【摘 要】
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随着对清洁可持续能源需求的不断增长,开发可再生能源技术成为了现代社会的一项挑战。金属-空气电池是一种高效清洁环保的能源转换与存储设备。但是金属-空气电池空气电极处
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随着对清洁可持续能源需求的不断增长,开发可再生能源技术成为了现代社会的一项挑战。金属-空气电池是一种高效清洁环保的能源转换与存储设备。但是金属-空气电池空气电极处较高的过电位和能量损失严重限制了它的广泛应用。因此氧电极催化剂在金属-空气电池的设计中扮演了重要的角色。本论文研究的主要材料即钙钛矿型氧电极催化剂Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ(BSCF)。制备复合氧电极催化剂被报道是一种提高双功能催化活性的有效方式,本文使用钴和铁的氧化物对钙钛矿型材料BSCF进行表面修饰,制备复合氧电极催化剂,提高复合氧电极催化剂的比表面积和导电性,并且在两种催化剂成分之间产生协同效应,使得催化剂的双功能性均得到了提高。本论文采用溶胶-凝胶法以及浸渍法成功制备了BSCF基双功能复合氧电极催化剂。通过XRD、SEM对样品的物质结构和表面形貌进行研究;通过旋转圆盘电极装置及电化学工作站,采用三电极法对BSCF基双功能复合氧电极催化剂的电催化活性进行测试,并对制备复合氧电极催化剂的最佳工艺进行了探究;最后将所制备的催化剂应用到自制锌-空气电池的空气电极当中,对锌-空气电池进行放电和循环充放电性能测试。通过对样品进行SEM测试,可以发现Co3O4已经比较均匀的修饰在了BSCF催化剂的表面。通过对样品进行电化学性能测试,确定了复合氧电极催化剂的ORR及OER催化活性均有所提高,确定了工艺上的最佳煅烧温度为400℃,最佳Co3O4担载量为5%。并且通过实验证实Fe OOH的修饰可以提高BSCF的ORR催化活性。复合氧电极BSCF对应用了复合氧电极催化剂的锌-空气电池进行了放电以及循环充放电测试,结果表明BSCF基复合氧电极催化剂具有很好的双功能催化活性及长期稳定性。
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