可充空气电极的研发和应用

发布时间：2017-10-03 17:28

  本文关键词：可充空气电极的研发和应用

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【摘要】：本论文主要目的是,研究添加氧化银为催化剂,制备可充空气电极,测试其电化学性能和具有可充性能的空气电极在金属氢化物-空气电池中的应用。研究调整催化层和空气电极厚度,对空气电极电化学性能的影响。在三电极体系中测试其电化学性能,5.1mol·L-1氢氧化钾水溶液为电解液、工作电极为空气电极、锌棒为参比电极、镍网为对电极。研究在制备催化层时,添加不同比例聚四氟乙烯对空气电极性能的影响;使用石墨替代部分活性炭对空气电极及其对金属氢化物-空气电池电化学性能的影响。通过XRD分析银离子在空气电极中各个反应阶段的状态。对空气电极进行循环伏安测试和充放电稳态极化测试;研究银作为催化剂在空气电极中,对氧还原和氧析出的反应机理。扫描电镜观察催化层中银、活性炭、石墨和聚四氟乙烯的分布状态;观察扩散层的微观结构。分别将制备的空气电极与金属氢化物电极组装为金属氢化物-空气电池,测试其电化学性能,分析影响电池性能的主要因素。发现空气电极中添加的氧化银在热处理阶段完全分解为银,银在空气电极中发挥催化剂作用;空气电极在一定厚度时具有最优电化学性能,为大批量制造空气电极探索了制备工艺;发现PTFE添加比例为25%时具有较好的循环寿命;发现随着石墨的添加量增加放电电压在上升,但是对循环寿命有一定不利影响;研究发现影响金属氢化物-空气电池性能的主要因素是活性物质脱落、电解液挥发、气体溢出、电池封装。
【关键词】：金属氢化物电极 空气电极 可充空气电极 金属氢化物-空气电池
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM910
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 前言9-10
• 1.2 金属 空气电池10-12
• 1.3 可充金属 空气电池12-13
• 1.4 可充空气电极催化剂研究简介13-14
• 1.4.1 金属催化剂13
• 1.4.2 单一金属氧化物催化剂13-14
• 1.4.3 复合氧化物催化剂14
• 1.4.4 金属螯合物催化剂14
• 1.5 空气电极结构14-17
• 1.5.1 组成空气电极的三层14-15
• 1.5.2 空气电极微结构15-16
• 1.5.3 空气电极三层排列方式16-17
• 1.6 金属氢化物 空气电池的研究进展17-21
• 第二章 实验方法21-29
• 2.1 实验仪器与药品21-22
• 2.2 空气电极制备22-23
• 2.3 空气电极性能测试23-26
• 2.3.1 物理方法加速空气电极亲水24
• 2.3.2 电化学活化 小电流充放电活化24
• 2.3.3 循环伏安测试24-25
• 2.3.4 稳态极化测试25-26
• 2.3.5 微观分析26
• 2.4 金属氢化物（MH）电极制备26-27
• 2.4.1 制备MH负极26-27
• 2.4.2 MH电极性能测试27
• 2.5 金属氢化物 空气电池组装及性能测试27-29
• 2.5.1 金属氢化物 空气电池组装27-28
• 2.5.2 金属氢化物 空气电池性能测试28-29
• 第三章 可充空气电极实验结果与讨论29-49
• 3.1 空气电极活化29
• 3.2 空气电极催化层中添加氧化银对电极电化学性能影响29-31
• 3.2.1 添加氧化银对空气电极性能影响29-31
• 3.2.2 催化层XRD分析31
• 3.3 空气电极催化层中不同PTFE含量对电极性能的影响31-32
• 3.4 催化层厚度和电极厚度对电极性能的影响32-35
• 3.5 催化层中含不同比例石墨对空气电极电化学性能的影响35-41
• 3.5.1 添加不同比例石墨对空气电极活化性能和充放电电压的影响35-36
• 3.5.2 添加不同比例石墨对空气电极循环寿命的影响36
• 3.5.3 添加不同比例石墨空气电极充放电稳态极化测试36-38
• 3.5.4 空气电极通氮气充放电测试38-39
• 3.5.5 添加不同比例石墨空气电极催化层扫描电镜分析39-41
• 3.5.6 扩散层扫描电镜分析41
• 3.6 空气电极循环伏安测试41-46
• 3.7 本章小结46-49
• 第四章 可充金属氢化物 空气电池的组装和性能评估49-53
• 4.1 MH电极制作49
• 4.2 MH电极性能测试49-50
• 4.3 金属氢化物空气电池组装及性能测试50-51
• 4.4 本章小结51-53
• 第五章 结论53-55
• 参考文献55-59
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果59-61
• 致谢61

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本文编号：965781