資源描述：
《鋁-空氣電池銀-鎳催化劑及催化層的制備與電化學(xué)性能研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、碩士學(xué)位論文鋁-空氣電池銀-鎳催化劑及催化層的制備與電化學(xué)性能研究PREPARATIONANDELECTROCHEMICALCHARACTERIZATIONOFTHESILVER-NICKELCATALYSTANDCATALYSTLAYERINALUMINUM-AIRBATTERY陳興哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國內(nèi)圖書分類號：TQ152學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：621.3密級：公開工程碩士學(xué)位論文鋁-空氣電池銀-鎳催化劑及催化層的制備與電化學(xué)性能研究碩士研究生：陳興導(dǎo)師：霍華副教授申請學(xué)位：工程碩士學(xué)科：化學(xué)工程所在單位：化工與化學(xué)學(xué)院答辯日期：2
2、018年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TQ152U.D.C.:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringPREPARATIONANDELECTROCHEMICALCHARACTERIZATIONOFTHESILVER-NICKELCATALYSTANDCATALYSTLAYERINALUMINUM-AIRBATTERYCandidate:ChenXingSupervisor:Assoc.Prof.HuoHuaAcademicDegreeAppliedfor:Masterof
3、EngineeringSpecialty:ChemicalEngineeringandTechnologyAffiliation:SchoolofChemisitryandChemicalEngineeringDateofDefence:June,2018Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文摘要隨著化石能源的日漸枯竭，開發(fā)新型能源成為目前的當(dāng)務(wù)之急。金屬-空氣電池使用活潑金屬作為陽極進(jìn)行失電子反應(yīng)，陰極則是吸收空氣中的氧氣進(jìn)行氧還原反應(yīng)，電池放電過程中不
4、排放任何污染，是一種清潔的高效能源系統(tǒng)。由于鋁-空氣電池的理論能量密度在金屬-空氣電池中僅低于鋰-空氣電池，而且相對于金屬鋰，鋁的資源更豐富、價(jià)格低廉，因此鋁-空氣電池具有廣闊的應(yīng)用前景。目前影響鋁-空氣電池工業(yè)化生產(chǎn)的一大難題就是空氣電極的極化嚴(yán)重和使用壽命不長。造成這一現(xiàn)象的原因是催化劑的活性不高以及空氣電極內(nèi)部的疏水性過低。本文將從提高催化劑活性和改善催化層內(nèi)部結(jié)構(gòu)這兩個(gè)方面入手，重點(diǎn)是對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，提高空氣電極的放電性能。通過改變Ni相對于催化劑的擔(dān)載量來對Ag/C催化劑進(jìn)行改性，并使用XRD、TEM等手段對銀-鎳催化劑的物理性質(zhì)進(jìn)行表征，之后通
5、過SEM和HRTEM對Ag-Ni催化劑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀測。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)Ni的擔(dān)載量為7.76mass%時(shí)，Ag-Ni/C催化劑的半波電位為0.695V（νs.RHE）相比Ag/C催化劑正移56mV。該催化劑制備成空氣電極后，其在100mA·cm-2的恒流放電下電極電位達(dá)到-0.774V（νs.Hg/HgO），與改性前的空氣電極相比電位正移34mV。這說明使用Ni改性催化劑后提升了空氣電極的放電性能。之后對催化劑中Ni的擔(dān)載量以及催化劑的制備條件進(jìn)行優(yōu)化。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Ni的擔(dān)載量為19.4mass%、催化劑的還原溫度為80℃、還原劑用量為理論用量的3倍時(shí)，鋁-空氣電池
6、的性能達(dá)到最佳，其在100mA·cm-2下的工作電壓穩(wěn)定在1.421V。對催化層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。包括研究催化層制備工藝中各參數(shù)對其物理性能的影響，以及利用正交試驗(yàn)法對制備工藝中的因素進(jìn)行優(yōu)化分析。正交試驗(yàn)的結(jié)果表明，PTFE含量的改變對空氣電極的電極電位影響最大。利用優(yōu)化后參數(shù)制備的空氣電極在100mA·cm-2下的電極電位為-0.288V（νs.Hg/HgO）。往催化層中添加造孔劑，研究造孔劑的不同種類和用量對空氣電極性能的影響。結(jié)果表明加入25mass%的PEG-200可以有效增大催化層內(nèi)部次生孔數(shù)量，提升電極放電能力。此條件下制得的空氣電池，其工作電壓可
7、達(dá)到1.49V。關(guān)鍵詞：鋁-空氣電池；空氣電極；催化層；Ag-Ni；氧還原反應(yīng)-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文AbstractWiththedepletionoffossilenergy,thedevelopmentofnewenergysourceshasbecomeatoppriority.Theanodeofthemetal-airbatteryusesareactivemetalfortheelectron-depletingreaction,andthecathodeabsorbstheoxygenintheairfortheoxygenredu
8、ctionreaction.Theba
