长寿命、高效率熔盐铁空气电池体系构建研究

发布时间：2020-07-11 02:36

【摘要】：熔盐铁空气电池具有超高理论能量密度、成本低、无污染等优势,作为电网储能装置,具有良好的应用前景,但目前熔盐铁空气电池的发展仍处于初步研究阶段,该电池要想实现高效率、稳定而长周期的充放电循环,仍面临着极大的挑战。针对熔盐铁空气电池目前存在的问题,本文在电解质和空气阴极两个方面开展研究工作。采用Li0.87Na0.63K0.50CO3-LiOH-NaOH-Fe2O3熔盐电解质构建了新型铁空气电池体系;采用化学置换法制备了PdO纳米岛修饰纳米NiO空气阴极催化剂;在泡沫镍集流体上制备了NiO纳米片阵列催化剂,探索该电催化剂在高温熔盐体系下的电化学性能。以Li0.87Na0.63K0.50CO3代替之前研究的KCl-LiCl-LiOH电解质中的KCl-LiCl,同时添加NaOH和Fe2O3作电解质,以翅片空气电极作为阴极,铁电极作为阳极,成功构建出全新的熔盐铁空气电池体系。电池充放电测试结果表明,以0.05A恒电流持续充电8min,采用100Ω负载电阻恒电阻放电至0.7V的截止电压时,该电池体系可以稳定地运行450个循环,库伦效率接近100%,放电均压在1.08V左右。电池具有良好的放电倍率性能,当以6.4C放电时,其库伦效率为95.1%。通过化学置换法将Pd化学镀在Ni片上制备翅片空气电极,研究发现,经过一定的充放电循环后,翅片空气电极上形成了独特的PdO纳米岛修饰NiO纳米颗粒的结构。循环伏安和极化曲线表明,该催化阴极展现了良好的ORR/OER催化活性及较低的极化过电位;倍率测试表明该电池具有良好的放电倍率性能;该电池稳定运行100个循环,库伦效率为98.7%,放电平均电压为1.10V左右。在泡沫镍集流体上制备NiO纳米片阵列催化剂,循环伏安和极化曲线表明,该催化剂在熔盐铁空气电池中展现了较为突出的ORR/OER催化活性,有效地降低了极化过电位。NiO纳米片阵列催化阴极铁空气电池可以稳定地运行100个循环,库伦效率为99.6%,放电均压为1.12V左右。当该电池以6.7C放电时,其效率可达到94.6%。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM911.41
【图文】：

东北石油大学硕士研究生学位论文理论能量密度为 764Wh·kg-1。在放电过程中，铁在负极上被氧化成 Fe(OH)2，O2在正极上还原形成 OH-。这应的逆反应在充电时产生。放电时电极反应如下：阴极：-22O2HO4e4OH- （1阳极：-2-Fe 2OH Fe(OH) 2e（1铁电极进一步放电会失去更多的电子，从而形成水合氧化铁或者是磁性 Fe3O4如下：阳极：-2-2Fe (OH) OH FeOOH HO e（1

一般主要由透气层、集流体和催化剂层组成[24]。如图1-2 所示，这种结构的空气阴极比较容易形成气液固三相界面，有利于 OER/ORR 反应的进行。透气层有利于氧气透过并且到达催化剂层；催化剂层与电解液相接触时会产生一种指向电解液内部的张力，这种力将会使得氧气顺利进入电解液，同时将会阻止电解

MPS-010601 北京启220V，1.8kW KQ-600B型 昆山HWS26 型 上AL104 型 梅勒特-托片，采用点焊机将其与适当长用点焊机焊接成翅片空气阴极电极底部等间距打直径约为 1泡沫镍压成薄片，剪裁成一定

【参考文献】

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本文编号：2749834