隨著科技進(jìn)步,環(huán)境污染加重,我們對(duì)綠色可持續(xù)能源的需求日益增加。金屬-空氣電池和燃料電池等可以將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能和熱能的技術(shù)吸引了研究人員的目光,而作為這些清潔能源技術(shù)核心反應(yīng)的氧還原反應(yīng)（ORR）和析氧反應(yīng)（OER）等更引起了大家的關(guān)注和探究。目前,這些能源技術(shù)電催化劑一般為貴金屬鉑基電催化劑和氧化銥電催化劑,其催化活性優(yōu)秀,但貴金屬十分稀少且價(jià)格昂貴,且這些催化劑電化學(xué)反應(yīng)中動(dòng)力學(xué)遲緩,所以我們急需制備廉價(jià)、高性能和快速反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的電催化劑。生物質(zhì)作為碳的主要來(lái)源之一,其具有種類多、來(lái)源廣、產(chǎn)量大、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn),但大多數(shù)生物質(zhì)得不得有效利用反而引起環(huán)境污染�；谝陨显�,本文我們分別以植物生物質(zhì)海帶和海藻酸鈉為碳載體,用簡(jiǎn)單方法合成兩種新型電催化劑,分別用于ORR和鋅-空氣電池,為使生物質(zhì)資源化利用、緩解環(huán)境污染問(wèn)題以及設(shè)計(jì)高活性電催化劑提供新思路。（1）研制高性能的非貴金屬氧還原電催化劑對(duì)燃料電池等清潔能源技術(shù)的應(yīng)用具有重大意義。在此,我們以海藻生物質(zhì)海帶為碳前體,通過(guò)簡(jiǎn)單的水熱-浸漬-熱解的方法成功合成了高活性的氮摻雜的海帶基碳材料（NKC）作為氧還原電催化劑。材料具有良好... 

【文章來(lái)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(yè)數(shù)】：100 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１堿性燃料電池示意圖［２１］??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ａｎ?Ａｌｋａｌｉｎｅ?ｆｕｅｌ?ｃｅｌｌ?ｓｈｏｗｉｎｇ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ??

?第一章緒論????質(zhì)為ＫＯＨ溶液，ＫＯＨ溶液對(duì)（：０２的存在非常敏感，所以ＡＦＣ容易因Ｃ０２引起電解??質(zhì)中毒，這是其主要缺點(diǎn)之一，也是研究過(guò)程中無(wú)法避免的問(wèn)題。??Ａ??ｅ－???ｅ??—??＜ｂ?ｐ??ｈ２?［ｏ?圍＝〇?＿?ｈ２ｏ??Ｌ??Ｈ２〇＾ｒ?＇Ｈｔ?０２??ｕ；????￣?￣?、??Ａｎｏｄｅ?Ｃａｔｈｏｄｅ??Ａｎｉｏｎ?ｅｘｃｈａｎｇｅ?ｍｅｍｂｒａｎｅ??圖１－２堿性陰離子交換膜燃料電池示意圖［２５１??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ａ?ＡＥＭ?ｆｕｅｌ?ｃｅｌｌ?ｓｈｏｗｉｎｇ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ??圖１－２顯示了堿性燃料電池中堿性陰離子交換膜燃料電池（ＡＥＭＦＣ）的電池示意??圖［２５］。ＡＥＭ燃料電池是用一種陰離子膜片代替液體電解質(zhì)，膜在陽(yáng)極和陰極之間起??隔板和導(dǎo)電載體的作用，在一定程度上解決了?ＡＪＦＣ因Ｃ〇２引起電解質(zhì)中毒的情況，??此外，電池結(jié)構(gòu)中不存在液體苛性堿，因此也減小的電極的腐蝕。膜電極組件（ＭＥＡ）??作為燃料電池的關(guān)鍵組成部件，將膜夾在兩個(gè)電極之間，這兩個(gè)電極包括催化劑層和??氣體擴(kuò)散層，此結(jié)構(gòu)也減小了?ＡＦＣ的尺寸和重量，擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍［２３］。這種燃料??電池的反應(yīng)方式與ＡＦＣ相同，氧氧化和氧還原分別在陽(yáng)極和陰極發(fā)生，具體反應(yīng)同??上所述。綜上所述，在ＡＦＣ中使用陰離子交換膜（ＡＥＭ）的主要目的是提高ＡＦＣ的??轉(zhuǎn)化效率和使用壽命。??（２）質(zhì)子交換膜燃料電池（ＰＥＭＦＣ）??質(zhì)子交換膜燃料電池（ＰＥＭＦＣ）?被認(rèn)為是二＾世紀(jì)用于清潔高效發(fā)電的有前途??的技術(shù)之一。在各種類型的燃料電池中

?第一章緒論???ｅ－?ｕｙｓｓｍｓｕｕｙｙｕｉ．ｅ＿．??ｍｍａｍｍ?￣￣＾＂＂＂＂?■？�。�？??ＨＨＩ＾－?ｅ＊?—＃ＨＨ??ｎ?｜?ｗ?＾?ｒ??■二二?Ｓ?：５??Ｈ２?ｊｒ?■嶺??、葛?〇，??？?＿??＿＿?１?５????ＫＺＳｆｉＳＩ１１＂１１＃?＾?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?＾?？ｒａａＢＩＤＩＢＳＩ??圖１＿３質(zhì)子交換膜燃料電池示意圖［２１］??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ａ?ＰＥＭ?ｆｕｅｌ?ｃｅｌｌ?ｓｈｏｗｉｎｇ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ??在ＰＥＭ燃料電池中，使用Ｈ２氣體時(shí)陽(yáng)極和陰極的電化學(xué)反應(yīng)分別如下［２Ｗ２］：??在陽(yáng)極，氫分子分裂成兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)電子：??Ｈ２?＾?２Ｈ＋?＋?２ｅ￣?式（１－４）??氧在陰極與質(zhì)子反應(yīng)并消耗電子形成水：??０２?＋?４Ｈ＋?＋?４ｅ￣?－？?２Ｈ２０?式（１－５）??以上兩個(gè)合并后，為電池內(nèi)部總體電化學(xué)反應(yīng)：??２Ｈ２?＋?０２＾?２Ｈ２０?式（１－６）??與其他類型的產(chǎn)生能量的設(shè)備相比，ＰＥＭ燃料電池效率更高，但其陰極ＯＲＲ催??化劑所需要的成本也較高，因此研宄人員進(jìn)行了一系列長(zhǎng)期研究確定了幾種策略來(lái)解??決此問(wèn)題�，F(xiàn)在商用ＯＲＲ電催化劑為貴金屬Ｐｔ基催化劑，為了減少成本，一種方法??為開發(fā)高效ＰｔＭ合金催化劑（Ｍ是其他非貴金屬，例如Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ和Ｃｕ等），減少??貴金屬Ｐｔ的使用含量。另一種是用其他廉價(jià)元素開發(fā)不含貴金屬Ｐｔ的高效ＯＲＲ電催??化劑，完全替代Ｐｔ。目前兩項(xiàng)研究均取得重大進(jìn)展，但要滿足ＰＥＭＦＣ工業(yè)使用，還??需要進(jìn)一步探宄。??７??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鉑合金氧還原催化劑:合成、結(jié)構(gòu)和性能（英文）[J]. 王曉霞,Joshua Sokolowski,劉輝,武剛.  Chinese Journal of Catalysis. 2020(05)
[2]Preparation of nitrogen and sulfur co-doped ultrathin graphitic carbon via annealing bagasse lignin as potential electrocatalyst towards oxygen reduction reaction in alkaline and acid media[J]. Yixing Shen,Feng Peng,Yonghai Cao,Jianliang Zuo,Hongjuan Wang,Hao Yu.  Journal of Energy Chemistry. 2019(07)
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[4]生物質(zhì)衍生碳材料的結(jié)構(gòu)多樣性及其在能量存儲(chǔ)方面的應(yīng)用（英文）[J]. 江麗麗,盛利志,范壯軍.  Science China Materials. 2018(02)

博士論文
[1]非貴金屬基納米電催化劑的設(shè)計(jì)、合成及其性能研究[D]. 杜誠(chéng).中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2019
[2]非貴金屬電催化劑的合成及其性能研究[D]. 張顯.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
[3]基于蝦殼衍生碳納米點(diǎn)制備高性能碳基電催化劑研究[D]. 劉榮榮.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017

碩士論文
[1]ZnMnO3基鋰離子電池負(fù)極材料的制備、表征及其儲(chǔ)鋰性能研究[D]. 張燕如.安徽工業(yè)大學(xué) 2019
[2]基于海藻酸鈉的ORR和OER催化劑制備、結(jié)構(gòu)與性能研究[D]. 馬娜.青島大學(xué) 2016
[3]MCFC復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)脫碳研究[D]. 朱競(jìng)男.華北電力大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3122740