基于静电纺丝法一体化装载电池氧阴极膜电极的研究
新能源设备的低成本开发与高效利用是解决能源问题的主要途径之一。面对目前高成本难以商业化的氧阴极膜电极组件，利用静电纺丝的优势，一条氧阴极双层组件的制备与装配一体化的工艺路线应运而生。 原料上使用低成本高丰度的非贵金属以替代商业贵金属，同时利用静电纺丝技术可以大规模生产尺寸均一、形貌良好的纤维前驱体。将静电纺丝技术应用于氧阴极催化层的开发有潜力应用于未来工业化生产。近年来，基于静电纺丝技术应用于氧还原反应催化方面的工作，主要通过溶液组成调配，特异针头构造纤维特殊结构，纤维表面功能化修饰，杂原子掺杂来提升静电纺丝纤维活性。 本课题首先通过静电纺丝技术探索一种高性能单一氧阴极催化层的制备工艺。重点探究了葡萄糖对Fe原子的有效配位分散作用，以及在不同碳化温度下纤维表面的多级结构转变关系。性能最优的单一催化层的各项指标可与贵金属电极媲美，其半波电位0.86V非常接近商业Pt电极。然后创新性地提出了在气体扩散层上接收前驱体纤维，其后一起进行热处理，得到了自制的氧阴极膜电极双层组件。该策略实现了催化层从制备到装载的一体化操作，精简了工艺流程。最后将自制的双层组件装载于小型新能源设备中得到了成功地运行，为新能源领域中静电纺丝技术的应用开辟了新的道路。
静电纺丝;氧还原反应;氧阴极;锌空气电池;质子交换膜燃料电池
北京化工大学
硕士
动力工程及工程热物理
杨卫民
2021
中文
TQ340.1
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）