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三维结构电极的构筑及电化学性能研究

2020-12-11阅读(275)

三维结构电极的构筑及电化学性能研究

论文摘要

直接乙醇燃料电池(DEFCs)和电化学电容器(ECs)是目前电化学能量存储与转化领域研究开发的重点和热点。直接乙醇燃料电池由于具有能量转换效率高、环境友好等优点而受到世界各国的广泛关注。电化学电容器(又称超级电容器)是一种新型的储能装置,结合了静电电容器高功率密度及电池高能量密度的优点,成为新型化学电源研究中的热点之一。但是无论是直接乙醇燃料电池还是电化学电容器,其性能表现、制造成本以及使用寿命都很大程度上依赖于器件的电极材料和结构。本论文综述了当前两类器件电极材料的最新研究进展,并通过电极结构的优化、改性实现了电极电化学性能的显著提高,主要内容如下：1.以泡沫镍为基底,利用电沉积技术制备了三维Pd电极,并比较分析了三维Pd电极与Pd膜电极对乙醇的电催化氧化行为。研究结果表明,三维Pd电极表现出了更高的催化活性及更优异的稳定性。2.利用恒电位电化学沉积方法制备了三维MnO2及二维MnO2薄膜电极。电化学测试结果表明,与二维MnO2薄膜电极相比,三维MnO2电极的比电容、大电流充放电性能等明显提高。3.在三维MnO2电极的工作基础上,通过电化学沉积技术在Ni网表面沉积Pd纳米薄层对Ni网进行改性,成功制备了Pd改性的三维MnO2电极。结果显示,Pd纳米薄层的引入,不但提高了三维MnO2电极的比电容,其循环稳定性也得到显著改善。4.通过水热法,成功制备了三维Ti纳米线电极基体。研究结果显示,反应时间和反应溶液体积对纳米线的形成及形貌有显著影响。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 燃料电池概述
  • 1.3 直接乙醇燃料电池电催化剂的研究进展
  • 1.4 电化学电容器概述
  • 1.5 三维电极结构在燃料电池和电化学电容器中的应用
  • 1.6 选题思路与研究目的
  • 参考文献
  • 第二章 三维Pd电极的制备及其对乙醇的电化学催化性质研究
  • 2.1 引言
  • 2.2 实验部分
  • 2.2.1 三维Pd电极和Pd薄膜电极的制备
  • 2.2.2 Pd电极的电化学性质测试
  • 2.2.3 Pd电极晶体结构与表面形貌的表征
  • 2.3 结果与讨论
  • 2.3.1 泡沫镍及三维Pd电极的FESEM表征
  • 2.3.2 三维Pd电极的EDS表征
  • 2.3.3 三维Pd电极的XRD表征
  • 2.3.4 Pd电极的循环伏安测试
  • 2.3.5 Pd电极的长时间稳定性测试
  • 2.4 本章小结
  • 参考文献
  • 2电极的制备及其性能研究'>第三章 三维MnO2电极的制备及其性能研究
  • 3.1 前言
  • 3.2 实验部分
  • 2电极的制备'>3.2.1 MnO2电极的制备
  • 2电极的电化学性质测试'>3.2.2 MnO2电极的电化学性质测试
  • 2电极晶体结构与表面形貌的表征'>3.2.3 MnO2电极晶体结构与表面形貌的表征
  • 3.3 结果与讨论
  • 2电极的FESEM表征'>3.3.1 MnO2电极的FESEM表征
  • 2电极的EDS分析'>3.3.2 MnO2电极的EDS分析
  • 2电极材料的XRD分析'>3.3.3 MnO2电极材料的XRD分析
  • 2电极的循环伏安测试'>3.3.4 MnO2电极的循环伏安测试
  • 2电极的恒流充放电测试'>3.3.5 MnO2电极的恒流充放电测试
  • 2电极的稳定性测试'>3.3.6 三维MnO2电极的稳定性测试
  • 2电极的交流阻抗测试'>3.3.7 MnO2电极的交流阻抗测试
  • 3.4 本章小结
  • 参考文献
  • 2电极的制备及其性能研究'>第四章 Pd改性的三维MnO2电极的制备及其性能研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 实验部分
  • 2电极的制备'>4.2.1 Pd改性的三维MnO2电极的制备
  • 2电极的电化学性质测试'>4.2.2 三维MnO2电极的电化学性质测试
  • 2电极晶体结构与表面形貌表征'>4.2.3 三维MnO2电极晶体结构与表面形貌表征
  • 4.3 结果与讨论
  • 2电极的EDS分析'>4.3.1 Pd改性的三维MnO2电极的EDS分析
  • 4.3.2 三维Pd电极的FESEM表征
  • 2电极的FESEM表征'>4.3.3 三维MnO2电极的FESEM表征
  • 2/Pd/Ni foam电极的电化学分析'>4.3.4 不同Pd负载量的MnO2/Pd/Ni foam电极的电化学分析
  • 2负载量的三维MnO2电极的电化学性能研究'>4.3.5 不同MnO2负载量的三维MnO2电极的电化学性能研究
  • 4.4 本章小结
  • 参考文献
  • 第五章 三维Ti纳米线基体的制备
  • 5.1 前言
  • 5.2 实验部分
  • 5.2.1 Ti片的预处理
  • 5.2.2 三维Ti纳米线基体的制备
  • 5.2.3 材料的表征
  • 5.3 结果与讨论
  • 5.3.1 Ti片预处理后的表面形貌
  • 5.3.2 不同反应溶液体积对Ti纳米线的形成和形貌的影响
  • 5.3.3 不同反应时间对Ti纳米线表面形貌的影响
  • 5.4 本章小结
  • 参考文献
  • 第六章 结论与展望
  • 6.1 本论文主要结论
  • 6.2 研究展望
  • 附录 作者硕士期间发表论文目录
  • 致谢

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