超級電容器和燃料電池是兩種主要的儲能設(shè)備,其中固液界面雙電層儲能是超級電容器的主要儲能機(jī)理之一,而催化劑表面上的析氫反應(yīng)則是可持續(xù)生產(chǎn)氫氣來用于燃料電池的有效辦法。雙電層和析氫反應(yīng)均位于固體材料和溶液的界面上,因此深入理解其界面現(xiàn)象有助于提高雙電層電容和析氫效率。二維過渡金屬二硫化物中的金屬性MoS₂具有較高導(dǎo)電性和穩(wěn)定性,且層間距對電容性能有明顯影響,但還未有過系統(tǒng)性的研究。Co₂P是過渡金屬磷化物中常見的一種,具有較高的氫催化活性。Co₂P暴露的晶面不同,其氫催化性可能也不同,但Co₂P的不同晶面與氫催化活性之間的關(guān)系尚不明確。因此,本文從模擬角度出發(fā),分別研究了不同層間距的MoS₂、不同晶面的Co₂P的雙電層電容性能和氫催化性能。MoS₂的分子動力學(xué)模擬研究發(fā)現(xiàn),層間距為1.115 nm的MoS₂具有最高的電容值,為118 F/cm³,且電容變化趨勢與層內(nèi)離子分布變化趨勢密切相關(guān)。充電... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

a）不同電化學(xué)儲能設(shè)備功率密度和能量密度圖，b）雙電層電容器，贗電容器和電池中電化學(xué)儲能的基本機(jī)制的示意圖

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵因素。目前，工業(yè)生產(chǎn)氫氣的方法主要有三種，分別為甲烷蒸氣重整、煤氣化和水電解[24]。在這三種方法中，水電解可以利用太陽能、風(fēng)能等可再生能源以及電化學(xué)設(shè)備高效地生產(chǎn)氫氣以及氧氣[25, 26]，而水又是一個儲量豐富且可再生的資源，因此水電解是一種可持續(xù)且清潔的生產(chǎn)氫氣的方式。圖 1-2a[27]給出了以水電解制氫的儲能系統(tǒng)示意圖。

圖 1-3 部分新型二維材料種類及其結(jié)構(gòu)[38]超級電容器和水電解制氫，合適的電極、電催化劑材料都化效率的關(guān)鍵所在[8, 31]。與普通三維材料相比，二維（two于電子受限以及更加微弱的層間作用力而具有與體相三維材性能[39]、電性能[39, 40]、機(jī)械[40, 41]以及催化性能[42, 43]等等，維材料在儲能[44, 45]、氣體儲存[46, 47]、催化[48, 49]、傳感器[50的應(yīng)用前景。自 2004 年首個二維層狀材料單層石墨烯合成成及研究得到了迅速的發(fā)展[53, 54]（圖 1-3[38]）。石墨烯天然定分子進(jìn)行官能團(tuán)化才能被活化[55]。與石墨烯相比，其他二硫族化物（transition metal dichalcogenide, TMD）[56, 57]，過on metal phosphide, TMP）[58, 59]等等，它們往往具有更加豐富有可調(diào)節(jié)的化學(xué)、物理性質(zhì)[44]，使其在更廣泛的領(lǐng)域，如氫催化領(lǐng)域[58, 63]內(nèi)都具有較好的應(yīng)用前景。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Progress in electrical energy storage system:A critical review[J]. Thang Ngoc Cong.  Progress in Natural Science. 2009(03)
[2]儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 張文亮,丘明,來小康.  電網(wǎng)技術(shù). 2008(07)



本文編號：3567671