二维氮掺杂有序介孔碳的制备及低维材料于锌/溴液流电池中的电催化研究
发布时间：2020-12-13 15:42
液流电池因其具有可深度充放电、可模块化调控、不受地理环境限制等优点,已成为大规模储能领域中备受重视的储能器件。主要应用场景为调控电网、平滑非稳态可再生能源的电能输出、离岛式电网的构建等。其中,锌/溴液流电池因其原材料易得与能量密度大等特点,具有很好的应用前景。但现阶段因电极严重极化问题,造成电池能量效率低,开发新型高催化活性的正极催化材料是解决此问题的一个方法。本论文针对锌溴液流电池中正极极化问题,开发新型电极材料,增加溴电极的催化活性,提高电池性能。通过使用不同维度的二氧化硅模板,开发出二维与三维氮掺杂有序介孔碳电催化剂。并通过多种现代物理化学表征手段:透射电子显微镜、X-射线粉末衍射、拉曼光谱、氮气吸脱附实验、X-射线光电子能谱等;结合电化学测试方法:循环伏安法、线性扫描伏安法、电极动力学参数分析、电化学阻抗谱等,构建材料的“构-效”关系。并用于锌溴液流电池单电池测试中,得出材料的电池数据。首先,通过对模板剂的选择,合成二维与三维有序介孔二氧化硅模板。之后使用不同维度的二氧化硅模板,通过纳米浇铸法,得到不同维度的氮掺杂有序介孔碳。通过表征发现,与三维氮掺杂有序介孔碳相比,二维氮掺杂...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各种储能器件功率-放电时间及应用场景[19]
图 1-2 液流电池结构示意图[25]Fig. 1-2 Schematic structure of a flow battery可供液流电池使用的电对种类众多[26]，其中较为重要的是全钒液流电池中VO2+/VO2与 V3+/V2+电对[27-34]，锌/溴液流电池中 Br-/Br2与 Zn2+/Zn 电对[35-44]，多硫化钠/溴液流电池中的 Br-/Br2与Sx2/Sx 12电对[45,46]，铁/铬液流电池中 Fe2+/Fe3+与 Cr2+/Cr3+电对[47-49]。其余被研究的电池体系还有 V2+/V3+与 Br-/ClBr2-[50-55]，Ce4+/Ce3+与 V2+/V3+[56]，Ce4+/Ce3+与 Zn2+/Zn[57,58]，Fe3+/Fe2+与 Br2/Br-[59]，Mn2+/Mn3+与 Br2/Br-[60]，Mn2+/Mn3+与Cu2+/Cu[61]，Fe3+/Fe2+与 Ti2+/Ti4+[62]，Cu+/Cu2+与 Cu+/Cu 全铜液流电池[63]等。图 1-3 为不同氧化还原电对的的电位分布，图中电极电势参考标准为标准氢电极，其中氢逸出电位为氢逸出反应在碳电极上的过电位。
1-3 各种在液流电池中研究较多的氧化还原电对，相对于标准氢电极的电位分布，其中，氢逸出电位为在碳电极上的过电位[18]Fig. 1-3 Standard potentials (vs. Standard Hydrogen Electrode) of studied redox couples,cept the hydrogen evolution reaction (HER) potential, which is the overpotential on carbonelectrodes近年来，有机体系液流电池也引起人们的关注[64,65]，主要的类型有醌体系液流电池7]，紫精体系液流电池[68-72]，咯嗪体系液流电池[73]，以及其他体系[74-76]，有机体系液电池通过调控电解液中电活性物质的结构，电解液 pH 等来调控输出电压，容量密度电池参数，但是由于有机电解质不稳定，副反应较多，现阶段仍处于基础研究阶段。 1-4 展示近年来有机体系中一些电对在 pH 为 13 时的电极电势[77]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]美国ZBB能源公司的锌/溴液流储能系统[J]. 贾旭平. 电源技术. 2011(05)
本文编号：2914784
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各种储能器件功率-放电时间及应用场景[19]
图 1-2 液流电池结构示意图[25]Fig. 1-2 Schematic structure of a flow battery可供液流电池使用的电对种类众多[26]，其中较为重要的是全钒液流电池中VO2+/VO2与 V3+/V2+电对[27-34]，锌/溴液流电池中 Br-/Br2与 Zn2+/Zn 电对[35-44]，多硫化钠/溴液流电池中的 Br-/Br2与Sx2/Sx 12电对[45,46]，铁/铬液流电池中 Fe2+/Fe3+与 Cr2+/Cr3+电对[47-49]。其余被研究的电池体系还有 V2+/V3+与 Br-/ClBr2-[50-55]，Ce4+/Ce3+与 V2+/V3+[56]，Ce4+/Ce3+与 Zn2+/Zn[57,58]，Fe3+/Fe2+与 Br2/Br-[59]，Mn2+/Mn3+与 Br2/Br-[60]，Mn2+/Mn3+与Cu2+/Cu[61]，Fe3+/Fe2+与 Ti2+/Ti4+[62]，Cu+/Cu2+与 Cu+/Cu 全铜液流电池[63]等。图 1-3 为不同氧化还原电对的的电位分布，图中电极电势参考标准为标准氢电极，其中氢逸出电位为氢逸出反应在碳电极上的过电位。
1-3 各种在液流电池中研究较多的氧化还原电对，相对于标准氢电极的电位分布，其中，氢逸出电位为在碳电极上的过电位[18]Fig. 1-3 Standard potentials (vs. Standard Hydrogen Electrode) of studied redox couples,cept the hydrogen evolution reaction (HER) potential, which is the overpotential on carbonelectrodes近年来，有机体系液流电池也引起人们的关注[64,65]，主要的类型有醌体系液流电池7]，紫精体系液流电池[68-72]，咯嗪体系液流电池[73]，以及其他体系[74-76]，有机体系液电池通过调控电解液中电活性物质的结构，电解液 pH 等来调控输出电压，容量密度电池参数，但是由于有机电解质不稳定，副反应较多，现阶段仍处于基础研究阶段。 1-4 展示近年来有机体系中一些电对在 pH 为 13 时的电极电势[77]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]美国ZBB能源公司的锌/溴液流储能系统[J]. 贾旭平. 电源技术. 2011(05)
本文编号：2914784
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