锌空气液流电池用氮硫共掺杂碳基空气电极的制备与性能研究

发布时间：2021-12-12 06:02

　　开发风能、太阳能等可再生能源电力成为人类社会可持续发展的必然选择,但可再生能源电力具有不连续、不稳定特性,需要配备储能技术。锌空液流电池具有较高的能量密度、长寿命、低成本等优点,成为大规模储能的首选技术之一。然而由于其正极氧还原和氧析出反应动力学缓慢,导致电池极化较大,效率低限制了其发展。急需开发廉价的非金属碳基双功能空气电极,建立非金属碳基空气电极性能-结构的关系,本论文研究内容如下:1.发展了三维导电基体原位生长催化组分构筑一体式空气电极的方法。利用电聚合技术在三维碳纤维纸表面生长聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑(2-Amino-5-mecapto-1,3,4-thiadiazole,PAMT),经过高温裂解,获得氮硫共掺碳(NSC)包裹的碳纤维纸。研究了煅烧温度、PAMT电聚合量对空气电极结构与组成的影响,结果表明:在800-1000℃范围内,煅烧温度主要影响空气电极的孔结构,温度过低(800℃)碳化不充分,温度过高(1000℃)孔结构坍塌,900℃获得的空气电极具有最高的比表面积(360 m2 g-1)和孔容(0.29 cm3 g-1);增加PAMT聚合量可以提高空气电...

【文章来源】： 北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 电化学储能技术
        1.1.1 电池储能技术
        1.1.2 锌空气液流电池的发展
    1.2 贵金属催化剂的发展
    1.3 过渡金属催化剂的发展
    1.4 碳基催化剂的进展
    1.5 空气电极的发展
    1.6 原位生长自支撑空气电极的研究进展
    1.7 本论文立题的依据及研究内容
第二章 氮硫双原子掺杂碳基空气电极的可控制备
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验所需要的药品与仪器
        2.2.2 氮硫双原子掺杂碳电极的合成及反应机理
        2.2.3 氮硫双原子掺杂碳电极的结构与组成演变过程
        2.2.4 裂解温度对电极组成和结构的影响
        2.2.5 前驱体聚合量对电极组成和结构的影响
    2.3 小结
第三章 氮硫双原子掺杂碳基空气电极的ORR与OER性能研究
    3.1 引言
    3.2 裂解温度对氮硫双原子掺杂碳电极催化活性的影响
    3.3 碳层厚度对氮硫双原子掺杂碳电极催化活性的影响
    3.4 粉末电极对ORR和OER反应的催化活性
    3.5 CFP@NSC-900催化剂的催化机理研究
    3.6 小结
第四章 CFP@NSC-900空气电极在锌-空气液流电池上的应用
    4.1 引言
    4.2 锌空气液流电池的原理
    4.3 电池功率密度的研究
    4.4 电池稳定性的研究
    4.5 小结
第五章 结论
参考文献
致谢
研究成果及发表的学位论文
作者和导师简介
专业学位硕士研究生学位论文答辩委员会决议书


【参考文献】：
期刊论文
[1]Multiphysics modeling of solid-oxide iron-air redox battery:analysis and optimization of operation and performance parameters [J]. Xinfang Jin,Kevin Huang.  Science Bulletin. 2016(17)



本文编号：3536135