等级孔结构的钴—氮—碳材料制备及电化学性能研究

发布时间：2021-01-11 15:27

　　近年来,因传统化石能源的过度消耗,很多国家都积极采取措施以应对其带来的诸多环境问题。燃料电池作为一种高能量密度的清洁动力能源,受到了全球科研单位的高度重视,但较高的成本一直是阻碍其商业化的主要障碍。在生产台数以十万记时,催化剂是占用整个燃料电池体系总成本最多的部分,因此使用低成本的催化剂取代传统贵金属催化剂对于其商业化道路具有十分重要的意义。过渡金属-氮-碳材料因具有不俗的氧还原催化活性及稳定性,被认为是当前最有潜力取代贵金属催化剂的低成本材料。但是其催化活性,尤其是在酸性条件下的催化活性仍需要进一步提高才能满足商业化要求。对此,本文提出了两种利用模板法制备出的等级孔结构钴-氮-碳催化剂。本文的主要研究内容及结论如下:（1）在以P123作为结构导向剂的水溶液体系下,制备出不同Co/Zn比例的双金属有机框架材料且该材料均有着很高的结晶度,碳化后得到的催化剂均具有较大的比表面积及微孔-介孔复合的等级孔结构。在前驱体的选择当中,Co（NO₃）₂·6H₂O和Zn（NO₃）₂·6H

【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

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常见的五种新型电池（Zn-MnO2、Li-MnO2、Ni-MH、Li-ion和Zn-air电池）与H2-O2燃料电池的理论比能量、实际比能量以及标称电压

还是电池内部反应气体以及反应产物（水）的传输通道。与此同时气体扩散层与质子交换膜连接紧密，有助于电化学反应的快速进行。由于单个质子交换膜燃料电池输出的功率较低，所以通常情况下会将双极板与膜电极组件重复交替组合使多个单个电池串联形成质子交换膜燃料电池组以成倍提高输出的功率达到实际应用的目的。

图 1.3 锌空电池的结构示意图Fig. 1.3 Sketch of Zn-air battery.电池在放电时空气电极作为阴极，氧气沿着其表面逐渐扩散化剂的催化下进行 ORR 反应。对于可充电的二次锌空电池，作为阳极，在其表面催化进行析氧反应（Oxygen Evolution化学反应速度较低将会导致锌空电池放电电流密度也较低，放电的电流密度，一方面需要提高空气电极的扩散能力，另一气三相界面上的化学反应速度。锌空电池通常选用催化活性较剂以提高固-液-气三相界面上的化学反应速度。在选用催化剂 个条件：同时具有着优异的 ORR 和以及 OER 催化活性；较高的导电性；比表面积大的多孔结构；较好的稳定性；


本文编号：2971025