本文關(guān)鍵詞：高能可充熔鹽Fe-空氣電池體系構(gòu)建與性能研究

  更多相關(guān)文章： Fe-空氣電池 熔鹽電解質(zhì) 空氣陰極 鐵陽極

【摘要】：可充熔鹽鐵空氣電池是一種新型電化學(xué)蓄電儲能裝置,具有能量密度高、安全、成本低、無污染等特點,在智能電網(wǎng)、電動汽車領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。本文以電解質(zhì)為突破口,設(shè)計構(gòu)建可充電Fe-空氣電池的電解質(zhì)新體系,采用XRD、TG/DTA、GC及化學(xué)分析方法研究充電過程中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物,探索了電池工作原理,通過優(yōu)化電解質(zhì)組成、改進電極設(shè)計和優(yōu)化電池運行參數(shù)等方法調(diào)控電池性能,為電池的進一步開發(fā)奠定基礎(chǔ)。通過對四種中低溫熔鹽電解質(zhì)體系的研究發(fā)現(xiàn),以11.5mol%KCl-45mol%LiCl-43.5mol%LiOH共熔物熔鹽為電解質(zhì),添加NaOH和Fe_2O_3,采用鎳基空氣陰極和鐵陽極的可充熔鹽Fe-空氣電池運行溫度比課題組以前研究的電池降低了230°C,在500°C下,以0.05A恒電流充電,采用100Ω負載恒電阻放電至截止電壓0.7V,該電池穩(wěn)定運行60個循環(huán),平均充電電壓約為1.21 V,平均放電電壓在1.04 V左右。依據(jù)微觀分析表征結(jié)果證明了電池反應(yīng)為:1/2Fe_2O_3(?)Fe+3/4O_2。電解質(zhì)組成、溫度對電池性能具有較大影響,電解質(zhì)中LiOH促進了空氣陰極上NiO催化劑的形成,適宜的NaOH和Fe_2O_3濃度分別為3m和0.5m,在電解質(zhì)中添加BaCO_3可以抑制空氣陰極的腐蝕,降低運行溫度電池庫侖效率明顯下降。通過增加空氣陰極面積調(diào)控電池的性能,空氣陰極高度為2.0cm時電池庫侖效率可達85.2%。充電時間對電池性能影響不大,但放電電阻對電池性能具有顯著影響,當電池采用小電阻(大電流)放電時,庫侖效率明顯下降,表明該電池倍率性能還有待提高。
【關(guān)鍵詞】：Fe-空氣電池 熔鹽電解質(zhì) 空氣陰極 鐵陽極
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM911.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 創(chuàng)新點摘要6-9
• 前言9-10
• 第一章 文獻綜述10-17
• 1.1 金屬空氣電池研究現(xiàn)狀10-14
• 1.1.1 金屬空氣電池結(jié)構(gòu)及工作原理10-11
• 1.1.2 鋁空氣電池11-12
• 1.1.3 鎂空氣電池12-13
• 1.1.4 鋅空氣電池13
• 1.1.5 鋰空氣電池13-14
• 1.2 Fe-空氣電池14-16
• 1.2.1 Fe-空氣電池研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 可充熔鹽Fe-空氣電池15-16
• 1.3 本論文選題意義及研究內(nèi)容16-17
• 第二章 實驗部分17-21
• 2.1 實驗藥品和儀器17-18
• 2.1.1 實驗藥品17
• 2.1.2 實驗儀器17-18
• 2.2 泡沫鎳負載催化劑空氣陰極的制備18
• 2.3 電池性能測試方法18-20
• 2.3.1 實驗裝置18-19
• 2.3.2 極化曲線的測定19-20
• 2.4 電池材料表征20
• 2.4.1 X射線衍射(XRD)20
• 2.4.2 熱重分析（TG）20
• 2.5 電池充電氣相產(chǎn)物中氧氣含量分析20-21
• 第三章 可充熔鹽Fe-空氣電池體系的構(gòu)建21-30
• 3.1 NaOH-KOH電解質(zhì)體系21-22
• 3.2 Li_2CO_3-Na_2CO_3-K_2CO_3電解質(zhì)體系22-24
• 3.3 KCl-LiCl-Li_2CO-3電解質(zhì)體系24-25
• 3.4 KCl-LiCl-LiOH電解質(zhì)體系25-28
• 3.5 本章小結(jié)28-30
• 第四章 熔鹽Fe-空氣電池電化學(xué)機理研究30-34
• 4.1 恒電流充電下Fe_2O_3的電化學(xué)還原30-31
• 4.2 充電產(chǎn)物XRD表征31
• 4.3 Fe_2O-3與熔融NaOH反應(yīng)研究31-33
• 4.4 電池充電/放電電化學(xué)機理33
• 4.5 本章小結(jié)33-34
• 第五章 熔鹽Fe-空氣電池充放電性能優(yōu)化34-47
• 5.1 電解質(zhì)組成對電池充放電性能的影響34-37
• 5.1.1 堿種類對電池充放電性能的影響34-35
• 5.1.2 NaOH濃度對電池充放電性能的影響35-36
• 5.1.3 Fe_2O_3濃度對電池充放電性能的影響36-37
• 5.2 溫度對電池充放電性能的影響37-38
• 5.3 空氣陰極對電池充放電性能的影響38-41
• 5.3.1 泡沫鎳基氣體擴散空氣陰極對電池性能的影響38-40
• 5.3.2 鎳片空氣陰極高度對電池性能影響40-41
• 5.4 添加BaCO_3對空氣陰極腐蝕性的影響41-43
• 5.5 充放電條件對電池充放電性能的影響43-45
• 5.5.1 充電時間對電池性能的影響43-44
• 5.5.2 放電電阻對電池性能的影響44-45
• 5.6 本章小結(jié)45-47
• 結(jié)論47-48
• 參考文獻48-52
• 發(fā)表文章目錄52-53
• 致謝53-54

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