【摘要】：隨著化石能源逐漸枯竭和燃燒化石能源所帶來的環(huán)境問題日益嚴(yán)峻,迫切需要發(fā)展可再生能源。其中葡萄糖燃料電池作為一種綠色、經(jīng)濟(jì)、方便等優(yōu)點(diǎn)集于一身的儲能裝置,逐漸成為了人們的研究熱點(diǎn)。本文以對環(huán)境無害的非貴金屬鈷作為催化材料,結(jié)合電化學(xué)沉積法和輥壓法得到一種電沉積鈷活性炭陽極。在最優(yōu)制備條件下得到的陽極在葡萄糖堿性燃料電池中的功率密度是空白活性炭泡沫鎳陽極的1.24倍,有效提升了陽極對葡萄糖的催化氧化的效率。然后通過硼氫化鈉還原法制備了鎳鈷雙金屬復(fù)合催化劑。陽極中摻雜鎳鈷摩爾比為2:1的復(fù)合催化劑時(shí)極性能最佳,其功率密度能夠達(dá)到23.97 W·m~(-2),比電沉積鈷活性炭陽極提高了27.70%。通過材料表征探討鎳鈷催化劑在陽極中催化葡萄糖氧化的反應(yīng)機(jī)理,發(fā)現(xiàn)復(fù)合催化劑為納米級顆粒,其表面檢測到羥基鎳、氫氧化鎳和氫氧化鈷等成分。結(jié)合電化學(xué)測試結(jié)果,不同鎳鈷比的催化性能也有所不同,推測復(fù)合催化劑中鎳鈷之間存在一種協(xié)同效應(yīng)。最后,將3D打印技術(shù)與燃料電池相結(jié)合,打印一體化燃料電池,將購買的3D打印導(dǎo)電線材打印在泡沫鎳上,實(shí)現(xiàn)燃料電池陽極的快速制備。另外,我們自制能夠經(jīng)過3D打印得到的石墨烯“橡皮泥”(rGOP)電極,且在rGOP電極中添加鎳鈷復(fù)合催化劑在一定程度上能夠提升陽極本身的催化性能。本文構(gòu)建的燃料電池提升了陽極的催化效率,成本低廉,工藝簡單,環(huán)境友好,為推動(dòng)燃料電池的進(jìn)一步發(fā)展提供了幫助,為3D打印技術(shù)在燃料電池中的應(yīng)用提出了新的思路。
【圖文】：

通過切割、打磨等手段去除多余的材料從而得到想要的模型；而圖 1-1（B）所示的加法制造技術(shù)則利用計(jì)算機(jī)建立數(shù)據(jù)模型，采用材料疊加的方式逐層打印，相比于傳統(tǒng)的減法制造技術(shù)節(jié)省了大部分的原材料，還具有速度快、成本較低、周期短、個(gè)性化定制、材料多樣性、仿真性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[84, 85]。

容易觀察且耐腐蝕，因此滿足作為堿性燃料電池容器的條件。如圖 2-1 所示，內(nèi)腔室、陽極板、陰極板、陰陽極連同密封圈和密封墊組成了整個(gè)燃料電池，內(nèi)腔室頂部有 2 個(gè)直徑為 1mm 的小孔用于放置鎳絲，以連接陰陽極和外電路，，通過調(diào)整螺絲與螺母間的緊密程度來確保陰陽極和鎳絲間的緊密接觸。整個(gè)電池體積約為 40×50×50mm2，容積約為 14ml。整個(gè)電化學(xué)實(shí)驗(yàn)是在室溫條件下和同一規(guī)格的容器內(nèi)進(jìn)行。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O643.36;TM911.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2669046