【摘要】：近些年來隨著人口的增加和工業(yè)的迅速發(fā)展,能源需求量增加和環(huán)境污染等問題日益突出。為了減緩這些制約社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的問題,人們將目光轉(zhuǎn)向風(fēng)能、太陽能、水電能、氫能等新興可再生能源。因此,作為代表的鋰離子電池、超級(jí)電容器、燃料電池和金屬-空氣電池的發(fā)展則被視為解決該問題的關(guān)鍵。其中,燃料電池和金屬-空氣電池都是通過電化學(xué)氧化還原反應(yīng),直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,反應(yīng)過程中一般不添加化學(xué)試劑也可避免二次污染。但其中陰極氧氣還原(ORR)反應(yīng)過程復(fù)雜、反應(yīng)速率較低,嚴(yán)重制約了它們的發(fā)展。目前,商業(yè)Pt/C被視為最優(yōu)的ORR催化劑,但由于其價(jià)格昂貴和儲(chǔ)存量少等缺點(diǎn),制約了它的商業(yè)化發(fā)展。此外,商業(yè)Pt/C的穩(wěn)定性也較差。經(jīng)過長時(shí)間的電化學(xué)循環(huán)后,商業(yè)Pt/C表面的顆粒發(fā)生溶解,甚至?xí)l(fā)生“中毒”等現(xiàn)象,這些都將導(dǎo)致催化劑的催化能力大幅度降低。因此,要找到價(jià)格低廉的、具有較高催化活性的、易于商業(yè)化生產(chǎn)的催化劑替代商業(yè)Pt/C仍是現(xiàn)在所面臨的挑戰(zhàn)�；谝陨蠈RR電催化劑的分析,本論文分別合成了三種鐵、鈷基催化劑,并對其進(jìn)行了相關(guān)的表征和測試。主要研究內(nèi)容如下:(1)分別以氯化鐵、氯化鈷為鐵源和鈷源,三聚氰胺為碳源和氮源,利用高溫煅燒的方法制得3D管狀結(jié)構(gòu)CoFe@NCNTs,并對CoFe@NCNTs進(jìn)行了相關(guān)的電化學(xué)性能測試。測試結(jié)果顯示催化劑CoFe@NCNTs不僅有較高的ORR和產(chǎn)氧(OER)催化活性,還表現(xiàn)出良好的甲醇耐受性,且經(jīng)15000s穩(wěn)定性測試后仍有較高的電流保持率,說明催化劑具有出較好的循環(huán)穩(wěn)定性。(2)將生物質(zhì)核桃殼作為碳源,通過活化處理后與硝酸鈷、硝酸鐵和尿素作為原料,利用溶劑熱法結(jié)合高溫煅燒成功制得多孔片層CFO-WS/AC材料。通過TEM、SEM對所制得CFO-WS/AC進(jìn)行分析,可見大小均一的CoFe_2O_4納米粒子均勻分散在相互交聯(lián)的網(wǎng)狀片層結(jié)構(gòu)。電化學(xué)測試結(jié)果表明催化劑CFO-WS/AC不僅有良好的ORR和OER催化活性,還有一定的析氫(HER)催化活性,同時(shí)也表現(xiàn)出較好的循環(huán)穩(wěn)定性和甲醇耐受性。(3)以亞鐵氰化鉀、氯化鐵和氯化鈷為原料,通過共沉淀法得到了立方塊結(jié)構(gòu)中間產(chǎn)物,再通過高溫煅燒處理得到核殼結(jié)構(gòu)的Co_7Fe_3@C材料。通過測試表征,可知Co_7Fe_3合金納米粒子鑲嵌在碳球中;經(jīng)電化學(xué)性能測試,發(fā)現(xiàn)催化劑Co_7Fe_3@C在堿性條件下表現(xiàn)出良好的OER催化活性和循環(huán)穩(wěn)定性。
【圖文】：

圖 1-1 氫-氧燃料電池的示意圖Fig. 1-1 The diagram A hydrogen - oxygen fuel cells.電池還有其它優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)率高，直接將化制；低噪聲、低污染，工作過程中沒有機(jī)械燃料多樣性等。雖然燃料電池優(yōu)點(diǎn)很多，但題需要解決。類方式有很多種，根據(jù)電解質(zhì)的類型不同可換膜燃料電池（PEMFC）稱為聚合物電解質(zhì)膜燃料電池，其電解質(zhì)為電極材料通常是碳材料。它的工作原理：陽子透過電解質(zhì)到達(dá)陰極，電子在外電路流動(dòng)質(zhì)子結(jié)合形成水。料電池（AFC）

新疆大學(xué)碩士學(xué)位論文（2018 屆）池的特征如表 1-1 所示，其中質(zhì)子交換膜燃料電料電池，，目前已經(jīng)應(yīng)用到手機(jī)、電腦等電子設(shè)料電池交換膜燃料電池的原理燃料電池作為一種新型的、極具潛力的發(fā)電技低噪聲、低污染和便捷等優(yōu)點(diǎn)倍受大家關(guān)注。質(zhì)合物薄膜，燃料一般為氫氣或甲醇，氧化劑則成。其工作原理示意圖如圖 1-2 所示
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O643.36;TM911.4

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 伍穎斯;新型碳材料負(fù)載非貴金屬化合物納米顆粒復(fù)合物的制備與性能研究[D];華南理工大學(xué);2014年

2 鄭振;電沉積法制備鎳基二氧化鈰復(fù)合催化析氫電極的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 于亞明;基于氮摻雜碳材料的氧還原電催化劑研究[D];湖南大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2610055