鋁空氣電池作為一種新型綠色化學(xué)電源,其具有原料來(lái)源豐富、價(jià)格優(yōu)廉、比能量高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)�？諝怆姌O中的催化劑的催化活性以及穩(wěn)定性影響了鋁空氣電池的進(jìn)一步應(yīng)用。本論文以AgNO₃作為前驅(qū)體,采用化學(xué)還原法制備出Ag包覆MnO₂催化劑（線性和球形）并作為活性組分,優(yōu)化催化劑負(fù)載量,考察了Ag和MnO₂之間的相互作用。調(diào)控活性炭載體和預(yù)處理等方式,探究了催化劑制備工藝條件,制備了一系列的Ag基催化劑。通過(guò)XRD、SEM、XPS等表征手段,表明球形MnO₂比線性α-MnO₂沉積銀顆粒的效果更好,實(shí)現(xiàn)了Ag顆粒對(duì)MnO₂的包覆,50%Ag-MnO₂確定為最佳包覆質(zhì)量比;當(dāng)前驅(qū)體AgNO₃的濃度為:10 g/L時(shí),催化氧還原反應(yīng)過(guò)程中在0.6 V下的轉(zhuǎn)移電子數(shù)為3.86,同時(shí)過(guò)氧化氫產(chǎn)率最低,為6.3%;另外,當(dāng)溶液pH約10.4時(shí),Ag的還原率最大,使得粉末增重最多。對(duì)Vulcan XC-72炭載體進(jìn)行預(yù)處理以及調(diào)整配... 

【文章來(lái)源】：昆明理工大學(xué)云南省

【文章頁(yè)數(shù)】：91 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鋁空氣電池的結(jié)構(gòu)示意圖

第一章緒論3成，電極上的電化學(xué)反應(yīng)可以表示如下[19]：陽(yáng)極：Al=Al3++3e-1（1-1）陰極：O2+2H2O+4e-1=4OH-1（1-2）總反應(yīng)：4Al+3O2+6H2O=4Al（OH）3（1-3）圖1-2顯示了超過(guò)五十年的Al空氣電池的歷史。HolzerF于1962年首次提出使用鋁金屬陽(yáng)極[20]，其特點(diǎn)是高能量密度系統(tǒng)的鋁/氧系統(tǒng)。在接下來(lái)的幾年中，研究人員研究了鋁空氣能量存儲(chǔ)系統(tǒng)[21,22,23]的各種應(yīng)用，例如電動(dòng)汽車（EV），軍用通信，無(wú)人水下航行器（UUV）的電源和無(wú)人駕駛飛行器（UAV）。值得注意的是，在2016年，制造了一個(gè)重達(dá)100公斤的Al空氣電池，并表明它能夠?qū)㈦妱?dòng)汽車的續(xù)航里程擴(kuò)展到3000公里以上。許多研究小組一直致力于提高Al空氣電池系統(tǒng)的容量和壽命，但仍有許多障礙需要克服。圖1-2Al空氣電池的開發(fā)歷史進(jìn)程Fig.1-2DevelopmenthistoryofAlairbattery1.2空氣陰極空氣陰極是Al-空氣電池的基本組分之一，其通常由氣體擴(kuò)散層，集流體和催化活性層組成。氣體擴(kuò)散層由碳材料和疏水性粘合劑如聚四氟乙烯（PTFE）Zarom發(fā)明了Al空氣電池※用于電動(dòng)汽車（EV）范圍擴(kuò)展的Alupower230W鹽水鋁空氣電池※Alupower＆SkyTec使用250W堿性鋁空氣電池飛行無(wú)人機(jī)（UAV）2小時(shí)※南安普頓大學(xué)無(wú)人機(jī)應(yīng)用※AltekFuelGroup300Wh·kg-1鋁空氣電池※Lawrence美國(guó)，鋁空氣電池用于電動(dòng)汽車※挪威國(guó)防研究中心，120瓦生理鹽水鋁空氣電池用于軍事通訊軍事通訊※AlupowerAl-O2電池適用于無(wú)人水下航行器※Alupower6千瓦Al空電信儲(chǔ)備電源裝置※研究離子液體鋁空氣電池和固態(tài)鋁空氣電池※Alcoa和Phinergy，CO，LTD，100公斤鋁空氣電池，行駛3000公里※斯坦福大學(xué)短程

第一章緒論7納米線等已被證明是ORR的可用催化劑，這歸因于多晶型和表面高度暴露的Mn3+[38]。圖1-3(A)一些二元和三元錳氧化物結(jié)構(gòu)的介紹。c-和t-AMn2O4分別表示立方和四方Mn基尖晶石，其中A位陽(yáng)離子與氧氣四方配位。BMnO3代表Mn基鈣鈦礦，B位離子以綠色標(biāo)記。A，B和Mn位點(diǎn)的金屬陽(yáng)離子可以被其他金屬離子取代[40]。（B）氧化錳結(jié)構(gòu)（a）α-MnO2（2χ2隧道），（b）β-MnO2（1χ1隧道，軟錳礦），（c）δ-MnO2（層狀，水鈉錳礦）和（d）無(wú)定形錳氧化物（AMO）[39]。有許多關(guān)于ORR的過(guò)渡金屬氧化物催化劑的研究，如Co2O3，NiO，CuO，TiO，CeO2，在這些氧化物中，由于Co3O4成本低，環(huán)境友好，催化活性高，因此被認(rèn)為是一種很有前景的電活性材料[41]。許多努力致力于控制具有各種形態(tài)的Co3O4結(jié)構(gòu)[42]。WangF等人[43]研究了表面結(jié)構(gòu)對(duì)ORR活性的影響�？刂品磻�(yīng)條件能夠合成均勻負(fù)載在石墨烯片上的（110）-，（100）-和（111）-暴露的Co3O4納米棒，納米立方體和納米八面體。發(fā)現(xiàn)催化活性取決于Co3O4納米晶體的表面結(jié)構(gòu)，以（111）>（100）>（110）的順序增加，并且揭示表面Co2+離子對(duì)ORR活性具有強(qiáng)烈影響[44]。然而，由于過(guò)渡金屬氧化物的低導(dǎo)電性，納米結(jié)構(gòu)碳通常用作載體以增強(qiáng)導(dǎo)電性和催化性能。ZangZ等人[45]開發(fā)了一種新型Co3O4納米片/石墨烯復(fù)合物，其用作ORR電催化劑，比商業(yè)Pt/C催化劑在堿性介質(zhì)中表現(xiàn)出更佳優(yōu)良的活性和穩(wěn)定性。研究表明，其他非貴金屬電催化劑，包括Co3O4納米粒子/氮摻雜石墨烯和Co3O4納米粒子/碳納米管復(fù)合材料，催化性能較好。根據(jù)密度泛函理論（DFT）計(jì)算，Co3O4納米片-石墨烯復(fù)合材料的優(yōu)越穩(wěn)定性可歸因于Co3O4納米片與石墨烯之間的強(qiáng)相互作用。除Co3O4/納米?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]太陽(yáng)能電池漿料用銀粉的制備[J]. 王鉦源,黃惠,郭忠誠(chéng),栗韜,潘飛,費(fèi)洋.  材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2016(06)
[2]改性殼聚糖金屬螯合物的合成及電催化性能[J]. 聶雪,蔣金芝,唐有根,孫雅慶.  電源技術(shù). 2006(02)
[3]金屬-空氣電池氧還原反應(yīng)催化劑研究進(jìn)展[J]. 黃偉國(guó),王先友,汪形艷,楊紅萍.  材料導(dǎo)報(bào). 2004(10)
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碩士論文
[1]Ag/MnO2/C電催化劑的制備及其氧還原性能研究[D]. 魯宏磊.北京化工大學(xué) 2016
[2]鎳氫動(dòng)力電池在混合動(dòng)力大巴上的應(yīng)用研究[D]. 徐舟.中南大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3527944