生物质基电容炭的制备及其电化学性能研究

发布时间：2021-07-22 12:39

　　目前,不可再生化石资源的大量消耗引起环境的日益恶化、灾难性气候频出,开发可再生绿色能源已经成为世界各国亟待解决的问题。近几年,风能、光能已经成为最有产业化希望的新能源,但是,由于自然风力和太阳光的不稳定性成为新能源行业发展的最大障碍。因此,有效的储能材料和储能装置是走出困境的关键技术。超级电容器具有功率大、循环寿命长等优点,被认为是目前最有前景的储能设备之一。而提高能量密度的关键在于优化电容器电极材料。本论文旨在通过研究电容炭的制备方法改善其电化学性能,进而提高其能量密度。本论文采用水解-活化两步法制备了生物质基电容炭;并对其进行了氮掺杂改性和TiO₂负载改性处理,改善了生物质基电容炭的电化学性能。水解步骤产生的水解液可用作生产糠醛的原料,减少了废液的排放。本论文的具体研究成果如下:1.水解-活化两步法制备玉米芯基活性炭、稻壳基活性炭和桔子皮基活性炭。水解-活化两步法制备玉米芯基活性炭的碘吸附值达到1726.5 mg?g^-1,活性炭的粗产率为16.2%。在水解过程中,玉米芯结构中的半纤维素被水解,形成结构松散的水热炭前驱体,因此,活化剂KOH... 

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【部分图文】：

各种电化学能量储存装置的Ragone图[2]

吉林大学博士学位论文2图1.1各种电化学能量储存装置的Ragone图[2]如图1.2所示，超级电容器按储能机理可分为双电层电容器、赝电容电容器和非对称电容器。双电层电容器是通过电极表面与电解液间形成双电层储存能量，电极材料可以是活性炭、炭纤维/炭纳米管及石墨烯等。赝电容电容器是通过电极表面发生的快速的氧化还原反应储存能量，电极材料主要是金属氧化物、贵金属和导电聚合物。非对称电容器分为电容型电容器和混合型电容器。前者的两个电极中一个电极采用双电层储能材料，另一电极采用赝电容储能材料，后者一个电极通过电池式的法拉第过程储存电荷，另一个电极储存电荷基于电容机理。双电层电容器和赝电容电容器的工作原理见图1.3[3]和图1.4[4,5]。图1.2超级电容器的分类

第一章绪论3(a)Helmholtz模型；(b)Gouy-Chapman模型；(c)Stern模型图1.3双电层电容器的工作原理[3]图1.4赝电容电容器的工作原理[4,5]1.2双电层电容器及电极材料双电层电容器（EDLCs）是最简单，也是最可商业化的超级电容器。EDLCs是由两个炭基电极、电解液和绝缘隔膜构成，电荷存储是通过静电电荷吸附在电极和电解质之间的界面完成的[6-8]。EDLCs的显著特点是在电极与电解质的界面之间无电荷转移，即没有法拉第反应[9]。当超级电容器充电时，电子被迫通过外部电路从正极到负极。结果，电解质中的阳离子集中在负极上，阴离子集中在正

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3297171