高比表面积煤基多孔碳的制备及超级电容储能特性研究

发布时间：2023-09-14 03:34

　　新能源发电系统运行的波动性、电动交通工具的快速启停及其运行过程的节能要求均对高功率密度储能提出迫切需求。超级电容通过离子电化学吸附储能,是一种理想的高功率密度储能系统。碳基材料具有来源广泛、结构易于调控等优点,是超级电容储能材料的重要选择。超级电容要求碳基材料具有高活性及稳定性,发展高比表面积、良好微晶结构的多孔碳是提高超级电容性能的关键。煤炭储量丰富、价格低廉,是由芳香结构、脂肪结构桥接组成的复杂碳基大分子,碳含量高,是理想的碳基材料前驱体。开发煤炭向高活性及稳定性的多孔碳转化方法在煤炭利用和超级电容储能领域具有重要意义。本文以此为目标依据典型煤种的特性研究了煤基多孔碳的制备方法及其超级电容储能特性。本文首先以高活性的准东煤为碳质前驱体,采用物理化学耦合活化的方法制备了多孔碳,采取SEM、TEM、N₂吸附、XRD、拉曼光谱等手段分析了多孔碳的理化结构,重点探究了灰分对孔隙发展的影响,评价了超级电容储能特性。结果表明,物理化学耦合活化的方法可获得比表面积2308 m² g^-1、孔容1.51cm³g<...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 超级电容储能对多孔碳结构的需求
        1.2.1 超级电容储能原理
        1.2.2 煤基多孔碳在超级电容储能中的应用
    1.3 煤基多孔碳制备方法研究现状
        1.3.1 煤的理化结构认识现状
        1.3.2 煤基多孔碳孔隙结构形成及调控的研究现状
        1.3.3 煤基多孔碳微晶结构形成及调控的研究现状
    1.4 碱金属对多孔碳活化过程的影响研究现状
        1.4.1 碱金属对孔隙发展的影响
        1.4.2 碱金属对微晶结构的影响
    1.5 课题来源及研究内容
        1.5.1 课题来源
        1.5.2 研究内容
第2章 煤基多孔碳的制备及性能表征方法
    2.1 实验原料及设备
    2.2 多孔碳制备方法
        2.2.1 煤及多孔碳内部灰分去除方法
        2.2.2 基于物理化学耦合活化的煤基多孔碳制备方法
        2.2.3 基于KOH活化的煤基多孔碳制备方法
    2.3 多孔碳理化结构表征及储能特性评价
        2.3.1 多孔碳理化结构表征
        2.3.2 多孔碳储能特性评价
    2.4 本章小结
第3章 基于物理化学耦合活化的煤基多孔碳制备及储能特性
    3.1 引言
    3.2 多孔碳的物理结构表征
        3.2.1 多孔碳的微观形貌及孔隙结构分析
        3.2.3 多孔碳孔隙结构的发展机制
    3.3 多孔碳的化学结构分析
    3.4 多孔碳的超级电容储能特性分析
    3.5 本章小结
第4章 基于KOH活化的煤基多孔碳制备及储能特性
    4.1 引言
    4.2 煤化程度对多孔碳结构的影响规律
        4.2.1 典型煤化程度煤种的原始结构分析
        4.2.2 多孔碳的理化结构分析
        4.2.3 多孔碳超级电容储能性能分析
    4.3 活化温度对多孔碳结构的影响规律
        4.3.1 多孔碳的物理结构分析
        4.3.2 多孔碳的微晶结构分析
        4.3.3 多孔碳超级电容储能特性分析
    4.4 本章小结
第5章 基于KOH活化的煤基多孔碳结构优化研究
    5.1 引言
    5.2 预碳化对多孔碳结构的影响规律
        5.2.1 预碳化对多孔碳孔隙结构的影响
        5.2.2 预碳化对多孔碳微晶结构的发展的促进
    5.3 外加催化介质对多孔碳结构的影响规律
        5.3.1 外加催化介质对多孔碳孔隙结构的影响
        5.3.2 外加催化介质对多孔碳微晶结构发展的促进
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3846474