亚铁盐对热解气及焦炭制作电容器影响实验研究

发布时间：2017-09-13 07:36

  本文关键词：亚铁盐对热解气及焦炭制作电容器影响实验研究

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【摘要】：本文对不同浓度的醋酸亚铁盐、氯化亚铁盐和硫酸亚铁盐浸渍的生物质原料竹子热解气体产物特性演变规律及热解焦炭的孔隙结构和表面官能团进行了讨论,并对热解产物焦炭制备电极组装的超级电容器的电化学特性进行了深入的探讨。首先,对竹子进行工业分析、元素分析和组成分析。接着在固定床反应器上对不同浓度的醋酸亚铁、氯化亚铁和硫酸亚铁盐浸渍过的竹子进行热解,采用便携式气相色谱仪对热解气体产物进行成分分析,结果表明:相同浓度的不同亚铁盐催化热解气中醋酸亚铁盐催化的H2产率最高,CH4产率最低,并且H2产率增加则CH4产率就会减少;Fe SO4催化的CO产率最高。然后,采用BET分析方法和傅里叶红外分析方法分析了负载亚铁盐热解得到的焦炭,得到焦炭样品的吸附/脱附等温曲线、比表面积、平均孔径、孔容积、孔径分布等特性参数和有机官能团的演变特性,结果表明:高浓度的亚铁盐催化的比低浓度催化的毛细凝聚现象更明显,其中30%浓度的醋酸亚铁盐催化热解得到的焦炭毛细凝聚现象最为突出;1%浓度的醋酸亚铁盐、氯化亚铁盐和硫酸亚铁盐以及30%浓度的硫酸亚铁催化热解得到的焦炭焦样比表面积较大而平均孔径较小;30%浓度的醋酸亚铁盐及30%浓度的氯化亚铁盐催化热解得到的焦炭焦样平均孔径较大而比表面积和孔容积较小,是因为其小孔熔融闭合的缘故;在800℃高温热解条件下得到的焦炭中脂肪链C-H键、羰基(C=O)、低聚C-C键等基本消失,只剩下强度一般较强的羟基(OH)和可能是来自芳香族结构的C=C键官能团。最后,对不同浓度的醋酸亚铁盐、氯化亚铁盐和硫酸亚铁盐催化热解得到的活性焦炭制作超级电容器电极再进行循环伏安测试实验、恒电流充放电测试实验和交流阻抗测试实验,测试实验结果表明:硫酸亚铁盐催化的对电容特性的影响效果比氯化亚铁盐和醋酸亚铁盐加入催化效果更好;高浓度亚铁盐催化热解制得的焦炭制作的电容器比低浓度催化的制作的电容器电容特性要好,说明增加亚铁盐的浓度可以改善电容器的电容特性;在活性焦炭(负载亚铁盐催化热解焦炭)、导电剂(乙炔黑)、粘结剂(PVDF)质量比为8:1:1的体系下,高浓度的亚铁盐催化热解得到的焦炭制作的电容器比低浓度的催化的比电容大,电容特性更好,其中30%浓度硫酸亚铁催化得到的活性焦炭的比电容最大,硫酸亚铁盐催化热解得到的活性焦炭制作的电容器比醋酸亚铁和氯化亚铁催化的导电性更好。
【关键词】：生物质 竹子 铁盐 热解 超级电容器
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM53
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 能源利用现状10-11
• 1.2 生物质能转化技术11-13
• 1.3 生物质热解焦的应用13
• 1.4 超级电容器概述13
• 1.5 本文主要研究内容13-16
• 2 热解实验及气体分析16-27
• 2.1 实验原料、化学试剂及实验仪器16-17
• 2.2 样品特性分析17
• 2.3 热解特性分析及分类17-18
• 2.4 热解实验方法18-19
• 2.5 气体产物分析方法19-20
• 2.6 气体产物结果分析20-25
• 2.7 本章小结25-27
• 3 负载亚铁盐的热解焦炭特性分析27-37
• 3.1 引言27
• 3.2 固体产物BET分析27-31
• 3.3 傅里叶红外光谱分析（FT-IR）31-35
• 3.4 本章小结35-37
• 4 负载亚铁盐的超级电容器实验研究37-53
• 4.1 引言37
• 4.2 超级电容器的原理37
• 4.3 电极的制备方法37-38
• 4.4 循环伏安测试实验38-43
• 4.5 恒电流充放电实验43-48
• 4.6 交流阻杭测试实验48-51
• 4.7 本章小结51-53
• 5 全文总结与展望53-56
• 5.1 本文主要结论53-54
• 5.2 本文的创新与特色54-55
• 5.3 建议与展望55-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-62
• 附录 (攻读硕士学位期间发表的论文)62

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本文编号：842398