阻率增加，有效地阻止了电荷转移，抑制了ORR。这种电位依赖的金属绝缘体过渡（MIT）行为导致了HOR选择性活性，该活性在SU/SD事件期间阳极催化剂层暴露于空气之后充分抑制了ORR。

2）研究人员在模型中展示了其HOR选择性催化作用，将扩展的薄膜催化剂成功地转移到介孔H_xWO₃负载铂的聚合物电解质膜（PEMFC）全电池中。与商用Pt/C催化剂相比，负载Pt/m-H_xWO₃的膜电极组件（MEA）在SU/SD过程中表现出明显的耐久性。

综上所述，这些结果证明了金属-绝缘体转变现象的实用性及其在提高商业PEMFC运行寿命方面的潜力。

Jung, S., Yun, S., Kim, J. et al. Selective electrocatalysis imparted by metal–insulator transition for durability enhancement of automotive fuel cells. Nat Catal (2020)

DOI：10.1038/s41929-020-0475-4

https://doi.org/10.1038/s41929-020-0475-4