直接甲醇燃料电池阴极催化剂镍钴二元氧化物的制备及其性能研究
发布时间：2023-11-11 09:14
近年来,环境污染问题日趋严重,追求可持续发展的绿色能源越来越引起了人们的重视。直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cells,DMFCs)是一种可以将化学能直接转换成电能的新型能量转换装置,具有较高的能量密度、无污染等优点,在便携式设备领域受到了广泛的关注。与普遍使用的氢氧燃料电池相比,DMFCs所用燃料为甲醇溶液,在燃料的储存和运输方面具有明显的优势。目前制约DMFCs商业化应用的瓶颈主要有以下几个方面:首先,DMFCs的成本较高,由于阴、阳极催化剂通常采用昂贵的贵金属Pt或Pt基合金,并且大多采用Nafion膜作为电解质膜,这都极大地提高了电池成本;其次,在DMFCs中甲醇溶液容易穿透Nafion膜,在阴极同时发生氧化和还原反应,在阴极产生相应的“混合电位”,导致电池性能下降;此外,DMFCs的功率密度和稳定性较差,不能满足商业化的要求。本论文以降低电池成本,提高电池性能为研究目标,通过制备具有优异耐甲醇毒化性能的镍钴二元氧化物材料及其复合材料作为DMFCs的阴极催化剂,针对过渡金属氧化物导电性差、电池稳定性差等问题提出解决思路,具体工作包括以下几个方面:(...
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 引言
1.2 燃料电池
1.3 直接甲醇燃料电池
1.3.1 DMFCs的原理
1.3.2 DMFCs面临的主要问题
1.4 DMFCs的阴极催化剂
1.4.1 阴极氧还原反应(Oxygen Reduction Reaction,ORR)机理
1.4.2 阴极催化剂的研究现状
1.4.3 过渡金属氧化物型催化剂存在的问题
1.5 本论文的选题目的、内容及创新点
1.5.1 选题目的
1.5.2 研究内容
1.5.3 论文的创新点
2 实验方法
2.1 试剂与仪器
2.1.1 药品
2.1.2 仪器
2.2 材料的表征
2.2.1 X射线衍射分析
2.2.2 场发射扫描电镜和能谱分析
2.2.3 透射电子显微镜分析
2.2.4 X光电子能谱分析
2.2.5 比表面积分析
2.2.6 热重法和差示扫描量热法分析
2.3 电化学性能测试
2.3.1 电催化性能测试
2.3.2 电池性能测试
2.3.3 电化学阻抗测试
2.4 DMFCs性能测试
2.4.1 电极的制备和电池的组装
2.4.2 电池的性能测试
2.4.3 电化学阻抗谱(EIS)测试
3 具有多级导电网络NC/Co1.29Ni1.71O4复合催化剂的制备及性能研究
3.1 引言
3.2 实验方案
3.2.1 药品与仪器
3.2.2 NC/Co1.29Ni1.71O4的合成
3.2.3 电极的制备及电池的组装
3.2.4 电池的催化性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 UFC的结构与形貌分析
3.3.2 ec600的添加量对DMFCs性能的影响
3.3.3 NC/Co1.29Ni1.71O4的结构与形貌分析
3.3.4 ORR催化性能和电池性能分析
3.4 小结
4 高稳定性DMFC阴极催化剂NiCo2O4的结构设计及性能研究
4.1 引言
4.2 实验方案
4.2.1 药品与仪器
4.2.2 三维有序多级孔结构的NiCo2O4的制备
4.2.3 电极的制备及电池的组装
4.2.4 电池的催化性能测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 PMMA的形貌及结构分析
4.3.2 NiCo2O4的形貌影响因素分析
4.3.3 三维有序多级孔结构的NiCo2O4结构分析
4.3.4 电催化性能分析
4.3.5 电池性能分析
4.3.6 电池稳定性能测试及分析
4.4 小结
5 泡沫镍@NC/NiCo2O4一体化电极的制备及其性能研究
5.1 引言
5.2 实验方案
5.2.1 药品与仪器
5.2.2 一体化泡沫镍@NC/NiCo2O4电极的合成
5.2.3 一体化泡沫镍@NC/NiCo2O4电极的制备及电化学测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 泡沫镍@NC的形貌及结构分析
5.3.2 反应时间对泡沫镍@NC/NiCo2O4的形貌及性能的影响
5.3.3 泡沫镍@NC/NiCo2O4的形貌及结构分析
5.3.4 基于一体化泡沫镍@NC/NiCo2O4电极的DMFC电池性能分析
5.4 小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及专利成果
本文编号：3862350
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 引言
1.2 燃料电池
1.3 直接甲醇燃料电池
1.3.1 DMFCs的原理
1.3.2 DMFCs面临的主要问题
1.4 DMFCs的阴极催化剂
1.4.1 阴极氧还原反应(Oxygen Reduction Reaction,ORR)机理
1.4.2 阴极催化剂的研究现状
1.4.3 过渡金属氧化物型催化剂存在的问题
1.5 本论文的选题目的、内容及创新点
1.5.1 选题目的
1.5.2 研究内容
1.5.3 论文的创新点
2 实验方法
2.1 试剂与仪器
2.1.1 药品
2.1.2 仪器
2.2 材料的表征
2.2.1 X射线衍射分析
2.2.2 场发射扫描电镜和能谱分析
2.2.3 透射电子显微镜分析
2.2.4 X光电子能谱分析
2.2.5 比表面积分析
2.2.6 热重法和差示扫描量热法分析
2.3 电化学性能测试
2.3.1 电催化性能测试
2.3.2 电池性能测试
2.3.3 电化学阻抗测试
2.4 DMFCs性能测试
2.4.1 电极的制备和电池的组装
2.4.2 电池的性能测试
2.4.3 电化学阻抗谱(EIS)测试
3 具有多级导电网络NC/Co1.29Ni1.71O4复合催化剂的制备及性能研究
3.1 引言
3.2 实验方案
3.2.1 药品与仪器
3.2.2 NC/Co1.29Ni1.71O4的合成
3.2.3 电极的制备及电池的组装
3.2.4 电池的催化性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 UFC的结构与形貌分析
3.3.2 ec600的添加量对DMFCs性能的影响
3.3.3 NC/Co1.29Ni1.71O4的结构与形貌分析
3.3.4 ORR催化性能和电池性能分析
3.4 小结
4 高稳定性DMFC阴极催化剂NiCo2O4的结构设计及性能研究
4.1 引言
4.2 实验方案
4.2.1 药品与仪器
4.2.2 三维有序多级孔结构的NiCo2O4的制备
4.2.3 电极的制备及电池的组装
4.2.4 电池的催化性能测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 PMMA的形貌及结构分析
4.3.2 NiCo2O4的形貌影响因素分析
4.3.3 三维有序多级孔结构的NiCo2O4结构分析
4.3.4 电催化性能分析
4.3.5 电池性能分析
4.3.6 电池稳定性能测试及分析
4.4 小结
5 泡沫镍@NC/NiCo2O4一体化电极的制备及其性能研究
5.1 引言
5.2 实验方案
5.2.1 药品与仪器
5.2.2 一体化泡沫镍@NC/NiCo2O4电极的合成
5.2.3 一体化泡沫镍@NC/NiCo2O4电极的制备及电化学测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 泡沫镍@NC的形貌及结构分析
5.3.2 反应时间对泡沫镍@NC/NiCo2O4的形貌及性能的影响
5.3.3 泡沫镍@NC/NiCo2O4的形貌及结构分析
5.3.4 基于一体化泡沫镍@NC/NiCo2O4电极的DMFC电池性能分析
5.4 小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及专利成果
本文编号：3862350
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3862350.html
教材专著
