具有超高能量密度的燃料電池和金屬空氣電池可直接實(shí)現(xiàn)電能和化學(xué)能之間的能量轉(zhuǎn)換,且不會(huì)對(duì)環(huán)境造成負(fù)擔(dān)。作為電池推廣應(yīng)用的難點(diǎn),可替代貴金屬的高效氧電極催化劑材料設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化一直以來都是國(guó)際研究前沿,具有重要的應(yīng)用價(jià)值。盡管單原子分散和過渡金屬/非金屬替代策略已初步顯示出良好的成效,但當(dāng)前仍然存在較多挑戰(zhàn)。本論文面向新型氧電極催化劑的應(yīng)用,以缺陷碳基材料為研究對(duì)象,通過設(shè)計(jì)合成路線,優(yōu)化反應(yīng)條件,實(shí)現(xiàn)了催化劑的氧還原（ORR）和析氧（OER）性能的改善,并利用同步輻射X射線表征手段探究了其中的構(gòu)效關(guān)系。研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)主要集中在以下兩個(gè)方面:1.設(shè)計(jì)了一種類三明治限域熱解法,以石墨烯型氮化碳為犧牲模板和多巴胺為包覆層,通過調(diào)節(jié)金屬鈷的負(fù)載量,可控地合成出具有性能優(yōu)化的缺陷碳基氧還原催化劑。電化學(xué)ORR測(cè)試結(jié)果表明,同時(shí)包含鈷顆粒和碳缺陷層的Co/Co-N-C在堿性環(huán)境下具有良好的氧還原性能、高選擇性和循環(huán)穩(wěn)定性。利用同步輻射X射線吸收譜和光電子能譜,結(jié)合材料微結(jié)構(gòu)表征手段,驗(yàn)證了催化劑中Co-Nx配位為催化活性中心,金屬顆粒能夠促進(jìn)活性位與反應(yīng)物之間的電荷傳輸。2.改進(jìn)限域熱解工藝,合成... 

【文章來源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?２０１８年全球能源消費(fèi)量結(jié)構(gòu)圖??大力發(fā)展燃料電池和可充電的金屬－空氣電池被認(rèn)為是緩解能源問題的重??要手段

燃料電池的更新迭代速度加快。同時(shí)產(chǎn)氫、儲(chǔ)氫技術(shù)，天然氣的開發(fā)等??取得新的進(jìn)展，為燃料電池的發(fā)展鋪平了道路。??燃料電池由陽(yáng)極，陰極，電解質(zhì)，隔膜和外電路組成，如圖１．２為氫氧燃料??電池結(jié)構(gòu)示意圖［７］。燃料在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，釋放出電子，經(jīng)由外電路傳輸??至陰極，還原氧氣。不同于傳統(tǒng)的儲(chǔ)能裝置，燃料電池的燃料和氧化劑不能存??儲(chǔ)在電池內(nèi)部，所以實(shí)際上是一個(gè)電能轉(zhuǎn)化裝置，沒有容量限制，因此可以在??應(yīng)用中提供更久的續(xù)航能力。由于活性反應(yīng)物需要源源不斷地補(bǔ)充，還需要眾??多輔助裝置，例如對(duì)于氫氧燃料電池來說，需要?dú)怏w供應(yīng)系統(tǒng)，散熱系統(tǒng)，排??水系統(tǒng)，電性能控制系統(tǒng)等。??ｅ＊?ｅ＊?．．??ｅ．?＾?ｅ－?Ｈｅａｔ?ｏｕｔ??Ｈ?８??％ｎ??Ｌｃａｉａｉｙｓｔｓ—ｉ?變８ＵＨ２。ｏｕｔ??圖１．２氫氧燃料電池示意圖。氫氣在陽(yáng)極發(fā)生氧化，產(chǎn)生的質(zhì)子和電子用于提供電能??在陰極將氧氣還原成水［７］??關(guān)于燃料電池的研究始于】８３９年

圖１．３氧還原活性與氧結(jié)合能關(guān)系火山圖［Ｈ）］??ＯＲＲ山關(guān)圖如圖１．３所示［Ｈ）］，火??


本文編號(hào)：2991793