基于双功能纳米电催化剂的可充电锌空气电池储能器件的设计与制备

发布时间：2023-12-24 11:53

　　本文主要研究了基于双功能纳米电催化剂的可充电锌空气电池储能器件的设计与制备,做了以下两个工作:(1)开发具有低成本效益,用于氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)的高活性非贵金属双功能电催化剂是促进燃料电池(FCs)和锌空气电池(ZABs)应用的关键。硫化钴是一种有前途的非贵金属双功能电催化剂。然而,基于硫化钴纳米催化剂的电催化性能仍然不能令人满意。因为其导电性差,暴露的活性位点不足以及在连续工作期间易于团聚。在此基础上,源于自然界蜂窝的灵感,我们通过简单的方法设计合成了蜂窝多孔结构Co9S8/N,S-共掺杂碳(Co9S8/NSC)原位复合材料。得益于独特的蜂窝状多孔结构,由单分散Co9S8纳米颗粒原位嵌入具有高导电性的三维互连网络碳基质中,不仅有利于电子传输和电荷在界面上的转移,还可以暴露活更多的活性位点和ORR/OER相关物种的快速转运。所获得Co9S8/NSC原位复合材料在ORR/OER方面表现出较高的稳定性和催化活性,在碱性电解质中,具有较大的半波电位(0.88 V)接近商业Pt/C(0.86 V),和小的过电位(0.41V,10 mA cm-2)接近商业IrO2(0.39...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锌空气电池的概述
        1.2.1 锌空气电池的发展
        1.2.2 锌空气电池的结构和原理
        1.2.3 锌空气电池的双功能电催化剂
    1.3 锌空气电池的应用与研究
        1.3.1 可充电锌空气电池的应用与研究
        1.3.2 柔性全固态可充电锌空气电池的应用与研究
    1.4 本论文研究的内容和意义
    参考文献
第二章 蜂窝多孔纳米双功能电催化剂用于可充电锌空气电池
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 实验设备与表征仪器
        2.2.3 蜂窝状C09S8/NSC原位复合电催化剂的制备
        2.2.4 样品电化学性能测试
        2.2.5 液态锌空气电池的制备和测试
    2.3 实验结果和讨论
        2.3.1 蜂窝状Co₉S₈/NSC原位复合材料的表征
        2.3.2 ORR和OER的电化学性能的测试
        2.3.3 可充电锌-空气电池的性能
    2.4 小结
    参考文献
第三章 平面全固态可充电锌空气电池在柔性储能方面的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 实验设备与表征仪器
        3.2.3 珊瑚状N-掺杂碳的核壳结构Fe/Fe₃C@C纳米棒簇电催化剂的制备
        3.2.4 电化学性能测试
        3.2.5 聚(丙烯酰胺-丙烯酸)固体聚合物碱性电解质的合成
        3.2.6 液态锌空气电池与平面全固态锌空气电池的制备和测试
    3.3 实验结果和讨论
        3.3.1 空气阴极双功能电催化N掺杂碳的核壳结构Fe/Fe₃C@C纳米棒簇的合成及表征
        3.3.2 ORR/OER电催化活性及组装液态锌空气电池的性能测试
        3.3.3 聚(丙烯酰胺-丙烯酸)固体聚合物碱性电解质的研究
        3.3.4 平面全固态可充电锌空气电池
    3.4 小结
    参考文献
第四章 总结与展望
    4.1 全文总结
    4.2 展望
致谢
硕士期间论文发表情况



本文编号：3874458