鋁-空氣電池氧電極的研究.pdf

1、簡(jiǎn)要介紹了鋁／空氣燃料電池、空氣氧電極、空氣電極催化劑、防水透氣層以及電解液的研究現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題。通過(guò)測(cè)定極化曲線(xiàn)和放電曲線(xiàn)研究了催化劑含量、催化層中乙炔黑含量、催化層中PTFE含量和催化劑摻雜對(duì)空氣電極性能的影響。通過(guò)差熱分析確定了制備錳氧化物的最佳分解溫度；以X射線(xiàn)衍射(XRD)為手段分析了起催化作用的錳系氧化物的結(jié)構(gòu)；通過(guò)粒度分析研究了催化劑的顆粒大小；通過(guò)比表面分析研究了自制催化劑的吸附性能。對(duì)于防水透氣層，通過(guò)測(cè)定極化曲線(xiàn)研

2、究了防水層中PTFE含量、造孔劑的選擇對(duì)電極性能的影響，由掃描電鏡(SEM)研究了以不同造孔劑得到的電極的表面形貌。初步研究了不同電解液對(duì)電池放電性能的影響。 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在催化層中，電極載體用活性炭和乙炔黑，乙炔黑的加入量為催化層總質(zhì)量的10％；催化劑最佳含量為30％；PTFE最佳含量為20％。在催化劑制備過(guò)程中摻雜NiSO<,4>或者La<,2>O<,3>可以明顯的提高電極的電化學(xué)性能。通過(guò)XRD圖譜可以發(fā)現(xiàn)：自制的催化劑

3、顆粒含有有利于催化活性的晶體。通過(guò)粒度分析可以發(fā)現(xiàn)含催化劑的載體顆粒粒度較小，大多在10μm以?xún)?nèi)。比表面分析結(jié)果顯示含催化劑的載體顆粒比表面積達(dá)到354.28m<'2>／g，吸附功能很強(qiáng)，能夠提供極大的與氧接觸反應(yīng)的空間，提高氧還原的速率。 防水層中，聚四氟乙烯含量為60％時(shí)膜的內(nèi)阻小，成膜性好。丙三醇做為溶劑型造孔劑，當(dāng)其與載體質(zhì)量比2：1時(shí)，電壓始終保持在1.1V以上，曲線(xiàn)平穩(wěn)。酸溶型造孔劑ZnO，當(dāng)ZnO與載體比達(dá)到2：1

4、時(shí)，電極性能最佳。熱解型造孔劑草酸銨，當(dāng)其與載體的質(zhì)量比為3：1時(shí)電極性能最佳。Na<,2>SO<,4>是水溶型造孔劑，Na<,2>SO<,4>與載體比例2：1時(shí)電池電壓較高。從丙三醇、Na<,2>SO<,4>、(NH<,4>)<,2>C<,2>O<,4>、ZnO這4種造孔劑的選擇實(shí)驗(yàn)中，得出采用熱處理方式造孔的草酸銨性能最好，與載體的質(zhì)量比為3：1。 氧電極選用[催化層／導(dǎo)電網(wǎng)／防水透氣層]的結(jié)構(gòu)。選用泡沫鎳作為導(dǎo)電骨架。以具