金屬-空氣液流電池作為一種大規(guī)模儲能設(shè)備,具有成本低廉的,能量密度高,可靠性好等特點(diǎn),受到人們廣泛關(guān)注。然而,正極作為金屬-空氣液流電池重要組成部分,其上發(fā)生的氧還原反應(yīng)和氧析出反應(yīng)動力學(xué)緩慢,導(dǎo)致電池充放電極化較大,能量轉(zhuǎn)換效率低。因此開發(fā)廉價高效的催化劑迫在眉睫。非金屬氮摻雜碳材料具有高催化活性,成本低廉等特點(diǎn),在催化氧還原與氧析出領(lǐng)域有著良好的前景。然而,目前基于非金屬氮摻雜碳的空氣正極依然存在活性位點(diǎn)密度較低,傳質(zhì)較差,粉末催化劑易從電極上脫落等問題。針對上述難題,本文設(shè)計制備了一種具有多級孔結(jié)構(gòu)的氮摻雜碳電極,并系統(tǒng)的研究了其物理化學(xué)性質(zhì)、電催化性能以及在電池中的應(yīng)用性能,具體研究內(nèi)容及成果如下:（1）發(fā)展了基于“原位電化學(xué)聚合+高溫?zé)彑敝苽涠嗉壗Y(jié)構(gòu)空氣電極的方法。通過控制循環(huán)伏安掃描圈數(shù)調(diào)節(jié)聚吡咯的含量,進(jìn)而調(diào)控碳層的組成與結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明:當(dāng)聚合圈數(shù)為75時,所制備的氮摻雜碳電極（CC@NCL-75）具有較豐富的大孔和介孔（126 m2 g-1）,聚合量過低（50圈）或過高（100圈）均導(dǎo)致碳層較致密,介孔和大孔較少（CC@NCL-50:67m2g-1,CC@NCL-... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１儲能裝置在電力產(chǎn)業(yè)鏈中效益原理圖（３＞??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｅｎｅｒｇｙ?ｓｔｏｒａｇｅ?ｄｅｖｉｃｅ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｐｏｗｅｒ?ｉｎｄｕｓｔｒｙ?ｃｈａｉｎ??

?北京化工大學(xué)碩士研宄生學(xué)位論文???１．１．１鉛酸電池??鉛酸電池從１８５９年發(fā)明至今，己經(jīng)有１６０多年的歷史，在交通、通訊、軍??事及航空等領(lǐng)域，發(fā)揮著重要的作用。鉛酸電池通常由正、負(fù)兩塊電極以及硫酸??電解質(zhì)組成。負(fù)極由含有海綿狀金屬鉛的柵板組成，正極由含有氧化鉛等活性物??質(zhì)的柵板組成，＆如圖１－２所示。鉛酸電池放電時，正極的活性物質(zhì)二氧化鉛??（Ｐｂ０２）和負(fù)極的活性物質(zhì)鉛（Ｐｂ）分別轉(zhuǎn)換為硫酸鉛（ＰｂＳ０４）附著在正、負(fù)極??上，充電過程發(fā)生逆過程。發(fā)生反應(yīng)的方程式如下：??負(fù)極：Ｐｂ?－?２ｅ＿＋?ＳＯ，?＝?ＰｂＳ〇４?（式?１－１）??正極：Ｐｂ〇２＋２ｅ－?＋?Ｓ〇４２－?＋?４Ｈ＋?＝?ＰｂＳ〇４＋２Ｈ２〇?（式?１－２）??總反應(yīng)：Ｐｂ＋２Ｐｂ〇＋２Ｈ２Ｓ〇４＝２ＰｂＳ〇４＋２Ｈ２０?（式卜３）??ｅ?一??Ｐｂ０２?＾—Ｐｂ??ｐｏｓｉｔｉｖｅ?ｎｅｇａｔｉｖｅ??ｐｌａｔｅ?ｐｌａｔｅ??４?ｖ?＾?＾?ｓｅｐａｒａｔｏｒ??圖１－２鉛酸電池結(jié)構(gòu)示意圖【５］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｌｅａｄ－ａｃｉｄ?ｂａｔｔｅｒｙ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??由于鉛酸電池結(jié)構(gòu)堅固，成本低廉，溫度容限較寬以及自身良好的安全性能，??是良好的儲能裝置。而且鉛酸電池防溢性能優(yōu)秀，運(yùn)輸方便，在獨(dú)立電力系統(tǒng)中??得到廣泛使用。例如在我國，山東曲阜圣陽３５０?ＫＷ光電建筑項目，采用鉛酸電??池作為儲能裝置。在國際上，位于美國得克薩斯州的諾特里斯風(fēng)能儲存示范項??目，使用高級鉛酸電池作為儲能裝置，額定功率達(dá)到了?３６?ＭＷ；?２０１２年，??２??

命時間長等特點(diǎn)，還在固定儲能和后備電源方面有著廣泛的應(yīng)用，而且相比于??其他電池，即使在高電流密度下，鋰離子電池仍能保持高利用率。ｌ１４】???ｕ??°?－？〇?一露?Ｉ??一霧：??—？?－？?〇?．？Ｖ＾ＶＮ＾Ｖ＾．?〇?—？？?—Ｉ?．．．??Ｌｉ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ?＾??？■ＵＣ＊?ｏｒｅａｎｉｃ?Ｌｉ?ｉ．？ｃｏｊ??Ｃｏｐｐｅｒ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?Ａｌｕｍｉｎｕｍ??ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ??圖１－４鋰離子電池示意圖—??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｌｉｔｈｉｕｍ?ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｙ??在大規(guī)模儲能應(yīng)用領(lǐng)域，美國、日本等國家都建有鋰離子電池儲能設(shè)備。２００９??年１１月，美國ＡＥＳ儲能公司宣布在智利阿塔卡馬沙漠建成１２?ＭＷ洛斯安第斯??鋰離子電池系統(tǒng)（圖１－５Ａ），用來進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)及能源儲備。而日本在宮城縣??仙臺市建設(shè)的仙臺變電站鋰離子電池試點(diǎn)項目（圖卜５Ｂ），其額定功率達(dá)到??了?４０ＭＷ。在我國，２０１８年７月１８日，第一個１０萬千瓦級儲能電站在江蘇鎮(zhèn)??江正式并網(wǎng)運(yùn)行，儲存的電能相當(dāng)于一個２０萬千瓦中型發(fā)電廠一小時的發(fā)電量，??能夠同時滿足１７萬居民的用電需求。??雖然每年鋰電池儲能設(shè)備的新增裝機(jī)總量都遙遙領(lǐng)先，但是鋰離子電池用于??大規(guī)模儲能也存在著先天的劣勢。Ｉ１５］第一，成本高。由于鋰離子電池需要特殊的??包裝和防過充的保護(hù)電路，鋰離子電池作為儲能裝置成本相較于其他儲能技術(shù)過??高。第二，存在安全隱患。伴隨著鋰離子電池儲能設(shè)備裝機(jī)量快速增長，鋰電池??儲能電站的火災(zāi)事故頻發(fā)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Hierarchical sulfur and nitrogen co-doped carbon nanocages as efficient bifunctional oxygen electrocatalysts for rechargeable Zn-air battery[J]. Hao Fan,Yu Wang,Fujie Gao,Longqi Yang,Meng Liu,Xiao Du,Peng Wang,Lijun Yang,Qiang Wu,Xizhang Wang,Zheng Hu.  Journal of Energy Chemistry. 2019(07)
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本文編號：3107308