基于生物质电极材料的电极特性研究
发布时间：2021-01-13 21:59
随着人类社会对能源需求的逐渐加大,电化学储能装置进入了人们的视野,电化学储能器件在人类的日常生活中发挥着重要的作用,在交通运输、电力输运、激光武器制造以及便携式设备应用中都被广泛应用。电化学储能器件中,电极材料的选择是至关重要的,决定着器件的电化学性能。寻找性能佳且环保安全的电极材料成为了储能领域的研究热题。本文研究了一种可再生且具有一定氧化还原性的小分子醌类生物质胡桃醌,通过对其进行提取、改性及复合等操作,使其成为理想的电极材料。（1）通过冷浸提取法结合超声提取法,从核桃青皮中提取胡桃醌小分子,并使用红外光谱和核磁共振氢谱对其微观结构进行表征分析。再将胡桃醌涂布在碳纤维布集流体上制备电极,并对其进行了循环伏安、恒电流充放电以及交流阻抗测试。结果表明在5 mA的电流强度下胡桃醌电极的质量比容量为61.4 F g-1,并在测试过程中出现了溶解的问题导致胡桃醌材料的循环寿命较低,有待改善。（2）使用对甲苯磺酸一水合物为掺杂剂,在恒电流条件下,电化学共聚制备了胡桃醌/聚吡咯复合材料。并采用电镜扫描及红外光谱分析对其进行了表征,结果表明聚吡咯成功聚合并致密覆盖在胡桃醌材料...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超级电容器结构示意图
第一章绪论5(1)双电层电容器图1-2双电层电容器充放电原理示意图对于双电层电容器而言，只有当离子解离与吸收行为（形成于放电与充电过程）出现在电解质/电极界面时，电容器才能实现能量的存储，当电荷出现转移时，电容器并不能进行能量储存[23]。从一定程度上而言，能够接触到的电极材料表面积决定了电容行为，可以表示如下：=（1-1）在上述计算公式中，我们将电容表示为C，将电解质介电常数表示为εr，将真空介电常数表示为ε0，将电极/电解质间的有效厚度表示为d，将浸没在电解质中的电极表面积表示为A。相对于以往的介电电容器而言，在双电层电容器里，d值极小，其数值只有几埃之大，所以，能够在双电层电容器中获得更高的电容。对于双电层电容器而言，有效厚度d、电解质种类、电极比表面积在很大程度上就决定了电容值。就双电层电容器而言，其在充电时，电解质会出现大量的阳离子与阴离子，双电层电容器的正表面上会停驻阴离子，负电极表面则会吸引大量的阳离子。在储存能量时，电极上发生的高度可逆的非氧化还原反应。双电层电容器的这种存储机制与其他储能系统相比，能非常快速地吸收和输送能量，并具有长循环寿命，几乎没有电容性衰落。根本原因可归因于物理吸附和解吸过程。
第二章 实验方法和原理 2.4.1 循环伏安法 (CV) 循环伏安法为基本方法之一，将一定扫描率的先行电压施加到电极上之后，通过记录氧化还原过程阶段所呈现出的一些响应电流信号，通过一系列的绘制等操作后，我们也就可以得到电流-电位两者的关系曲线，超级电容器电极的表面电化学行为、电容特性、可逆性、是否发生氧化还原反应等性质都可以通过 CV 曲线得出，下图 2-1 为循环伏安测试的扫描电压信号图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]核桃壳中胡桃醌提取工艺研究[J]. 郭瑜,郝慧娟,王晓闻,任志远,郭峰. 食品工业. 2014(09)
[2]掺锡氧化钌超级电容器薄膜电极的研制[J]. 刘泓,甘卫平,黄波,刘继宇,李祥,郑峰. 稀有金属材料与工程. 2011(01)
[3]导电聚合物超级电容器电极材料[J]. 涂亮亮,贾春阳. 化学进展. 2010(08)
[4]青龙衣中胡桃醌提取工艺研究[J]. 曲中原,邹翔,胡国军,崔兰,季宇彬. 中医药学报. 2008(04)
[5]电化学电容器的特点及应用[J]. 张治安,邓梅根,胡永达,杨邦朝. 电子元件与材料. 2003(11)
[6]载氧化钌碳纳米管超级电容器电极(英文)[J]. 王晓峰,王大志,梁吉. 物理化学学报. 2003(06)
[7]磁性Fe3O4-聚吡咯纳米微球的合成与表征[J]. 邓建国,贺传兰,龙新平,彭宇行,李蓓,陈新滋. 高分子学报. 2003(03)
博士论文
[1]导电聚合物基纳米复合高比容电极及器件研究[D]. 杨文耀.电子科技大学 2015
硕士论文
[1]聚蒽醌类材料和MoS2纳米片在电化学储能中的应用探索[D]. 周玉.苏州大学 2016
本文编号：2975624
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超级电容器结构示意图
第一章绪论5(1)双电层电容器图1-2双电层电容器充放电原理示意图对于双电层电容器而言，只有当离子解离与吸收行为（形成于放电与充电过程）出现在电解质/电极界面时，电容器才能实现能量的存储，当电荷出现转移时，电容器并不能进行能量储存[23]。从一定程度上而言，能够接触到的电极材料表面积决定了电容行为，可以表示如下：=（1-1）在上述计算公式中，我们将电容表示为C，将电解质介电常数表示为εr，将真空介电常数表示为ε0，将电极/电解质间的有效厚度表示为d，将浸没在电解质中的电极表面积表示为A。相对于以往的介电电容器而言，在双电层电容器里，d值极小，其数值只有几埃之大，所以，能够在双电层电容器中获得更高的电容。对于双电层电容器而言，有效厚度d、电解质种类、电极比表面积在很大程度上就决定了电容值。就双电层电容器而言，其在充电时，电解质会出现大量的阳离子与阴离子，双电层电容器的正表面上会停驻阴离子，负电极表面则会吸引大量的阳离子。在储存能量时，电极上发生的高度可逆的非氧化还原反应。双电层电容器的这种存储机制与其他储能系统相比，能非常快速地吸收和输送能量，并具有长循环寿命，几乎没有电容性衰落。根本原因可归因于物理吸附和解吸过程。
第二章 实验方法和原理 2.4.1 循环伏安法 (CV) 循环伏安法为基本方法之一，将一定扫描率的先行电压施加到电极上之后，通过记录氧化还原过程阶段所呈现出的一些响应电流信号，通过一系列的绘制等操作后，我们也就可以得到电流-电位两者的关系曲线，超级电容器电极的表面电化学行为、电容特性、可逆性、是否发生氧化还原反应等性质都可以通过 CV 曲线得出，下图 2-1 为循环伏安测试的扫描电压信号图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]核桃壳中胡桃醌提取工艺研究[J]. 郭瑜,郝慧娟,王晓闻,任志远,郭峰. 食品工业. 2014(09)
[2]掺锡氧化钌超级电容器薄膜电极的研制[J]. 刘泓,甘卫平,黄波,刘继宇,李祥,郑峰. 稀有金属材料与工程. 2011(01)
[3]导电聚合物超级电容器电极材料[J]. 涂亮亮,贾春阳. 化学进展. 2010(08)
[4]青龙衣中胡桃醌提取工艺研究[J]. 曲中原,邹翔,胡国军,崔兰,季宇彬. 中医药学报. 2008(04)
[5]电化学电容器的特点及应用[J]. 张治安,邓梅根,胡永达,杨邦朝. 电子元件与材料. 2003(11)
[6]载氧化钌碳纳米管超级电容器电极(英文)[J]. 王晓峰,王大志,梁吉. 物理化学学报. 2003(06)
[7]磁性Fe3O4-聚吡咯纳米微球的合成与表征[J]. 邓建国,贺传兰,龙新平,彭宇行,李蓓,陈新滋. 高分子学报. 2003(03)
博士论文
[1]导电聚合物基纳米复合高比容电极及器件研究[D]. 杨文耀.电子科技大学 2015
硕士论文
[1]聚蒽醌类材料和MoS2纳米片在电化学储能中的应用探索[D]. 周玉.苏州大学 2016
本文编号：2975624
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