燃料電池,尤其是金屬-空氣電池,以其高能量密度和能量轉(zhuǎn)化效率,被認為是最有發(fā)展前景的能源轉(zhuǎn)換裝置之一。燃料電池規(guī)模化應(yīng)用的發(fā)展瓶頸在于陰極氧還原反應(yīng)的動力學(xué)速率緩慢,通常需要貴金屬催化劑Pt等來滿足大電流輸出。Pt基催化劑存在價格高昂、儲量稀少、循環(huán)穩(wěn)定性能不佳等問題,因此亟需開發(fā)新型低Pt或非Pt高效氧還原催化劑來促進燃料電池的發(fā)展。本文以還原石墨烯和MOFs衍生多孔碳為載體,合成了多種低Pt和非Pt碳基氧還原催化劑,并研究了其在鋅-空氣電池和鉛-空氣電池中的應(yīng)用,主要研究工作如下:（1）在還原石墨烯上（rGO）負載鉍酸銀催化劑,研究該催化劑的氧還原性能及其在鉛-空氣電池中制備電池級氧化鉛的應(yīng)用Ag合金和碳載Ag等系列Ag催化劑在高濃度的堿中有優(yōu)異的氧還原活性和耐久性。本章為了克服Ag4Bi2O5合成過程復(fù)雜且摻雜不均勻、容易團聚等問題,提出以還原石墨烯為載體制備石墨烯負載的Ag4Bi2O5。通過在石墨烯上生長Ag4Bi205晶體,提高了催化劑的導(dǎo)電性,同時石墨烯的空間限域作用抑制了 Ag4Bi2O5的團聚。測試結(jié)果表明,Ag4Bi2O5/rGO催化劑在堿性電解液中與商業(yè)Pt/C催化... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：119 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 金屬-空氣電池
    1.3 陰極氧還原反應(yīng)
        1.3.1 氧還原反應(yīng)機理
        1.3.2 氧還原反應(yīng)亟待解決的問題
    1.4 陰極氧還原反應(yīng)催化劑
        1.4.1 金屬氧化物型催化劑
        1.4.2 過渡金屬-氮-碳型催化劑
        1.4.3 基于新型載體的Pt基催化劑
    1.5 論文選題的意義和研究目的
        1.5.1 本論文的主要研究內(nèi)容
        1.5.2 本論文創(chuàng)新點
第二章 還原氧化石墨烯負載鉍酸銀的氧還原性能研究及在鉛-空氣電池中的應(yīng)用
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 Ag_4Bi_2O_5/rGO的合成及表征
        2.3.2 Ag_4Bi_2O_5/rGO的氧還原催化性能
        2.3.3 Ag_4Bi_2O_5/rGO應(yīng)用于鉛-空氣電池性能研究
    2.4 本章小結(jié)
第三章 Co/Zn-MOF衍生的Co/NC催化劑的氧還原性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 Co/Zn-ZIF及其熱解衍生產(chǎn)物Co/NC的結(jié)構(gòu)表征
        3.3.2 Co/Zn-ZIF衍生產(chǎn)物Co/NC的ORR性能
        3.3.3 模板修飾對Co/Zn-ZIF衍生產(chǎn)物Co/NC的ORR性能影響
    3.4 本章小結(jié)
第四章 Al/Zn-MOF衍生分級多孔碳負載鉑的氧還原性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 Al/Zn-MOF衍生多孔碳AHPC的制備與表征
        4.3.2 Pt/AHPC的制備和結(jié)構(gòu)表征
        4.3.3 Pt/AHPC的氧還原性能測試
        4.3.4 Pt/AHPC的鋅-空氣電池性能測試
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 工作總結(jié)
    5.2 工作展望
參考文獻
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者及導(dǎo)師簡介
附件


【參考文獻】：
期刊論文
[1]New design paradigm for heterogeneous catalysts[J]. Aleksandra Vojvodic,Jens K.N?rskov.  National Science Review. 2015(02)



本文編號：3175336