本文關(guān)鍵詞：鋅空電池多孔氣體擴(kuò)散電極內(nèi)液體界面運(yùn)動(dòng)規(guī)律　出處：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 鋅空電池 氣體擴(kuò)散電極 多孔介質(zhì) 三相交界線 界面推進(jìn) 浸液量

【摘要】：電池在當(dāng)今社會發(fā)揮著重要作用,其中鋅空電池因其大容量無污染等諸多優(yōu)勢得到廣泛關(guān)注。鋅空電池的氣體擴(kuò)散電極作為氧氣的反應(yīng)場所是鋅空電池的關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)前主要使用的氣體擴(kuò)散電極是孔徑尺度在1微米左右的多孔介質(zhì),氣體擴(kuò)散電極在高電流密度條件下工作時(shí),電流密度又主要由空氣、電解液和電極材料共同組成的氣液固三相交界線處提供。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,做出了以下四個(gè)方面的創(chuàng)新研究工作：1.通過實(shí)驗(yàn)測定了泡沫鎳骨架氣體擴(kuò)散電極浸液質(zhì)量與放電伏安曲線和峰值功率的對應(yīng)關(guān)系,發(fā)現(xiàn)電極放電性能變化可以分為三個(gè)階段：干燥氣體擴(kuò)散電極開始工作后放電性能先小幅增加,在浸液2小時(shí)后達(dá)到最佳性能,2-24小時(shí),峰值功率逐漸衰減到剛開始的75%,總體尚處在可有效工作水平；24小時(shí)后,放電性能隨浸液量增加快速下降,直到96小時(shí)后基本不再衰減,此時(shí)峰值功率只有最開始的27%；同時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)電極浸液量變化規(guī)律近似一條對稱軸為時(shí)間軸的二次曲線,并通過推導(dǎo)圓柱形單管中電解液在毛細(xì)力驅(qū)動(dòng)下的推進(jìn)過程,得到電解液界面在單管中推進(jìn)的近似規(guī)律,二者對比后發(fā)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果與近似理論推導(dǎo)的單管中液體變化規(guī)律一致,2.通過將氣體擴(kuò)散電極電鏡照片網(wǎng)格化,轉(zhuǎn)化成四通道二維拓?fù)渚W(wǎng)格,通過數(shù)值模擬近似描述了電解液界面在多孔電極中的推進(jìn)過程。發(fā)現(xiàn)電解液界面推進(jìn)過程中,形成的氣液固三相交界線總長度也會經(jīng)過先增長再逐漸縮短的過程,與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象一致,從而對電極放電性能變化規(guī)律作出合理解釋,認(rèn)為電極放電性能和氣液固三相交界線總長度直接相關(guān)。3.通過改變電極骨架結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)電解液主要沿著電極骨架快速推進(jìn)。因此,從骨架結(jié)構(gòu)入手初步設(shè)計(jì)了壓皮電極和疏水化預(yù)處理骨架表面的兩種電極,有效的減緩了電解液界面推進(jìn)過程,但由于導(dǎo)電性下降等原因,導(dǎo)致放電性能有所下降。該方向探索處于起步階段,繼續(xù)深入研究有望得到放電性能更好,持續(xù)時(shí)間更長的氣體擴(kuò)散電極。4.通過采用一種數(shù)字圖像的處理方法,將氣體擴(kuò)散電極內(nèi)部各材料分布規(guī)律和連通性規(guī)律可視化。了解了由多種粉末狀材料按一定配比比例混合組成的電極材料內(nèi)部各種成分的分布規(guī)律。并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的合理性和可行性。
[Abstract]:Battery plays an important role in today's society, and zinc space battery has been widely concerned because of its large capacity and no pollution and many other advantages. The gas diffusion electrode of zinc air battery as the reaction place of oxygen is the key technology of the zinc air battery. The gas diffusion electrode currently used is a porous medium with aperture size of about 1 microns. When the gas diffusion electrode is working under high current density, the current density is mainly provided by the gas-liquid solid three intersecting line consisting of air, electrolyte and electrode materials. On the basis of previous research, make the innovation research on the following four aspects: relationship between 1. tested nickel foam skeleton extract quality and discharge gas diffusion electrode voltammetry and peak power, electrode discharge performance changes can be divided into three stages: dry gas diffusion electrode to work after discharge performance to increase slightly, to achieve the best performance, in 2 hours 2-24 hours after infusion, the peak power will decay to the beginning of 75%, the overall level is still in the works; 24 hours later, the discharge performance declined rapidly with the infusion amount increased until 96 hours after the basic no longer decay, the peak power is only the beginning of the 27%; at the same time found the changes of experimental electrode immersion momentum approximation to a symmetry axis is two times curve time axis, and the electrolyte through the derivation in the capillary driven cylindrical tube The advance process, the approximate rule of electrolyte interface in a single tube push, the two comparison found that the experimental results consistent with the variation of liquid tube and approximate theoretical deduction, 2. through the gas diffusion electrode electron microscope grid, into four channels of two dimensional grid topology, through numerical simulation of approximate description of propulsion the process of electrolyte interface in the porous electrodes. Found the electrolyte interface in the process of advancement, the formation process of the gas liquid solid three phase boundary will pass to the total length of growth gradually shortened, consistent with the experimental phenomenon, so as to make a reasonable explanation to the variation of electrode discharge performance, it is considered that the electrode discharge performance and gas liquid solid three-phase to the total length of line is directly related to. 3. through the experiment of changing the structure of the electrode skeleton, it was found that the electrolyte was mainly propelling along the electrode skeleton. Therefore, starting from the skeleton structure, two electrodes, namely, the skin pressure electrode and the hydrophobic pretreatment skeleton surface, were initially designed, which effectively slowed down the electrolyte interface propulsion process, but the discharge performance decreased due to the decrease of conductivity. The exploration of this direction is in the initial stage and continues to study the gas diffusion electrode which is expected to have better discharge performance and longer duration. 4. by using a digital image processing method, the distribution and connectivity of each material in the gas diffusion electrode are visualized. The distribution of various components in the electrode material made up of a certain proportion of powder materials according to a certain proportion is understood. The rationality and feasibility of the method are verified by experiments.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM911.41

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 應(yīng)禮文;胡學(xué)復(fù);莊守端;;投影實(shí)驗(yàn)之十——?dú)怏w擴(kuò)散[J];化學(xué)教育;1981年04期

2 徐文英;董濱;李平;;氣體擴(kuò)散電極體系的電化學(xué)消毒[J];環(huán)境化學(xué);2010年02期

3 吳飛;朱梅;徐獻(xiàn)芝;宋輝;;小孔氣體擴(kuò)散電極的放電機(jī)理探索[J];電源技術(shù);2012年02期

4 馬玉林;于海濱;劉元貴;尹鴿平;;炭黑對鋰空氣電池氣體擴(kuò)散電極性能的影響[J];電池;2012年05期

5 陳曉霞;;氣體擴(kuò)散電極在氯堿工業(yè)中的應(yīng)用[J];氯堿工業(yè);1990年07期

6 馬永林，，韓玉龍;改進(jìn)氣體擴(kuò)散電極電化學(xué)性能研究[J];遼寧化工;1996年01期

7 高萬峰;;蒸汽幕——防泄漏氣體擴(kuò)散的第一道屏障[J];現(xiàn)代職業(yè)安全;2006年04期

8 譚暢;王峰;劉景軍;李志林;吉靜;;氣體擴(kuò)散電極制備條件與氧還原反應(yīng)活性關(guān)系的研究[J];北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年04期

9 魏飛,劉金忠,金涌,俞芷青;氣固并流下行床氣體擴(kuò)散行為的研究[J];化工學(xué)報(bào);1994年04期

10 何春艷;關(guān)于氣體擴(kuò)散電極的大型化──專門調(diào)查委員會的調(diào)查報(bào)告[J];氯堿工業(yè);1996年11期

相關(guān)會議論文 前5條

1 孫召賓;鄭洪波;張樹深;;重氣體擴(kuò)散模型分類及工業(yè)應(yīng)用模型分析比較[A];2011中國可持續(xù)發(fā)展論壇2011年�？ㄒ唬C];2011年

2 陶麗娟;荊永宇;吳沁芳;;淺談擴(kuò)散退役過程中廢物的產(chǎn)生與管理[A];全國核與輻射設(shè)施退役學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2007年

3 周平;吳承偉;;多孔氣體擴(kuò)散電極受壓對電學(xué)與傳輸性能的影響[A];慶祝中國力學(xué)學(xué)會成立50周年暨中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

4 楊建華;岳光溪;;CFB提升段中氣體擴(kuò)散規(guī)律的試驗(yàn)研究[A];2004年中國生物質(zhì)能技術(shù)與可持續(xù)發(fā)展研討會論文集[C];2004年

5 楊建華;岳光溪;;CFB提升段中氣體擴(kuò)散規(guī)律的試驗(yàn)研究[A];科技、工程與經(jīng)濟(jì)社會協(xié)調(diào)發(fā)展——河南省第四屆青年學(xué)術(shù)年會論文集（上冊）[C];2004年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 李芬;鋅空氣電池之氣體擴(kuò)散電極性能研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 趙云龍;兩種惰性氣體擴(kuò)散混合規(guī)律研究[D];中國工程物理研究院;2015年

2 葛浩森;鋅空電池多孔氣體擴(kuò)散電極內(nèi)液體界面運(yùn)動(dòng)規(guī)律[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

3 孫瑜;氣體擴(kuò)散電極的壽命評價(jià)及其失效機(jī)制研究[D];北京化工大學(xué);2014年

4 楊超;氣體擴(kuò)散電極孔道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與電化學(xué)性能關(guān)系研究[D];北京化工大學(xué);2013年

5 劉鵬舉;井噴事故分析與氣體擴(kuò)散研究[D];湖南科技大學(xué);2009年

6 譙琳;基于天然氣擴(kuò)散模擬的應(yīng)急管理系統(tǒng)研究[D];重慶大學(xué);2012年

7 王治華;受限空間內(nèi)氣體擴(kuò)散的數(shù)值模擬及分析[D];大連理工大學(xué);2009年

8 馬相如;利用自制氣體擴(kuò)散電極降解噻蟲嗪農(nóng)藥廢水的研究[D];山東大學(xué);2014年

9 李崢;電芬頓體系中高效氣體擴(kuò)散電極的研究與制備[D];燕山大學(xué);2009年

10 湯培;石墨/聚四氟乙烯氣體擴(kuò)散電極的制備及其性能研究[D];燕山大學(xué);2012年

本文編號：1343655