新型锌-空气电池阴极催化剂

新型锌-空气电池阴极催化剂 望道学者结 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 报告 ：为了改善锌-空气电池空气电极的电催化性能，提高电池的放电电流密度， 采用改进的无定形柠檬酸配合物前躯体法（IACP），合成了尖晶石型LiMnO电催24化剂。用该电催化剂制备成空气扩散电极，通过稳态电流-电压极化曲线，研究了电催化剂的催化性能，并与Pt/C的电催化性能作了对比。 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 结果表明， LiMnO的电催化性能虽不及Pt/C，但差距不大，凭借其低廉的成本和广泛的来24 源，有望替代Pt/C应用于商业领域；用炭黑吸收溶剂所合成的LiMnO具有最好24的电催化活性；空气催化电极的防水透气层中，当PTFE的含量为30%，空气电极具有最好的催化活性。 ：锌-空气电池；阴极催化剂；LiMnO；IACP 24 锌-空气电池是当前电池领域中的最新科技,被称为是“面向21 世纪的绿色能源”。此类电池具有容量大、比能量高、成本低、放电稳定等优点，是一种具 [1][2]有巨大市场前景的电源。锌-空气电池有如下一些显著的优点： 1）、容量大。由于空气电极的活性物质氧来自周围的空气，随时可取，材料 无需占用电池的空间，更无需材料成本，在相同体积、重量的情况下，锌空气电 池就储存了更多的反应原料，因此与普通的电池相比，它的容量就会高出很多。 2）、能量密度高。锌-空气电池的正极活性物质来源于空气中的氧气，其正极 是一种透气、不透液、能导电、有催化活性的薄膜，它在整个电池中所占的比例 很小，余下的空间可以用来充填阳极材料。因此在现有的小型电池系统中具有最 1/7 望道学者结题报告 高的比能量。锌空气电池 由于空气电极很薄，使得 电池很轻巧，适用于便携 式设备。 3）、价格低廉。它的成 本除了空气催化电极之 外，不需要任何成本高的 组件，并且如果实现了锌 的回收利用，它的价格功 率比将进一步降低。 4）、放电曲线十分平 稳。因放电时阴极催化剂 本身不起变化，加上锌电 极电压稳定，故放电时电 压变化很小。 5）、内阻小。由于电池内部可建立一个氧的储存腔，故大电流放电和脉冲放电 性能相当好。与其他电池比较，它能在很大的工作电流范围内输出 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 的容量。 6）、重量轻，易于拆装维修。 7）、使用周期长，能够快速启动。 由于锌-空气电池可以长时间提供稳定的小电流，因此广泛应用于航海中的 航标灯、无人观测站、无线电中继站、军事无线电发报机等，而且以锌-空气电 池制成的手机电池，不仅比普遍使用的镍氢电池、锂离子电池便宜三分之二，通 话时间长了5-10小时，待机时间长达四十多天。然而，由于迄今仍缺乏合适的空 气扩散电极电催化剂，使锌空气电池的放电电流密度偏小，从而大大限制了锌空 气电池的应用领域和产业化步伐。 在锌-空气电池中,起最重要作用的也是最影响电池性能特别是电流密度的 就是空气电极的催化剂.现有的催化剂包括:贵重金属,如Pt,Ag,催化效果最好, 但是非常规中稀少,不利于开发为成品电池；含四个N的过渡金属螯合物作为催化剂，电池放电特性好，电压高，但电流很小，只适合用于助听器等小电器；金属 2/7 望道学者结题报告 氧化物，如MnO，价格便宜，但是催化效果不好，且电流密度小；最新报道的尖2 晶石型、钙钛石型等复合金属氧化物,由于具有较高的催化活性且价格便宜可能 [3]会成为新的替代品。尖晶石型LiMnO材料由于具有很好的电催化活性，被认24 [4]为是一种很有前景的新型电催化材料。其制备 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 有很多种，例如固相反应法、 离子交换法、动态过程法、溶胶-凝胶法等；为了提高电催化活性，采用改进的 [4]无定形柠檬酸配合物前躯体法(IACP)，成功合成出了尖晶石型LiMnO，并将24其制备成了空气扩散电极，用稳态电流-电压极化曲线考察了LiMnO电催化记得24电催化活性。 2.1 2.1.1 硝酸锂 （ LiNO） 分析纯(A. R.) 3 硝酸锰溶液50%（ Mn(NO)） 分析纯(A. R.) 32 柠檬酸（CHO?HO） 分析纯(A. R.) 6872 无水乙醇(CHOH) 分析纯(A. R) 25 氯铂酸 （HPtCl?6HO） 分析纯(A. R) 262 硼氢化钠 （NaBH） 分析纯(A. R) 4 盐酸 6mol/L 40目镍网 氨水28% （NH?HO） 分析纯(A. R.) 32 PTFE乳液 60% 工业级 炭黑 乙炔 碳细 真空干燥箱 上海实验仪器总厂，使用温度：室温-200:C，真空度<0.1Pa SK-2-10管式炉 额定功率 2KW 额定温度 1000? 上海实验电炉厂 恒温磁力搅拌仪 81-2型 上海司乐仪器厂 超声波清洗器 ZS500型 镇江无线电专用设备厂 3/7 望道学者结题报告 点焊机 DNJ-3型 上海申达焊接设备厂 CHI660 电化学工作站 2.2 LiMnO 24 样品的合成使用IACP法。按Li : Mn = 1 : 2的摩尔比称取原料LiNO、3 Mn(NO)溶于去离子水中，再加入一定量的柠檬酸溶液。用氨水调节PH至4~5，此32 时体系为浅粉红透明溶液。70?下蒸发溶剂，加入高纯碳粉吸收残余溶剂。然后， 置烘箱中70?真空烘干，形成干前躯体。所得前躯体放瓷舟中，在空气氛下，于 200?下热处理1小时，然后升温至360?，煅烧4h，炉内冷却。冷却后取出研磨。 2.3 Pt/C [5]采用传统的Brown法。将一定比例的乙炔黑分散于HPtCl溶液中，加入过26 -量NaBH溶液还原Pt，并用6mol/L的盐酸中和过量的NaBH。洗涤只没有Cl,负载44在乙炔黑上的Pt真空干燥备用。 2.4 乙炔黑加入一定量的乙醇和 PTFE溶液，混匀，60?真空干燥，取 出后用乙醇润湿，涂于镍网上，碾压 成膜，制成防水透气层；催化剂与一 定量乙炔黑，乙醇和PTFE溶液混匀， 60?真空干燥，取出后用乙醇润湿， 涂于镍网的另一侧，碾压，制成催化 层。 图1：空气扩散电极 Ni 图2：空气扩散电极制备示意图 4/7 望道学者结题报告 2.5 - 将空气扩散电极固定在空气电池模型中，如图3所示；以6mol/L的KOH溶液作为电解液，以锌片作为阳极。 透 气 孔 图3：空气电池模型 3.1 - 测得锌-空气电 池电压1.63V, 可以 使小灯泡发光，如图 4所示： 图4：锌-空气电池使小灯泡发光 5/7 望道学者结题报告 3.2PTFE 为了考察防水透气层中PTFE的含量对空气扩散电极催化性能的影响，制备 防水透气层中含PTFE分别为15%，30%，45%的空气扩散电极，并测试所得电极 的稳态电流-电压极化曲线，结果如图5所示。右图5可知，当防水透气层中PTFE含量为30%时，空气扩散电极具有最好的电催化性能。这是因为，PTFE作为粘结 [6]剂，使乙炔黑形成具有一定机械强度和力学性能的膜，但如果其用量过大又会 使透气性能下降；从实验结果中可以看到，当PTFE为30%达到一个最佳状态，电催化催化性能最好。 图5：防水透气层中含不同量的PTFE的空气扩散电极的阴极极化曲线： （1）15%，（2）30%，（3）45% 3.2 LiMnO 24 为了考察不同高纯碳粉作为吸收溶剂对LiMnO催化性能的影响，分别用炭24 黑、乙炔黑、碳细合成出一系列LiMnO，测定所得产物空气扩散电极的稳态电24 流-电压极化曲线，结果如图6所示。由图6可见加入炭黑吸收溶剂所合成的 LiMnO催化剂具有最好的催化性能。从图6还可以看出，LiMnO作为锌-空气电2424池的氧还原催化剂，性能比Pt/C催化剂略差，但是由于LiMnO来源广，价格低24廉，有望成为新的替代品。 6/7 望道学者结题报告 图6：不同 高纯碳粉影响 LiMnO作为电24 催化剂的阴极 极化曲线： （1）碳细，（2） 炭黑，（3）乙炔 黑，（4）Pt/C催 化剂 1）当防水透气层中PTFE含量为30%时，空气扩散电极具有最好的电催化性能。 2）加入炭黑吸收溶剂所合成的LiMnO催化剂具有最好的催化性能。 24 3）LiMnO作为锌-空气电池的氧还原催化剂，性能比Pt/C催化剂略差，但是由24 于LiMnO来源广，价格低廉，有望成为新的替代品。 24 [1] Jonathan Goldstein, Jan Brown, Binyamin Koretz. J. Power Sources , 1999, 80: 171. [2] 郭炳焜，李新海，杨松青。化学电源。长沙：中南工业大学出版社，2000，126 [3] 毛宗强等。燃料电池。北京：化学工业出版社，2005，350 [4]Li N, Yan XM, Zhang WJ, et. J. Power Sources , 1998, 74 (2): 255. [5] Cui WQ, Qian TW. Catalyst handbook . Beijing: Chemical Industry Press, 1982. 703 [6] 周震涛，周晓斌。 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 塑料应用,2001,29 (1): 23 7/7