近年來,隨著環(huán)境污染的加劇和人們對不可再生資源的認識加深,迫切需要尋找一種更清潔高效的能源供應方式,以減少對化石能源的依賴。氫由于其清潔和高效的特性而被認為是未來最有希望的能源載體和化石能源的最佳替代品。制備氫氣的途徑有很多種,其中較為有效的是通過電解水來制備氫氣。但是直接電解水能耗較高,所以需要合適的催化劑去降低水分解反應的能壘。氫氧化鎳鐵復合材料由于具有良好的催化性能,較低的成本和豐富的資源而引起研究者的廣泛關注。不銹鋼的主要成分是催化活性金屬（Ni,Fe和Cr）,此外,不銹鋼無毒且成本低,因此,將它們應用在電解水工藝中可以大幅度降低生產(chǎn)工藝成本。鑒于此,本文選取316 L不銹鋼燒結纖維氈為基底,通過一系列方法對不銹鋼基電極進行改性,提高其電解催化水分解的性能。本論文的主要研究內(nèi)容和成果如下:（1）通過循環(huán)伏安法原位改性不銹鋼基電極,與傳統(tǒng)方法相比,該方法簡單易行,不需要額外添加鎳鐵源,可直接在堿性電解液中進行改性。論文探究了循環(huán)伏安的掃描范圍、掃描速率、循環(huán)圈數(shù)以及電解質(zhì)濃度對不銹鋼析氧催化性能的影響,確定了循環(huán)伏安法改性不銹鋼基電極制備工藝的最優(yōu)參數(shù),并且深入研究了循環(huán)伏安法改... 

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 電催化水分解簡介
        1.2.1 電催化分解水的發(fā)展概況
        1.2.2 電解水析氧的反應原理
        1.2.3 電解水析氫的反應原理
    1.3 電催化水分解反應催化劑的研究概況
        1.3.1 析氧反應催化劑
        1.3.2 析氫反應催化劑
        1.3.3 雙功能催化劑
    1.4 不銹鋼材料的發(fā)展和應用
        1.4.1 不銹鋼材料簡介
        1.4.2 不銹鋼基電催化劑的優(yōu)點
        1.4.3 不銹鋼基電催化劑的研究狀況
    1.5 本文研究的主要內(nèi)容
第二章 實驗部分
    2.1 實驗試劑和儀器
        2.1.1 實驗試劑
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 樣品制備
        2.2.1 循環(huán)伏安法改性不銹鋼基電極的制備
        2.2.2 硫化法改性不銹鋼基電極的制備
        2.2.3 恒電流法改性不銹鋼基電極的制備
    2.3 材料結構分析及表征
        2.3.1 掃描電子顯微鏡
        2.3.2 透射電子顯微鏡
        2.3.3 X射線光電子能譜
        2.3.4 X射線衍射分析
    2.4 電化學性能測試
        2.4.1 循環(huán)伏安法
        2.4.2 線性掃描伏安測試
        2.4.3 塔菲爾曲線
        2.4.4 穩(wěn)定性測試
        2.4.5 交流阻抗測試
        2.4.6 雙電層電容
第三章 循環(huán)伏安法改性不銹鋼基電極及其析氧性能研究
    3.1 引言
    3.2 改性不銹鋼基電極的結構表征
        3.2.1 改性不銹鋼基電極的SEM結果分析
        3.2.2 改性不銹鋼基電極的XRD結果分析
        3.2.3 改性不銹鋼基電極的XPS分析
        3.2.4 改性不銹鋼基電極的HRTEM分析
        3.2.5 改性不銹鋼基電極的EDS分析
    3.3 循環(huán)伏安改性不銹鋼基電極的機理探究
    3.4 CV改性不銹鋼基電極的工藝優(yōu)化
        3.4.1 CV掃描范圍對不銹鋼基電極析氧性能的影響
        3.4.2 CV掃描速率對不銹鋼基電極析氧性能的影響
        3.4.3 CV循環(huán)圈數(shù)對不銹鋼基電極的析氧性能的影響
        3.4.4 電解質(zhì)濃度對不銹鋼基電極對析氧性能的影響
    3.5 改性不銹鋼電極的析氧穩(wěn)定性分析
    3.6 SSF-F電極在碳酸鹽中的應用
        3.6.1 SSF-F電極在碳酸鹽中的析氧活性
        3.6.2 SSF-F電極在碳酸鹽中的析氧穩(wěn)定性
    3.7 本章小結
第四章 硫化法改性不銹鋼基電極及其析氫性能研究
    4.1 引言
    4.2 摻雜元素對不銹鋼基電極析氫性能的影響
        4.2.1 摻雜元素不銹鋼基電極的物理表征
        4.2.2 摻雜元素對不銹鋼基電極電化學性能的影響
    4.3 SSF@S電極的制備工藝優(yōu)化
        4.3.1 煅燒溫度對SSF@S電極的析氫性能的影響
        4.3.2 煅燒時間對SSF@S電極的析氫性能的影響
        4.3.3 硫載量對SSF@S電極的析氫性能的影響
    4.4 SSF@S電極的析氫穩(wěn)定性探究
    4.5 本章小結
第五章 恒電流沉積法改性不銹鋼基電極及全水電解性能研究
    5.1 引言
    5.2 恒電流改性不銹鋼基電極的結構表征
        5.2.1 恒電流改性不銹鋼基電極的SEM分析
        5.2.2 恒電流改性不銹鋼基電極的EDS分析
        5.2.3 恒電流改性不銹鋼基電極的HRTEM分析
        5.2.4 恒電流改性不銹鋼基電極的XPS分析
    5.3 恒電流改性不銹鋼基電極的工藝優(yōu)化
        5.3.1 恒電流沉積時間對SSF@NiFe電極的電化學性能影響
        5.3.2 金屬元素含量比例對SSF@NiFe電極的影響
        5.3.3 金屬總離子濃度對SSF@NiFe電極的影響
        5.3.4 沉積電流密度對SSF@NiFe電極的影響
    5.4 恒電流改性不銹鋼基電極的穩(wěn)定性測試
    5.5 全水電解的電化學性能
    5.6 本章小結
第六章 結論
    6.1 結論
    6.2 創(chuàng)新點
參考文獻
致謝
發(fā)表成果及發(fā)表的學術論文
作者及導師簡介
附件


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Adsorption-energy-based activity descriptors for electrocatalysts in energy storage applications[J]. Youwei Wang,Wujie Qiu,Erhong Song,Feng Gu,Zhihui Zheng,Xiaolin Zhao,Yingqin Zhao,Jianjun Liu,Wenqing Zhang.  National Science Review. 2018(03)

博士論文
[1]鎳基硫?qū)僮灾坞姌O的制備及其電解水析氫性能的研究[D]. 景鋒.華中科技大學 2019

碩士論文
[1]電化學還原硫制備金屬硫化物及其析氫性能的研究[D]. 李青.太原理工大學 2019
[2]電沉積制備多孔Ni-M-CeO2（M=Mo、W、P）復合鍍層及其催化析氫性能研究[D]. 張亞東.江西理工大學 2019
[3]基于過渡金屬化合物的制備及其催化析氫性能的研究[D]. 羅佳嫻.暨南大學 2018
[4]電沉積制備過渡金屬催化劑及其電催化分解水性能[D]. 馬賢杰.北京化工大學 2018
[5]CoFe系氧化物和氫氧化物的制備及其電催化水分解性能研究[D]. 韓露露.山東大學 2018
[6]多級結構非貴金屬復合物的制備及其電催化制氫性能的研究[D]. 張衷譯.北京化工大學 2018
[7]鈷釩鐵鉬基金屬化合物電催化劑的制備及其電解水性能的研究[D]. 覃韋煒.北京化工大學 2018
[8]陽極析氧催化劑的原位生成及其性能研究[D]. 王維.太原理工大學 2011



本文編號：3713576