Al-H2O2半燃料電池陰極非貴金屬催化劑的制備及其電化學(xué)性能.pdf

1、Al-H2O2半燃料電池具有能量密度高、放電電壓穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、存儲壽命長、使用安全、無生態(tài)污染以及機(jī)械充電時(shí)間短等特點(diǎn)，由于以液態(tài) H2O2為氧化劑，因而可以工作在水下及太空等無氧環(huán)境。
　　本論文制備了鐵的卟啉類Fe-N-C、鈣鈦礦型La1-xSrxMnO3、以及尖晶石型的Co3O4和NiCo2O4等非貴金屬催化劑，通過XRD、SEM、TEM、TG-DTA等手段進(jìn)行了表征，用循環(huán)伏安和計(jì)時(shí)電流等方法研究了其催化 H2O2電還原

2、的性能。并分別以上述催化劑為陰極，以Al為陽極，組裝了Al-H2O2半燃料電池，研究了影響電池性能的因素。
　　通過含氮的金屬輔助聚合作用制備了鐵的卟啉類 Fe-N-C催化劑，研究了不同炭處理方法、Fe含量、氮源、焙燒次數(shù)對電極催化 H2O2電還原性能的影響。其較的佳制備工藝為：炭載體為2 mol·L-1HCl處理過的炭、Fe含量為0.2％、氮源為對硝基苯胺、焙燒次數(shù)為一次。在H2O2濃度為0.6 mol·L-1、KOH濃度為3

3、mol·L-1的條件下，當(dāng)電極電勢為-0.4 V時(shí)，電流密度達(dá)到79.0 mA·cm-2，電極催化性能最好。以Fe-N-C為陰極的Al-H2O2半燃料電池的開路電壓為1.29 V，最大功率密度為51.4 mW·cm-2。
　　以殼聚糖為膠凝劑，利用溶膠-凝膠法制備了鈣鈦礦型La1-xSrxMnO3(x=0.2，0.4，0.6，0.8)催化劑。當(dāng)x=0.6時(shí)，在3 mol·L-1KOH溶液中，電極電催化還原H2O2的活性最高。當(dāng)電極

4、電勢為-0.4 V時(shí)，電流密度達(dá)到160.9 mA·cm-2。以La0.4Sr0.6MnO3催化劑為陰極的Al-H2O2半燃料電池，電池的開路電壓為1.41 V，最大功率密度為87.6 mW·cm-2。
　　利用在液相溶液中直接生長法制備了尖晶石型Co3O4和NiCo2O4納米線催化劑，研究了其催化H2O2電還原的性能。利用Co3O4和NiCo2O4納米線電極為陰極，組裝和測試了Al-H2O2半燃料電池。結(jié)果表明，NiCo2O4納