由于人類大量開發(fā)和利用傳統(tǒng)化石能源,造成傳統(tǒng)不可再生能源的枯竭,加劇了全球能源危機及環(huán)境污染。開發(fā)可持續(xù)清潔能源和高效的能量轉(zhuǎn)換和儲存技術(shù)是一個巨大挑戰(zhàn),同時也為新能源的開發(fā)利用帶來了發(fā)展契機�；陔p電層原理工作的超級電容,依靠儲能活性材料表面形成的雙電層結(jié)構(gòu)對電解液離子的靜電吸附來實現(xiàn)電荷儲存。相比于傳統(tǒng)電容和二次電池,超級電容具有功率密度高、充放電速度快、工作溫度窗口寬和循環(huán)壽命長等突出優(yōu)點。石墨烯作為一種新型二維碳納米材料,具有高比表面積、優(yōu)異的導(dǎo)電性和力學(xué)性能等特點,被視為理想的超級電容電極材料。超級電容的儲能本質(zhì)與微觀層面電極材料-電解液交互作用密切相關(guān)。增大電極材料的表面積有效利用率對于充分挖掘超級電容的儲能性能具有重要意義。從微觀層面上看,電解液在電極材料中的滲流行為特性會極大地影響電極材料的表面積有效利用率,進(jìn)而顯著影響宏觀層面超級電容的能量輸出。考慮到電解液在石墨烯電極材料中流動的復(fù)雜性,可視化實驗研究存在較大困難,無法對石墨烯孔隙結(jié)構(gòu)內(nèi)電解液滲流行為特性的細(xì)節(jié)進(jìn)行更加全面地描述。數(shù)值模擬技術(shù)作為實驗手段的有效補充,可以從滲流過程的本質(zhì)特征出發(fā),反映滲流演化規(guī)律。本研... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：202 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１雙電層電容工作原理示意圖［６］??雙電層儲能理論發(fā)展和完善的過程中，先后經(jīng)歷了幾種不同的雙電層模型階??

?充電過程?放電過程??圖１－１雙電層電容工作原理示意圖［６］??雙電層儲能理論發(fā)展和完善的過程中，先后經(jīng)歷了幾種不同的雙電層模型階??段，按照時間順序依次為Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ模型、Ｇｏｕｙ－Ｃｈａｐｎｉａｎ模型和Ｓｔｅｍ模型，如??圖１－２所示。??最早的雙電層電容模型由Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ于１８５３年提出，也被稱為緊密雙電層??模型［７］。該模型認(rèn)為，當(dāng)正負(fù)電極帶電后，電解液離子會在相反電荷的作用下吸??引至電極表面，形成緊密排列的雙電層結(jié)構(gòu)，而異性的電解液離子則被排斥而遠(yuǎn)??離電極表面。而電極界面與電解液之間形成的勢壘使得溶液中離子與界面電荷無??法中和，最終形成了穩(wěn)定的Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ層。此時，雙電層電容的計算公式如下：??Ｃ?十?（１－１）??其中，Ｃ為雙電層電容的電容量，單位為Ｆｇ＇ｅ是介電常數(shù)，單位為Ｆｍ＿１。３??為電極材料的比表面積

?工作共同獲得了?２０１０年諾貝爾物理學(xué)獎［１９］。通過不同的變形方式，石墨烯可以??轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌S度的碳材料（圖１－３所示），例如０Ｄ的富勒烯，１Ｄ的ＣＮＴ以及??３Ｄ的石墨＿。??理想的石墨烯只有一個碳原子厚度，僅有０．３５?ｎｍ，理論比表面積高達(dá)２６３０??ｍ２?ｇ－１。其載流子遷移率高達(dá)？２?ｘ?ｌ〇５?ｃｍ２?Ｖ－ｉ?導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)５３００?ｊ?ｓ－??、具有優(yōu)異的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能［２１］。目前石墨烯是世界上已知的最輕薄也最堅硬??的納米材料，具有穩(wěn)定的機械力學(xué)性能。因此，石墨烯在電子元器件［２２］、傳感器??［２３］、生物技術(shù)［２４］、醫(yī)療健康［２５］和能源環(huán)境［２６’２７］等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。??－？?＞?？?＇?？?？?＇?ｒ?■?＇?－?１?！?＇?？?＜?＇?＊?．＇??－－－－－－－－＊ｒ＊＊ｒ?－?－?－?－?？?－ｖｙ－＊？ｒ￣ｒ＊＇ｒ＇ｖ＊－ｉｒ＊，ｖ￣?？?？?－?．?－??．?．Ｃ＾ＣＯ：?．??．ｖ?乂?．?－??？?．?．?，?．?．?：：；ｘｐｐ＾ｃｘｘ＾：：ｖ－ｖ．?．?ＣＣＣＯＶ＇?／－??／■?－：?－??，：％?ｍ??義??ｍ?篇??圖１－３石墨烯和其他傳統(tǒng)碳材料??（２）水平石墨烯及其超級電容儲能研究現(xiàn)狀??近些年來，為了獲取高性能的石墨烯納米材料，國內(nèi)外研究學(xué)者對石墨烯的??制備開展了大量研究。目前，石墨烯制備的經(jīng)典方法包括機械剝離法［２８］、晶體外??延生長法［２９］、化學(xué)氣相沉積（Ｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3302362