發(fā)布時間：2021-10-25 23:14

　　鋰-空氣電池具有較高能量密度、環(huán)境友好和節(jié)約資源等優(yōu)點,已成為理想的儲能設備之一�？諝怆姌O或氧電極作為鋰-空氣電池的主要反應場所,發(fā)生著復雜的氧還原反應（ORR）和氧析出反應（OER）過程,因反應動力學性能較差需要借助催化劑提升。常規(guī)的貴金屬基催化劑（Pt、RuO₂和IrO₂）存在著價格昂貴、資源短缺和催化性能單一等缺點,限制鋰-空氣電池的商業(yè)化發(fā)展。針對這個問題,本課題設計并研制ORR/OER雙功能鐵族金屬-氮族非金屬-碳（M-NM-C）基催化劑并對其電催化性能進行了研究。本文利用固相法、重結晶法和靜電紡絲法分別制備了塊狀、片狀和纖維狀的鈷氮共摻雜碳（Co-N-C）催化劑并研究了其電催化性能,其中,鈷氮共摻雜碳納米纖維（Co-N-CNFs）催化劑具有三維網狀結構、較大比表面積(175.1 m²g^-1)以及較多缺陷結構（I_D/I_G=1.17）,呈現出較好的ORR/OER催化性能,ORR起始電位、OER起始電位以及ORR/OER電位差值(ΔE=E^-... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數】：174 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

不同種類的可再充Fig.1-1Energydensities(Wh/kg)forvarioustypesofrechargeablebatteries電池的能量密度(Wh/kg)

鋰-空氣電池的電極反應過程如圖要包含鋰和鋰離子之間相互轉主要反應場所，在放電和充電過程中分別發(fā)生(OER)[11,12]。由于 ORR氧氣的吸脫附、含氧中間產物的生成驟[13,14]，從而導致鋰池的工作效率較低。哈爾濱工業(yè)大學工學博士學位論文電極反應過程如圖 1-2 所示，其中，金屬電極在充放電離子之間相互轉變過程，而空氣電極或氧電極主要反應場所，在放電和充電過程中分別發(fā)生氧還原反應(ORR)和 OER 過程是與氧有關的化學反應含氧中間產物的生成與分解以及多步的電子轉移電化鋰-空氣電池的氧電極的反應動力學性能。金屬電極在充放電，而空氣電極或氧電極作為鋰-空和氧是與氧有關的化學反應過程，必電子轉移電化性能較差并且鋰

(ads)相互影響并制約，率[22]。另一方面，差，并且將導致氧還原反應的過電位降低。而產生通道的主要反應催化劑tier 原理[24,25]表面；而催化劑與產物之間需要較小劑的催化活性不會受到反應物和中間產物的影響驗數據并且通過山型的關系均呈現出較差的催化活性容易脫附；吸附作用太強時，中間產物或最終產物時，催化劑利用這種方法可以簡化OH(ads)(ads)相互影響并制約，故不能同時改變三種鍵的強度并另一方面，與四電子反應過程相比，二電子主要原因是：ORR 反應過程中的 O-O 鍵斷裂，催化劑與反應物之間需要較大的鍵表面；而催化劑與產物之間需要較小的鍵能，將生驗數據并且通過 DFT 計算得出，不同金屬的 ORR山型的關系，如圖 1-3 所示。當金屬與氧之間的吸呈現出較差的催化活性，吸附作用太弱時，反應容易脫附；吸附作用太強時，中間產物或最終產物時，催化劑呈現出最高的催化活性，反應物吸附和利用這種方法可以簡化高性能 ORR 催化劑的研究改變三種鍵的強度并與四電子反應過程相比，二電子差，并且將導致氧還原反應的過電位降低。而產生的鍵生劑的催化活性不會受到反應物和中間產物的影響當金屬與氧之間的吸，吸附作用太弱時，反應容易脫附；吸附作用太強時，中間產物或最終產物，反應物吸附和研究

【參考文獻】：
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本文編號：3458349