生物质纳米碳基材料的构建及电容性能研究

发布时间：2024-03-19 04:50

　　不断增长的能源消耗和伴随的环境危机引发了对清洁、先进及可再生能源储存系统的迫切需求。超级电容器在过去几十年中已经引起了工业界和学术界前所未有的关注,主要是因为其超高的功率密度(¹0 kW kg^-1),快速的充电/放电速率,长的循环寿命(>10万次循环),低的运行/维护成本和安全的操作环境。得益其快速的吸附/解吸附能量存储机制,超级电容器大大填补了可充电电池和传统电容器之间的能量差距,具有比电池更大的功率密度和比传统电容器更高的能量密度。尽管超级电容器有许多优点,但相对低的能量密度仍然阻碍了其进一步应用。由于结构多样和化学稳定性好,碳材料在超级电容器领域占据着至关重要的地位。然而,对于传统的碳材料来说,不可再生的前驱体、高腐蚀性试剂、复杂的制备工艺和高成本阻碍了其进一步大规模生产和应用。可再生生物质及其衍生物具有易得、来源广泛、成本低且环境友好等优点,是制备杂原子掺杂分级多孔碳的理想驱前体。因此,本文选择将生物质材料作为前驱体,经过简单的活化造孔,得到了一系列高性能的生物质基碳材料,系统研究了材料的孔结构、比表面积、杂原子官能团对电化学性...

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1不同能量储存和转换装置的Ragone图

气候变暖以及石油供应无法满足全球能源需求的双重危机是的主要社会、政治和经济挑战。有限的石油储备和快速增长的免地迫使人类放弃石油作为主要能源。因此，寻求低碳、绿色的清洁能源已成为满足全球范围紧急能源需求的关键。虽然太能等清洁能源已经被开发以及使用，然而人类对自然现象的控以满足现代化....

图1.2超级电容器结构示意图

威科技、常州华威电子等上百家企业也在扩大和加强容器的结构2所示，超级电容器主要由以下几个部分组成[6,7]：（1）优异的稳定性，具有较高的耐腐蚀性，同时其电阻不能是泡沫镍、泡沫铜等，集流体的主要作用是引出储存在）电极材料，构成电极材料的物质一般包括碳材料、金、金属硫化物以及导电....

图1.3(a)双电层电容器模型；(b)赝电容电容器模型

1.2.3超级电容器的工作原理超级电容器存储能量的方式主要基于：（1）来自电极界面处纯静电荷累积的双电层电容(EDLC)；（2）氧化还原反应产生的赝电容。双电层电容器使用高比表面积材料（如活性碳或衍生物）来提供高静电双层电容[9]，实现导电电极界面处的电荷分离，其工作原理如图....

图1.4二维的石墨烯可以构建其他维度的碳材料：零维的C60，一维碳纳米管和三维石墨[70]

管具有优越的电化学性能，不过有限的比表面积，不易提纯和高昂的生产成本等问题仍然阻碍着碳纳米管的大规模应用。图1.4二维的石墨烯可以构建其他维度的碳材料：零维的C60，一维碳纳米管和三维石墨[70]。Fig.1.42Dgrapheneisusedtocreaeot....

本文编号：3932352