【摘 要】
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金属空气电池是一种兼具原电池和燃料电池特点的“半燃料”电池,它具有较高的比能量、成本低、放电电压平稳等优点。其作为一种电能转换装置(储能装置),阳极多为活泼金属,且
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金属空气电池是一种兼具原电池和燃料电池特点的“半燃料”电池,它具有较高的比能量、成本低、放电电压平稳等优点。其作为一种电能转换装置(储能装置),阳极多为活泼金属,且阴极反应的主要反应物为氧气,不产生污染,理论能量趋近于无穷,具有重要的研究价值。本文从空气电池阴极催化剂制备和氧电极制备工艺优化两个方面着手,以期进一步提高金属空气电池的性能。本文首先采用溶胶凝胶法制备出了尖晶石结构的CoFe204,通过工艺参数优化,确定了合适的制备条件以获得纳米级粉体材料,并在此基础上进行了多元素改性掺杂,研究不同掺杂元素及掺杂量的变化对材料结构、形貌以及电化学性能的影响。研究结果表明:极化电位为-0.6V时,CoFe1.9Mn0.1O4的极化电流密度可达376mA/cm2。此外,本文还制备不同形貌的NiCo2O4、MnCo2O4,结果发现在氧电极中,纳米颗粒形貌催化剂性能要优于纳米球形催化剂。其次,本文对氧电极的制备工艺进行了优化,通过正交试验L16(34)正交方案得到阴极催化层中的催化剂、活性炭、乙炔黑的最佳配比为3:4:1,PTFE(Poly Tetra Fluoroethylene)占总质量的30%时,氧电极的氧还原性能最高。极化电位为-0.6V时,极化电流密度达369 mA/cm2,所制备的空气电池能稳定工作35 h以上。此外,本文还对催化层涂敷量的影响及催化剂直接沉积法制备氧电极的问题进行了初步讨探,并得出了一些有益的结论。
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