三维结构电极的构筑及电化学性能研究

发布时间：2017-04-15 21:06

  本文关键词：三维结构电极的构筑及电化学性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：直接乙醇燃料电池(DEFCs)和电化学电容器(ECs)是目前电化学能量存储与转化领域研究开发的重点和热点。直接乙醇燃料电池由于具有能量转换效率高、环境友好等优点而受到世界各国的广泛关注。电化学电容器(又称超级电容器)是一种新型的储能装置,结合了静电电容器高功率密度及电池高能量密度的优点,成为新型化学电源研究中的热点之一。但是无论是直接乙醇燃料电池还是电化学电容器,其性能表现、制造成本以及使用寿命都很大程度上依赖于器件的电极材料和结构。 本论文综述了当前两类器件电极材料的最新研究进展,并通过电极结构的优化、改性实现了电极电化学性能的显著提高,主要内容如下： 1.以泡沫镍为基底,利用电沉积技术制备了三维Pd电极,并比较分析了三维Pd电极与Pd膜电极对乙醇的电催化氧化行为。研究结果表明,三维Pd电极表现出了更高的催化活性及更优异的稳定性。 2.利用恒电位电化学沉积方法制备了三维MnO2及二维MnO2薄膜电极。电化学测试结果表明,与二维MnO2薄膜电极相比,三维MnO2电极的比电容、大电流充放电性能等明显提高。 3.在三维MnO2电极的工作基础上,通过电化学沉积技术在Ni网表面沉积Pd纳米薄层对Ni网进行改性,成功制备了Pd改性的三维MnO2电极。结果显示,Pd纳米薄层的引入,不但提高了三维MnO2电极的比电容,其循环稳定性也得到显著改善。 4.通过水热法,成功制备了三维Ti纳米线电极基体。研究结果显示,反应时间和反应溶液体积对纳米线的形成及形貌有显著影响。
【关键词】：泡沫镍 电沉积 二氧化锰 钯 电化学电容器 直接乙醇燃料电池
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM53
【目录】：

• 中文摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-28
• 1.1 引言11
• 1.2 燃料电池概述11-15
• 1.3 直接乙醇燃料电池电催化剂的研究进展15-18
• 1.4 电化学电容器概述18-21
• 1.5 三维电极结构在燃料电池和电化学电容器中的应用21-23
• 1.6 选题思路与研究目的23-24
• 参考文献24-28
• 第二章 三维Pd电极的制备及其对乙醇的电化学催化性质研究28-37
• 2.1 引言28
• 2.2 实验部分28-30
• 2.2.1 三维Pd电极和Pd薄膜电极的制备29
• 2.2.2 Pd电极的电化学性质测试29
• 2.2.3 Pd电极晶体结构与表面形貌的表征29-30
• 2.3 结果与讨论30-35
• 2.3.1 泡沫镍及三维Pd电极的FESEM表征30-31
• 2.3.2 三维Pd电极的EDS表征31
• 2.3.3 三维Pd电极的XRD表征31-32
• 2.3.4 Pd电极的循环伏安测试32-34
• 2.3.5 Pd电极的长时间稳定性测试34-35
• 2.4 本章小结35-36
• 参考文献36-37
• 第三章 三维MnO_2电极的制备及其性能研究37-50
• 3.1 前言37-38
• 3.2 实验部分38-39
• 3.2.1 MnO_2电极的制备38-39
• 3.2.2 MnO_2电极的电化学性质测试39
• 3.2.3 MnO_2电极晶体结构与表面形貌的表征39
• 3.3 结果与讨论39-46
• 3.3.1 MnO_2电极的FESEM表征39-40
• 3.3.2 MnO_2电极的EDS分析40-41
• 3.3.3 MnO_2电极材料的XRD分析41
• 3.3.4 MnO_2电极的循环伏安测试41-43
• 3.3.5 MnO_2电极的恒流充放电测试43-45
• 3.3.6 三维MnO_2电极的稳定性测试45
• 3.3.7 MnO_2电极的交流阻抗测试45-46
• 3.4 本章小结46-48
• 参考文献48-50
• 第四章 Pd改性的三维MnO_2电极的制备及其性能研究50-62
• 4.1 引言50-51
• 4.2 实验部分51-52
• 4.2.1 Pd改性的三维MnO_2电极的制备51
• 4.2.2 三维MnO_2电极的电化学性质测试51
• 4.2.3 三维MnO_2电极晶体结构与表面形貌表征51-52
• 4.3 结果与讨论52-59
• 4.3.1 Pd改性的三维MnO_2电极的EDS分析52
• 4.3.2 三维Pd电极的FESEM表征52-53
• 4.3.3 三维MnO_2电极的FESEM表征53-54
• 4.3.4 不同Pd负载量的MnO_2/Pd/Ni foam电极的电化学分析54-58
• 4.3.5 不同MnO_2负载量的三维MnO_2电极的电化学性能研究58-59
• 4.4 本章小结59-60
• 参考文献60-62
• 第五章 三维Ti纳米线基体的制备62-68
• 5.1 前言62
• 5.2 实验部分62-63
• 5.2.1 Ti片的预处理62
• 5.2.2 三维Ti纳米线基体的制备62-63
• 5.2.3 材料的表征63
• 5.3 结果与讨论63-66
• 5.3.1 Ti片预处理后的表面形貌63
• 5.3.2 不同反应溶液体积对Ti纳米线的形成和形貌的影响63-65
• 5.3.3 不同反应时间对Ti纳米线表面形貌的影响65-66
• 5.4 本章小结66-67
• 参考文献67-68
• 第六章 结论与展望68-70
• 6.1 本论文主要结论68-69
• 6.2 研究展望69-70
• 附录 作者硕士期间发表论文目录70-71
• 致谢71

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