石墨烯修饰泡沫镍电极在碱性葡萄糖燃料电池中的应用

发布时间：2024-04-14 13:52

　　随着电力需求的不断增长、油价的不稳定上涨和环境问题的日益严峻,发展可再生能源已经成为社会的共识。葡萄糖燃料电池是一种原料经济环保且能够长期稳定供电的发电装置,但葡萄糖氧化效率低、电子传递体具有环境危害性、催化剂成本高和易中毒等问题限制了葡萄糖燃料电池的广泛应用。本文首先使用葡萄糖还原氧化石墨烯,并利用掺杂法将石墨烯固定在泡沫镍表面,这种阳极不使用贵金属和电子传递体,同时具有较高的催化葡萄糖氧化性能。当石墨烯与活性炭的质量比为0.075:1时,电池的最大功率密度为13.08 W m^-2,相比于空白活性炭阳极提高了35.26%。EIS和LSV等测试结果说明活性炭层中均匀分布的石墨烯为提高阳极的电化学催化活性起到了重要作用。然后利用一步电沉积法将石墨烯和三氧化二镍共沉积在泡沫镍表面,并确定最优沉积条件为-1.2 V,800 s,通过Raman、XPS和SEM表征发现石墨烯呈现三维花瓣状,且负载有三氧化二镍。将此电极用作葡萄糖燃料电池的阳极,电池最大功率密度达到13.48 W m^-2,高于掺杂法石墨烯修饰阳极。LSV测试结果表明此阳极的极化程度显著低...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1燃料电池的基本结构

图1-1燃料电池的基本结构以唯一产物是水的氢气燃料电池为例，氢气连续供给阳极电极，而来自氧气连续哺养阴极电极。在阳极侧，氢气失电子被分解为氢离子H+和自e-，中间电解质膜只允许氢离子从阳极侧流向阴极侧，而自由电子通过外移动到阴极使系统保持稳定；在阴极侧，氧化剂氧气与来自阳....

图1-2单层石墨烯结构示意图

原都具有催化作用的Ag层，在高温下获得了良好的结果。.2.3电子传递体研究表明在燃料电池中,电子传递体能够充当溶液和阳极之间电子传递高电子向电极传递的速率。Eustis等[47]比较了45种不同电子传递体的摩、相对溶解度、开路电压、短路电流密度和扩散系数，结果表明在碱....

图2-1燃料电池结构示意图

3电化学性能测试方法3.1电池组装本论文采用由聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）制作的单室碱性燃料电池。PM称有机玻璃，环保无毒且具有良好的化学稳定性，购于香港理化公司。电示意图如图2-1所示，整个燃料电池由阳极板、内腔室、阴极板和密封性组成，其中内腔室的内径为30mm，长....

图2-2等效电路示意图

图2-2等效电路示意图更加具体直观地联系电化学阻抗谱与电极反应的动力学过程，电化学阻抗谱相同的等效电路来表示阳极的阻值分布，从而更阳极的电化学性能[70]。利用Zsimpwin软件对每个阳极的Ny路的拟合分析并得到等效电路中各部分元件的拟合值，从而比结构信息，内阻分布信....

本文编号：3954783