【摘 要】
：
金属-空气电池作为具有较高比能量密度的新型电池技术受到了科研工作者们的广泛关注。虽然金属-空气电池的比能量密度非常高,但是金属-空气电池的发展仍面临着重重阻碍,如:过电势高,能量效率低,可逆性差,以及循环寿命短等。这些问题主要是由放电产物的热力学惰性,以及较慢的化学反应动力学引起的。放电产物与电极接触时难以被有效分解。这就导致电池充电过程需要更高的能量,进而引起电池过电势升高。虽然很多异相催化剂可
论文部分内容阅读
金属-空气电池作为具有较高比能量密度的新型电池技术受到了科研工作者们的广泛关注。虽然金属-空气电池的比能量密度非常高,但是金属-空气电池的发展仍面临着重重阻碍,如:过电势高,能量效率低,可逆性差,以及循环寿命短等。这些问题主要是由放电产物的热力学惰性,以及较慢的化学反应动力学引起的。放电产物与电极接触时难以被有效分解。这就导致电池充电过程需要更高的能量,进而引起电池过电势升高。虽然很多异相催化剂可以减小充电过电势,但是这类的催化剂的催化反应位点十分有限。固态的异相催化剂,放电产物,和电极之间电导率比
其他文献
以燃料电池、锂离子电池等为代表的电化学物质-能源转换技术具有清洁、高效等优点,若能大规模与利用风能、太阳能等的清洁燃料生产技术配套应用,将有效解决石油短缺的能源问题和城市雾霾污染等环境问题。电催化剂/电解质界面是决定电化学物质-能源转换装置性能的核心。一方面,电催化剂/电解质界面的电子、几何结构是决定界面反应的电化学机理与动力学的重要因素;另一方面,电催化剂一侧的表面结构也很容易在反应过程中发生一
典型的固态电介质材料由于具有极高的充放电速率和良好的抗疲劳性能,使其成为超高速脉冲功率器件的首选材料。然而,电介质储能器件与电池类和电化学电容器类储能器件相比储能密度相对较低,因此极大限制了其在储能领域的应用。为了实现电介质储能器件更为广泛的应用,提高其储能密度势在必行。其中,反铁电材料作为一种典型的电介质材料,由于在反铁电-铁电(antiferroelectric-ferroelectric,A
质子交换膜燃料电池(PEMFCs)具有室温快速启动、工作温度低、比功率和比能量高、寿命长等优点,被认为是目前应用前景最广且发展最快的一类燃料电池。金属双极板作为PEMFC的关键部件之一,其在电池内部环境中面临腐蚀或钝化。施加耐蚀、导电涂层是解决上述问题的一种经济、有效的方法。此外,Pt/C催化剂的稳定性不足是PEMFC商业化进程的主要障碍之一。因此,开发新的高质量的(致密、无缺陷)金属双极板表面防
在环境污染日益严重及能源危机逐渐凸显的当下,寻找新型的、环境友好的传统化石类能源替代品已刻不容缓。作为一种能源转换装置,质子膜燃料电池具有高效、稳定、安全等多种优势从而成为被广为认可的新能源替代方案。在燃料电池中,阴极发生的氧还原反应效率决定了燃料电池单元的整体工作效率。目前主流的商用Pt纳米晶催化剂是将2-5 nm的Pt纳米颗粒负载至衬底制备而来。商用催化剂除本身价格昂贵原料稀少等问题外,其表现
超级电容器是一种高效的电化学储能系统,可应用于可再生能源的存储和便携移动设备。二氧化锰作为一种应用广泛的超级电容器电极材料,因其成本低、储量丰富、理论容量高(1370 F g~(-1))、电位窗口宽、适用于温和的水性电解质等优点而受到广泛关注。为了满足超级电容器商业化的要求,二氧化锰电极的性能还有待提高,特别是在比电容和循环性能方面。因此,提高二氧化锰的比电容和循环性能是目前二氧化锰电极材料的主要
氧还原反应(Oxygen reduction reaction,ORR)催化剂,作为燃料电池的阴极材料,在其电化学能量转换中起着重要的作用。催化材料决定了氧气还原反应的速率,目前商业化的催化剂是负载在碳上的高度分散的铂(Pt)纳米粒子材料。然而,Pt价格昂贵,且在碱性/酸性溶液中易被腐蚀。过渡金属碳化物和碳氮化物具有导电性高(104Ω~(-1)m~(-1))、结构容易调控、化学稳定性好等优点。它们
燃料电池是一种将化学能清洁、高效地转化为电能的装置,但阴极氧还原反应(ORR)速率相对缓慢,是整个电化学过程的控制步骤。目前,商业化Pt/C催化剂负载量高和稳定性差,极大限制了燃料电池的大规模应用。而且,对已投入使用的燃料电池,空气中PM2.5等污染物会显著影响其ORR性能。考虑到Pt/C纳米催化剂上ORR是一个典型的结构敏感性反应,厘清催化反应性能与Pt粒径大小及其分布、炭载体表面化学性质、催化
近年来，氧还原反应(ORR)作为燃料电池与锌-空气电池等绿色能源转化装置中至关重要的电极反应，受到越来越多科研人员的关注与研究。虽然贵金属催化剂（Pt、Pb、Ag及其合金等）在提升缓慢的氧还原反应动力学上，具有着优异的电催化性能，但贵金属资源不仅稀少且价格昂贵、稳定性及抗甲醇/一氧化碳中毒性能较差等原因严重阻碍了贵金属基ORR催化剂的商业化进程及应用范围。相比之下，虽然随着近年来对廉价金属的ORR
大规模储能技术需要多功能的能量转换与存储系统,包括金属-空气电池、金属-二氧化碳电池以及电解水系统。为了应对当前世界面临的能源危机,我们迫切需要开发多功能电催化剂。近年来,人们致力于为二氧化碳还原反应(CO2RR)、氧还原反应(ORR)、析氧反应(OER)和析氢反应(HER)设计高效且经济的电催化剂。但是,开发一种能够同时高效催化上述所有过程的单一催化剂仍然是一个巨大的挑战。本论文针地这一问题,开
Sulfonated polyether ether ketone(sPEEK)is currently under investigation as a substitute to the expensive Nafion(?)polymer electrolyte membrane because of its low cost,higher physicochemical stabiliti