生物质衍生多孔碳材料的制备及其超级电容储能性能研究

发布时间：2025-01-04 04:56

　　目前,将风能和太阳能等可再生资源利用能量转换技术(太阳能电池和机械发电机等)转化成电能可以解决能源和环境问题,但是由于可再生能源非稳态特性,直接并入电网会造成电压和频率等问题。因此,开发稳定的、高效的和低成本的储能器件对能源结构调整以及未来智能电网和智慧城市的发展具有重要意义。其中,超级电容器是一种安全性高、效率高和稳定性高的新型储能器件。另外,柔性超级电容储能器件也可满足未来柔性和可携带电子设备的需求。而以可再生和具有独特结构的废弃生物质为前驱体,开发高孔隙率的多孔碳作为电极材料,是超级电容储能领域和生物质资源高值化利用的重要研究课题。近年来,废弃生物质资源是生活中常见的废弃资源,分类处理是重要研究方向和热点。因此,本文以液态(过期果蔬饮品)、固态(花生粕等)和具有独特柔性棉纤维等废弃生物质为碳源,制备高性能多孔碳、多层次孔碳、N和S共掺杂多层次孔碳以及石墨化N掺杂多孔碳纤维,重点研究了碳材料的制备及其电容储能领域的应用。为开发高效和高稳定性超级电容储能电极材料和废弃生物质资源的高值化利用提供依据。本文主要从以下几方面开展了创新性研究工作:1)首先针对液态生物质资源,采用水热碳化和活化...

【文章页数】：140 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－２各种电化学储能器件的能量分布（Ｒａｇｏｎｅ图）［２２］??Ｆｉｇ．?１－２?Ｒａｇｏｎｅ?ｐｌｏｔｓ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ?ｅｎｅｒｇｙ?ｓｔｏｒａｇｅ?ｄｅｖｉｃｅｓ１２２１??

东北电力大学工学博士学位论文???钠硫电池、液流电池、金属空气电池和锂离子电池等［１９－２１］，备受学者高度重视的绿色阳光??产业。而开发绿色、高效和稳定的储能材料是突破能量存储器件瓶颈的重要有效途径之一，??并且己经列入我国中长期科技发展纲要。??１．２电化学储能器件概述??电....

图１－３超级电容器的基本原理图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ?（ＳＣｓ）??

第丨章绪论??公司生产了首个商业化的超级电容器，并得到迅速发展。超级电容器主要包括电极材料、??电解液和隔膜等重要部分，还具有集流体和外包装等其中，电极材料是决定超级电??容器储能性能的重要组成部分。在充电过程中，在电场的作用下，带正电荷离子和负电荷??离子会分别向两极运动，并在....

图１－４赝电容电容器示意图［３５］??Ｆｉｇ．?１－４?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔｏｒ［３５］??

东北电力大学工学博士学位论文??离子热运动在溶液中形成连续分布层。这些模型中主要是在电极材料表面发生吸附或脱附??来达到储存能量的效果（如图１－３所示）［３３】。显然可知，在其他客观条件不变的条件下，??具有优异的比表面积和优异的孔隙结构，可以提升双电层电容器的比电容。??在双电....

图１－５杂化超级电容的储能机理【３３］??Ｆｉｇ．?１－５?Ｔｈｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｈｙｂｒｉｄ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ１３３１??

第１章绪论??盐）的有机电解液，在负极发生锂离子（钠离子）的嵌入和脱嵌，而正极发生的吸附与脱??附形成的新型超级电容器，如图１－５所示＠１。目前，杂化超级电容器的负极材料主要包括??钛酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、ＬｉＦｅＰ０４等另外，也可以用离子嵌入型的碳材料为负极??材料（比如石墨....

本文编号：4022935