鋅/空氣電池具有安全性好、理論比能量高、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),在便攜式移動(dòng)電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)汽車及可穿戴電子器件等方面都有著廣闊的應(yīng)用前景。氧還原電極是鋅/空氣電池的核心組件,對(duì)鋅/空氣電池的性能和壽命有著重要影響,而高性能、長(zhǎng)壽命的氧還原電極是鋅/空氣電池工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵。目前大量的研究工作都集中于提高氧還原催化劑性能,對(duì)電極結(jié)構(gòu)與性能、穩(wěn)定性之間的關(guān)系的研究相對(duì)較少。本論文針對(duì)氧還原電極極化損失大、穩(wěn)定性差等問題,設(shè)計(jì)制備了一種疏水通道連續(xù)且梯度分布的新型氧還原電極,通過譜學(xué)顯微技術(shù)和電化學(xué)分析等表征手段研究了電極結(jié)構(gòu)與性能的內(nèi)在聯(lián)系,還考察了免切換三電極體系MnO₂/C催化劑的腐蝕規(guī)律。氧還原電極通常由氣體擴(kuò)散層（GDL）、集流體（CCL）和催化層（CL）三部分構(gòu)成。本研究中的氣體擴(kuò)散層是將碳纖維氈（CFF）經(jīng)過聚四氟乙烯（PTFE）乳液疏水化處理所得,通過接觸角、氣體滲透性和透水壓等測(cè)定表征手段研究了PTFE含量對(duì)氣體擴(kuò)散層物理性質(zhì)的影響,利用電化學(xué)分析手段研究了電極及由電極組成的鋅/空氣電池的化學(xué)性能。結(jié)果表明,碳纖維氈經(jīng)疏水化處理后接觸角均大于90°,有良好... 

【文章來源】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
符號(hào)說明
中文摘要
Abstract
1 前言
    1.1 鋅/空氣電池概述
    1.2 鋅/空氣電池發(fā)展歷程與工作原理
    1.3 氧還原電極的研究進(jìn)展
        1.3.1 氧還原催化劑機(jī)理
        1.3.2 氧還原催化劑研究進(jìn)展
        1.3.3 氧還原電極的研究進(jìn)展
    1.4 雙功能氧電極的研究進(jìn)展
        1.4.1 雙功能催化劑的研究進(jìn)展
        1.4.2 雙功能氧電極的研究進(jìn)展
    1.5 本文研究思路與主要研究?jī)?nèi)容
2 材料與方法
    2.1 化學(xué)材料與試劑
    2.2 材料結(jié)構(gòu)形貌表征
        2.2.1 X射線衍射分析
        2.2.2 掃描電子顯微鏡分析
        2.2.3 熱重-差式掃描量熱測(cè)試
        2.2.4 接觸角測(cè)試
        2.2.5 孔隙率測(cè)試
        2.2.6 親/疏水孔隙率測(cè)試
        2.2.7 氣體擴(kuò)散系數(shù)測(cè)試
        2.2.8 透水壓測(cè)試
    2.3 電極的電化學(xué)表征
        2.3.1 ORR催化劑的電化學(xué)測(cè)試
        2.3.2 氧還原電極的電化學(xué)測(cè)試
        2.3.3 鋅/空氣電池性能測(cè)試與表征
    2.4 氧還原電極的制備
        2.4.1 氧還原催化劑的制備
        2.4.2 氧還原電極的制備
3 結(jié)果與分析
    3.1 擴(kuò)散層PTFE含量對(duì)電極結(jié)構(gòu)和性能的影響
        3.1.1 PTFE含量對(duì)擴(kuò)散層形貌影響
        3.1.2 PTFE含量對(duì)擴(kuò)散層氣體滲透性影響
        3.1.3 PTFE含量對(duì)擴(kuò)散層透水壓影響
        3.1.4 PTFE含量對(duì)擴(kuò)散層親疏水性影響
        3.1.5 擴(kuò)散層PTFE含量對(duì)電極性能的影響
        3.1.6 擴(kuò)散層PTFE含量對(duì)鋅/空氣電池性能的影響
    3.2 集流體中碳粉和PTFE含量對(duì)電池性能的影響
        3.2.1 碳粉和PTFE含量對(duì)集流體形貌的影響
        3.2.2 集流體中碳粉和PTFE含量對(duì)電極性能影響
        3.2.3 集流體中碳粉和PTFE含量對(duì)鋅/空氣電池性能影響
    3.3 集流體中碳粉和PTFE比例對(duì)電極影響
        3.3.1 碳粉和PTFE比例對(duì)集流體形貌的影響
        3.3.2 碳粉和PTFE比例對(duì)集流體親疏水性影響
        3.3.3 碳粉和PTFE比例對(duì)CCL電阻率的影響
        3.3.4 碳粉和PTFE比例對(duì)集流體氣體滲透系數(shù)和透水壓影響
        3.3.5 碳粉和PTFE比例對(duì)電極性能影響
        3.3.6 碳粉和PTFE比例對(duì)電池性能影響
    3.4 催化層的表征
        3.4.1 催化層成分的表征
        3.4.2 催化劑形貌的表征
        3.4.3 催化層形貌的表征
    3.5 壓力對(duì)電池性能的影響
    3.6 新型電極的設(shè)計(jì)與表征
        3.6.1 傳統(tǒng)電極和新型電極的結(jié)構(gòu)模型
        3.6.2 傳統(tǒng)電極和新型電極截面的SEM和EDS
        3.6.3 新型電極和傳統(tǒng)電極的半電池極化測(cè)試
        3.6.4 新型電極和傳統(tǒng)電極的鋅/空氣電池整池測(cè)試
        3.6.5 新型電極和傳統(tǒng)電極性能差異機(jī)理探索
        3.6.6 新型電極和傳統(tǒng)電極穩(wěn)定性測(cè)試
        3.6.7 電極穩(wěn)定性差異機(jī)理探究
    3.7 新型電極與商用電極對(duì)比
        3.7.1 新型電極與商品陰極性能對(duì)比
        3.7.2 新型電極與商品陰極壽命對(duì)比
    3.8 氧氣對(duì)電極性能的影響
    3.9 放大實(shí)驗(yàn)
    3.10 錳基催化劑的腐蝕性研究
        3.10.1 氧還原電極在二次鋅/空氣電池中的性能
        3.10.2 水熱溫度對(duì)MnO_2催劑形貌的影響
        3.10.3 水熱溫度對(duì)MnO_2催化劑性能的影響
        3.10.4 電位對(duì)MnO_2催化劑性能的影響
        3.10.5 電位對(duì)MnO_2催化劑晶體結(jié)構(gòu)的影響
        3.10.6 電位對(duì)碳載體的性能的影響
4 討論
5 結(jié)論
6 創(chuàng)新之處
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表論文情況



本文編號(hào)：3165240