空气电极

摘要： 正极是锂-氧气(Li-O_(2))电池的电化学反应场所,其直接决定了电池性能。本研究采用泡桐木为原材料,在NaCl/CoCl_(2)混合熔融盐介质中,以三聚氰胺和硫脲为氮源和硫源,一步热解炭化制备出Co、N、S共掺杂的三维自支撑多孔炭材料(wd-NSC),并直接用作Li-O_(2)电池正极。利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、氮气吸脱附、拉曼光谱、X射线光电子能谱等对所获三维自支撑多孔炭材料的形貌、晶体结构与化学成分进行了表征。研究结果表明,Co、N、S共掺杂的三维自支撑多孔炭材料表现出高比容量(在0.05mA/cm^(2)的电流密度下,放电比容量可达12.83mA·h/cm^(2))和出色的循环稳定性(在电流密度为0.1mA/cm^(2)和限定容量为0.5mA·h/cm^(2)下,循环寿命可达125次),优异的电池性能可归因于三维分级多孔结构及Co、N、S共掺杂的协同作用。

摘要： 柔性金属空气电池由于兼具柔性形变和能源存储受到广泛关注。然而,柔性金属空气电池目前仍存在诸多问题,电池柔性、空气电极催化活性和空气电极柔性都亟待提高,使用的固态凝胶电解质存在离子电导率不高、力学性能差等问题。本文通过对近期相关文献的梳理,首先分类总结了一维线缆型、二维平面型和三维三明治结构柔性金属空气电池各自的结构特点;其次,重点讨论了非自支撑和自支撑空气电极的制备及存在的问题。非自支撑电极使用黏结剂将催化剂涂覆在导电基底上,黏结剂等添加物会增加非活性物质组分、堵塞孔结构、降低电导率,催化剂也容易脱落,而自支撑电极使用水热、气相沉积、原子层沉积及静电纺丝等方法使催化剂原位生长在导电基底上,避免了非自支撑电极存在的问题。另外,本文总结了目前提高电解质性能的相关研究,通过降低聚合物的结晶度,改变温度等方式提高离子电导率。最后,对柔性金属空气电池的发展提出了展望,认为自支撑电极制备和新凝胶电解质材料的探索将会成为研究热门。如果能使空气电极和凝胶电解质两个界面接触更紧密,两者结合成一个有机整体,通过滴加电解液和添加金属箔片直接启动电池,简化电池组装,使电池应用更加广泛。

摘要： 以非水系锂空气电池为例,基于Comsol软件平台开发了一维电化学模型,该模型较文献中的模型计算结果更加接近实验测试结果。利用该模型探讨了空气电极孔隙率及其分布、制备空气电极固体骨架所用多孔碳颗粒尺寸、空气电极固体骨架和孔相扭曲率对非水系锂空气电池性能的影响规律,发现随着空气电极孔隙率增大,由其制备而成的非水系锂空气电池放电电压平台和容量越高;若沿着厚度方向的空气电极孔隙率随机,且其平均孔隙率与具有恒定孔隙率的空气电极孔隙率相同,则相对于后者,由前者制备而成非水系锂空气电池放电电压平台和容量更高;随着构筑空气电极固体骨架的多孔碳颗粒尺寸不断减小,非水系锂空气电池放电平台不断升高,但放电容量却不断降低;随着空气电极孔相或固体骨架扭曲率的逐渐增大,非水系锂空气电池放电平台和容量均呈不断降低的趋势。

摘要： 采用溶胶-凝胶法制备出不同Fe掺杂量的LaCo_(1-x)Fe_(x)O_(3),并将其作为锌-空气电池的空气电极活性材料。分别通过XRD、SEM以及电化学测试研究了其形貌结构和电催化性能。结果表明,当Fe取代量超过50%时,LaCo_(1-x)Fe_(x)O_(3)的晶体结构由菱面体开始转变为立方体。其中,LaCo_(0.5)Fe_(0.5)O_(3)颗粒均匀,晶粒尺寸达到纳米级别,在-0.7 V电位下,表现出了最大的极化电流密度4.92 mA·cm^(-2)。将LaCo_(0.5)Fe_(0.5)O_(3)应用于锌-空气电池空气电极中,在1mA恒定电流下,放电电压稳定在1.2 V。在80个循环后,充放电压差为0.85 V,往返效率保持在57.2%,优于LaCoO_(3)的0.95 V和52.0%。

摘要： 固体氧化物电解池(Solid Oxide Electrolysis Cell, SOEC)是一种可以直接将电能转换为化学能储存在燃料气体中的能源转换装置,具有很高的能量转换效率。SOEC和固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)的组合可以解决风能、太阳能等新兴的清洁能源间歇式发电的问题,在发电量达到峰值时通过SOEC将多余的电量存贮到燃料中,并在低谷时通过SOFC补充电量。氢气具有高能量密度、清洁和环境友好等特点,是一种合适的能量载体。单体SOEC由空气电极、电解质和燃料电极组成。在SOEC电解制氢的过程中,空气电极缓慢的氧析出动力学速率严重影响了氢气的制备效率,并且空气电极的劣化也导致了SOEC在长期运行中的衰减,因此,空气电极的研发对SOEC的应用至关重要。从氧离子导体型电解质SOEC(O-SOEC)和质子导体型SOEC (H-SOEC)两方面对SOEC电解制氢中的空气电极研究现状进行了综述,系统整理了O-SOEC和H-SOEC的空气电极材料,对比了不同材料的电化学性能及稳定性,归纳了提升空气电极性能及稳定性的有效策略,并对SOEC空气电极的发展进行了展望。

摘要： 随着不可再生资源的日益枯竭和全球气候变暖问题的出现,锂-空气电池以其超高的理论能量密度和绿色环保等特点,成为满足当前大型储能装置需求的最佳候选者.在锂-空气电池的组成中,空气阴极是电池性能提升的关键.因此,本文以锂-空气电池的空气电极的结构为开端,详细阐述了各种阴极催化剂在锂-空气电池的应用,为今后锂-空气电池阴极催化剂的开发和利用提供了帮助.

摘要： 钙钛矿型氧化物由于其晶体结构的独特性及性能的优异性,有望成为新型的氧还原催化剂。以硫酸锰和硝酸锌为原料,碳酸钠为沉淀剂,通过共沉淀法制备Zn-Mn前驱体。经高温煅烧4h,制备出单一形貌的球形钙钛矿型晶体结构ZnMnO_(3)。随后以Sn(NO;);为锡源,制备了不同Sn含量的掺杂ZnMnO_(3)。对制备的样品进行电化学测试,研究了Sn含量对球型ZnMnO_(3)电化学性能的影响。结果表明:当Sn掺杂量为7%时ZnMnO_(3)的导电性和耐腐蚀性皆有所提升,且将其用作铝-空气电池的空气电极催化剂时,在20mA/cm^(2)、40mA/cm^(2)、60mA/cm^(2)、80mA/cm^(2)、100mA/cm^(2)和120mA/cm^(2)的放电电流密度下测试放电性能,放电电压为1.43V、1.35V、1.25V、1.05V、0.89V、0.75V,与其他掺杂量相比7%Sn掺杂量的ZnMnO_(3)放电性能最为优异,在空气电极应用上有广阔前景。

摘要： 锌空气电池具有高安全、大容量、低成本和低自放电等特性,因此获得广泛关注,尤其被广泛用作助听器电池.目前商业化空气电极的制作过程中,催化粉料的处理往往涉及湿法工艺,制造过程复杂,且烘干溶剂过程能源消耗大.利用转速为3000 r/min的高速切割机器进行造粒处理,过程中不使用溶剂,然后经过12目筛网进行过筛处理即得可自由流动的无溶剂处理催化粉料,借助扫描电子显微技术(SEM)进一步观察到催化粉料中大量黏结剂完全纤维化的现象,这种纤维束有利于维持住粉料与粉料之间的紧密结合状态.用自制对辊机器将上述催化粉料压成卷对卷的催化层,再把集流体镍网、防水透气膜与之辊压复合一起,即得无溶剂处理的商业化锌空气电极.作为对比,使用了传统湿法方式制作催化粉料和空气电极,发现无溶剂处理空气电极制得的电池容量高于传统湿法的5％.另外,研究了不同空气极片压实密度和厚度、不同的防水透气膜等对锌空气电池性能的影响,分析表明低密度1.15 g/cm3的空气电极拥有更好的容量储存性能,厚度为0.52 mm空气电极所制电池拥有更高的功率密度,纯聚四氟乙烯(PTFE)膜作为防水透气膜可使锌空气电池拥有更好的防漏液性能.综上所述,这种无溶剂制备空气电极工艺简单方便、环保节能,更适合金属空气电池的商业化应用.

摘要： 近年来,对绿色能源的探索和开发带动了包括锌-空气电池(ZAB)在内的一系列能源转换和储存装置的研究。ZAB使用水系电解液且具有体积小、能量密度大、成本低等优势,被认为是电能转化和储能的重要技术方向,在未来能源应用中有着广阔前景。在ZAB充放电过程中,空气电极上进行的氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)动力学过程缓慢,需要较大的过电势造成电压损失,成为制约锌空电池性能的核心问题。

摘要： 锂-二氧化碳电池通过捕获、转化二氧化碳为储能物质,既可以减少二氧化碳排放量又可以作为创新的储能装置,引起了研究者们的广泛关注.本文简单介绍了锂-二氧化碳电池的工作机理、发展历程和目前研究存在的难题,通过对研究工作的总结、电池性能的对比,将不同类型的催化剂进行了系统的分类和简单的概括,综述了催化剂的设计理念和研究现状,提出了催化剂目前存在的难题与挑战,并展望了催化剂未来的发展方向.本文主要针对锂-二氧化碳电池阴极催化剂的最新研究进展进行了详细的阐述,指出高效的阴极催化剂是促进锂-二氧化碳电池电化学反应动力学、降低充电平台和过电势的关键所在.

摘要： 以一种金属复合氧化物为催化剂。以活性炭为载体，制备了空气电极。采用三电极体系测试了空气电极的阴极稳态极化曲线和200mA/cm2电流密度下连续放电曲线。结果表明，在3096的NaOH溶液300mA/cm2电流密度下，氧还原的过电位仅0.180V;200mA/cm2的电流密度下放电，寿命可长达6000多小时。用此种空气电极作为阴极，可以大幅度提高锌-空气电池和铝-空气电池的电压。

摘要： 为了改善空气电极电化学性能和提高电极寿命,就空气电极的催化层厚度对电极的电化学性能和寿命的影响进行了深入研究。以稳态电流一电压极化曲线的方法对不同催化层电化学性能进行测试,采用以空气电极为阴极,镀镍钢板为阳极的电解装置对空气电极寿命进行测试。结果表明,催化层的厚度为0.20mm时,电极表现出最好的电化学性能和寿命。

摘要： 空气电极广泛地应用于燃料电池和金属空气电池中.电池运行时,氧气还原反应发生在三维电极内部的三相界面处,因此三相界面的最大化是提高电极性能的主要研究方法之一.在催化剂相同的条件下,载体活性炭的比表面积和孔容积越大,则越有机会增大三相界面.本文使用不同比表面积和孔容积的活性炭作载体,测定氧气还原反应的稳态极化曲线,然后通过计算机曲线拟合技术得到还原反应的相关参数,从理论上阐明活性炭载体如何影响电极的催化反应性能.

摘要： 锌-空气电池是金属-空气电池的一种,空气电极的主要研究方向是选择不同物质替代铂催化剂的研究,例如铂以外的一些贵金属、以及一些金属氧化物,如钙矿型氧化物、尖晶石型氧化物等.铂催化剂的替代物中,二氧化锰以其价廉和对氧还原的高催化活性最吸引人.本文探索了不同晶相结构的二氧化锰的催化活性.

摘要： 本文选择比表面大、堆积密度低、灼烽残渣少的木质炭为催化载体,以PTFE为粘结剂和憎水剂制备空气电极的催化层,研究了不同材料配比的催化层的电极性能,结果表明:活性炭与PTFE的重量比在10:1时为最佳.

摘要： 本文对以聚四氟乙烯(PTFE)为粘结剂的憎水型空气电极热处理工艺进行了深入研究.以稳态电流-电压极化曲线的方法对不同电极性能进行测试,用电解装置对空气电极寿命进行测试.结果表明:采用热处理工艺后,空气电极极化明显减小,电极稳定运行在800小时.

摘要： 锌-空气电池空气电极的性能直接影响着该种电池产业化的进程.传统的电极制作方法所制出的空气电极电流密度在0.9V时只有50~70mA/cm,使最终制作的电池在大电流放电性能上存在着一定的缺陷.本研究对电极的材料、制作工艺进行优选和改良,使电极的电流密度大幅提高,在0.9V时达到185~220mA/cm.对锌空气电池大电流放电性能的实用研究上奠定了基础.

摘要： 氯碱工业是电解食盐水制取烧碱NaOH 和氯气及副产品氢气的,是工业中的耗电大户,产品成本电能耗费占第一位。因此降低电解过程中的电能消耗,节约能源,降低成本是人们一直研究的重要问题。目前,氯碱工业用的先进的生产技术主要是高电流密度自然循环复极式离子交换膜电解槽技术,使用该技术,一般电解食盐水槽电压为3.1V,其中NaCl的理论分解电压V0为2.19V,并且阴极上析出氢过电位高,而阴极过电位ηc仍然较大。人们正继续研究新的高活性合金阴极如镍合金阴极,以期望阴极过电位ηc比现有阴极过电位降低0.1-0.3V。当然,能使槽电压降低0.1V也是可喜的.但是仍然采用金属或合金阴极难以使槽电压大幅度下降,也就不会有突破性的节能效果。本文研究了高效廉价的复合氧化物催化剂制备的空气电极。

摘要： 金属空气电池(metalairbattery)是当前电池领域的新科技,被称为"面向21世纪的绿色能源".一般电池的能量是储藏在它的两个电极材料内的,而金属空气电池则不同,只有阳极即金属电极储存能量,空气电极是转变能量的工具.与其它原电池系统比较,它具有一个长寿命的多孔阴极,其活性物质来自周围的空气.因此,金属空气电池既是储能工具,又是一种燃烧电池.既可作为原电池用,又可以作为可充的电池用,只要不断提供燃料金属,就能连续地输出电能.金属空气电池的原材料丰富、性能价格比高并且完全无污染,早就引起了各国研究者的重视,商业化的一次锌空气电池的应用已有多年.一次锌空气电池主要应用于铁路信号、远距离通讯和航海等需要长时期、低速率放电的装置和辅助听力器、寻呼机等装置.近年来由于石油危机的加剧,人们更是将金属空气电池作为车载动力的候选能源加以研究.

摘要： 质子交换膜燃料电池(PEMFC)直接把储存在氢气和氧气内化学能转化为电能,不受卡诺循环限制,能量转化效率高,同时没有环境污染,因此在分散发电、交通运输和便携电源等领域里具有广泛的应用前景.本文对银在质子交换膜燃料电池空气阴极内的富氧进行了研究,并介绍了其电池的电化学性能.

摘要： 一种用于金属空气电池的空气电极（6），包括空气电极催化剂、用于空气电极的电解质、以及导电材料。用于空气电极的电解质包括层状双金属氢氧化物。

摘要： 本发明涉及包含具有由式(1)表示的钙钛矿型结构的氧化物颗粒和电解质材料的空气电极组合物，空气电极和包括该空气电极的燃料电池：[式(1)]Bix(M1)1‑xEO3‑δ。在式(1)中，0.2

摘要： 本发明公开了一种空气电极、该空气电极的制备方法以及包括该空气电极的电化学可充电锌-空气电池。该空气电极提高了电极反应区域中的氧气、碱性电解液以及固体催化剂三相反应的接触位点密度，在整个电极立体空间内为氧气的氧化反应和还原反应提供电荷转移的反应网络，降低了电荷转移阻力，使得电池的能量密度、功率密度以及容量性能得到提升，充放电过程的极化程度大幅度降低。本发明的空气电极的制备工艺简单，采用高温煅烧、热压成型工艺技术，易于进行批量化生产，使用的原料价格低廉，制备过程环保。该空气电极和包括该空气电极的电池经济实用，性能优异，具备重要应用前景。

摘要： 本发明公开了一种空气电极用催化剂及用其制作的空气电极及空气电极的制作方法，空气电极用催化剂是由主项催化剂添加至少一种辅助项催化剂复合而成；所述的主项催化剂为含锰金属盐类；所述的辅助项催化剂为稀土金属化合物及稀有金属化合物；所述的主项催化剂占催化剂总重量的60～85％，其余为辅助项催化剂。新型空气电极至少由本发明的催化膜及集流体、防水透气膜顺序排列压制合成。为制得新型空气电极先要制得催化膜及防水透气膜，再两者压制在一起或再同网状集流体压制在一起，干燥除有机溶剂制备完成空气电极。

摘要： 金属空气电池的空气电极催化剂及其制备方法和金属空气电池空气电极的制备方法，属于金属空气电池的技术领域。本发明要解决现有金属‑空气电池放电容量低和长期稳定性差的问题。制备方法：按照NiCo

摘要： 一种用于金属空气电池的空气电极（6），包括空气电极催化剂、用于空气电极的电解质、以及导电材料。用于空气电极的电解质包括层状双金属氢氧化物。

摘要： 本发明涉及包含具有由式(1)表示的钙钛矿型结构的氧化物颗粒和电解质材料的空气电极组合物，空气电极和包括该空气电极的燃料电池：[式(1)]Bix(M1)1‑xEO3‑δ。在式(1)中，0.2

摘要： 本发明公开了一种空气电极、该空气电极的制备方法以及包括该空气电极的电化学可充电锌-空气电池。该空气电极提高了电极反应区域中的氧气、碱性电解液以及固体催化剂三相反应的接触位点密度，在整个电极立体空间内为氧气的氧化反应和还原反应提供电荷转移的反应网络，降低了电荷转移阻力，使得电池的能量密度、功率密度以及容量性能得到提升，充放电过程的极化程度大幅度降低。本发明的空气电极的制备工艺简单，采用高温煅烧、热压成型工艺技术，易于进行批量化生产，使用的原料价格低廉，制备过程环保。该空气电极和包括该空气电极的电池经济实用，性能优异，具备重要应用前景。

摘要： 本发明公开了一种空气电极用催化剂及用其制作的新型空气电极及空气电极的制作方法，空气电极用催化剂是由主项催化剂添加至少一种辅助项催化剂复合而成；所述的主项催化剂为含锰金属盐类；所述的辅助项催化剂为稀土金属化合物及稀有金属化合物；所述的主项催化剂占催化剂总重量的60～85％，其余为辅助项催化剂。新型空气电极至少由本发明的催化膜及集流体、防水透气膜顺序排列压制合成。为制得新型空气电极先要制得催化膜及防水透气膜，再两者压制在一起或再同网状集流体压制在一起，干燥除有机溶剂制备完成空气电极。

摘要： 金属空气电池的空气电极催化剂及其制备方法和金属空气电池空气电极的制备方法，属于金属空气电池的技术领域。本发明要解决现有金属‑空气电池放电容量低和长期稳定性差的问题。制备方法：按照NiCo