水滑石复合电极材料的制备及在空气阴极燃料电池中的应用

发布时间：2020-07-13 11:53

【摘要】：环境污染问题日益严重,具有高毒性的硫化物广泛存在于工业废水中,络合铁脱硫技术具有高效,无污染,可以循环利用等优点是目前研究的重点。由于硫化物氧化速率较快,络合铁脱硫技术的整个过程的循环速率取决于空气阴极燃料电池中Fe(Ⅱ)的电化学氧化过程。在空气阴极燃料电池中影响Fe(Ⅱ)电氧化的关键因素是阳极材料,不同的阳极材料会不同程度的加快空气阴极燃料电池中络合铁的氧化速率。应用较广泛的传统的阳极材料有石墨毡材料,本实验采用石墨毡和泡沫镍两种基体,探究不同的阳极材料对燃料电池中Fe(Ⅱ)催化性能的影响。本研究分别以石墨碳毡和泡沫镍为基体,氯化镍、氯化铁等为原料,采用高温水热反应原位合成出合成镍铁水滑石/石墨毡和镍铁水滑石/泡沫镍复合材料。运用XRD、XPS、FTIR、SEM及电化学分析等方法对复合材料的组成、结构和电化学性能等进行表征,对其合成工艺条件进行了优化。将合成的复合材料作为阳极应用于空气阴极燃料电池,考察其对Fe(Ⅱ)的电催化氧化性能。通过比较不同的工艺条件合成的水滑石复合电极材料的性能,我们发现当水热反应的初始投料比镍/铁=2:1,水滑石中的镍铁的总金属离子浓度为0.2M,水热反应温度为140℃,水热反应时间为12h时,水滑石复合电极的性能最佳。在最佳工艺条件下合成的水滑石石墨毡复合电极做空气阴极燃料电池的阳极时的Fe(Ⅱ)的氧化速率相较于空白石墨毡加快了 44.4%左右,库伦效率为53%相较于空白石墨毡37%提高了 16%左右。而水滑石泡沫镍复合电极做阳极时,燃料电池的库伦效率为45%相较于空白泡沫镍电极39%,提高了 6%左右。电池中Fe(Ⅱ)的氧化速率加快了 40%左右。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB33;TM911.4

【参考文献】

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本文编号：2753432