杨倩:储氢合金和非晶硅在质子型离子液体电解质中的电化学储氢行为研究论文

杨倩:储氢合金和非晶硅在质子型离子液体电解质中的电化学储氢行为研究论文

本文主要研究内容

作者杨倩(2019)在《储氢合金和非晶硅在质子型离子液体电解质中的电化学储氢行为研究》一文中研究指出:Ni-MH电池虽具有优良的功率特性、单位体积能量密度和安全性,但因开路电压受限于水系电解质较窄的电化学窗口(水分解理论电压1.23V),使其能量密度相对锂离子电池较低,同时储氢合金电极在碱性电解液KOH中的循环稳定性较差。因此,寻找一种具有较宽电化学窗口和腐蚀性小的新型电解质以及与之匹配的高容量电极材料是解决上述问题的有效途径,对发展高能量密度镍氢电池具有重要的意义。本文以1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体(EMIMAc)与醋酸混合的质子型电解质替代了传统镍氢电池中的KOH电解液,研究了A2B7型储氢合金、镀钯改性合金及非晶硅分别作为负极材料在质子型离子液体电解质中的电化学储氢行为。研究结果如下:(1)所选质子型离子液体电解质具有良好的热稳定性,其初始热分解温度为210℃;加入醋酸能够降低该离子液体的粘度和增加其电导率,温度升高,电解质粘度迅速下降,电导率显著增大。(2)当混合电解质浓度为4M时,A2B7型合金电极具有最大放电容量26.6mAh/g,合金电极反应后电极表面出现腐蚀性坑洞且坑洞内出现线状物;合金电极镀钯改性后其最大放电容量为23.2mAh/g,采用湿法制备的合金电极片活化过程较慢,最大放电容量为21.5mAh/g。通过镀钯以及改变电极制备方法均对提升合金电极的电化学性能收效甚微。(3)以Li13Si4合金为原料采用化学去锂化法制备了具有层状结构的非晶硅(a-Si)粉体并对a-Si进行球磨改性,研究了改性前后a-Si在H2中的氢化行为以及氢化处理对a-Si电极在质子传导离子液体中的电化学储氢性能影响。研究结果表明,球磨能明显减小a-Si粉体的颗粒尺寸,但易引入Fe、Cr金属杂质并形成Fe2Si与CrSi2。氢化时a-Si逐渐发生晶化,当氢化时间≥8h时,a-Si基本完全晶化。球磨改性有助于增加a-Si的初始吸氢量,随氢化时间延长,a-Si的吸氢量逐渐增大,其中未球磨氢化2h、经球磨和氢化2h、5h、8h和58h后的a-Si吸氢量分别达0.36wt.%、0.38wt.%、0.76wt.%、0.91wt.%和3.8wt.%,但后期吸氢速率均比较缓慢。a-Si电极在质子型离子液体中具有电化学吸放氢反应活性,但其放电容量偏低(42163mAh/g),其中球磨和氢化8h的a-Si经20次充放电后具有最大放电容量163mAh/g。球磨改性和适当的氢化处理(8h)有利于提高a-Si电极的放电容量。

Abstract

Ni-MHdian chi sui ju you you liang de gong lv te xing 、chan wei ti ji neng liang mi du he an quan xing ,dan yin kai lu dian ya shou xian yu shui ji dian jie zhi jiao zhai de dian hua xue chuang kou (shui fen jie li lun dian ya 1.23V),shi ji neng liang mi du xiang dui li li zi dian chi jiao di ,tong shi chu qing ge jin dian ji zai jian xing dian jie ye KOHzhong de xun huan wen ding xing jiao cha 。yin ci ,xun zhao yi chong ju you jiao kuan dian hua xue chuang kou he fu shi xing xiao de xin xing dian jie zhi yi ji yu zhi pi pei de gao rong liang dian ji cai liao shi jie jue shang shu wen ti de you xiao tu jing ,dui fa zhan gao neng liang mi du nie qing dian chi ju you chong yao de yi yi 。ben wen yi 1-yi ji -3-jia ji mi zuo cu suan yan li zi ye ti (EMIMAc)yu cu suan hun ge de zhi zi xing dian jie zhi ti dai le chuan tong nie qing dian chi zhong de KOHdian jie ye ,yan jiu le A2B7xing chu qing ge jin 、du ba gai xing ge jin ji fei jing gui fen bie zuo wei fu ji cai liao zai zhi zi xing li zi ye ti dian jie zhi zhong de dian hua xue chu qing hang wei 。yan jiu jie guo ru xia :(1)suo shua zhi zi xing li zi ye ti dian jie zhi ju you liang hao de re wen ding xing ,ji chu shi re fen jie wen du wei 210℃;jia ru cu suan neng gou jiang di gai li zi ye ti de nian du he zeng jia ji dian dao lv ,wen du sheng gao ,dian jie zhi nian du xun su xia jiang ,dian dao lv xian zhe zeng da 。(2)dang hun ge dian jie zhi nong du wei 4Mshi ,A2B7xing ge jin dian ji ju you zui da fang dian rong liang 26.6mAh/g,ge jin dian ji fan ying hou dian ji biao mian chu xian fu shi xing keng dong ju keng dong nei chu xian xian zhuang wu ;ge jin dian ji du ba gai xing hou ji zui da fang dian rong liang wei 23.2mAh/g,cai yong shi fa zhi bei de ge jin dian ji pian huo hua guo cheng jiao man ,zui da fang dian rong liang wei 21.5mAh/g。tong guo du ba yi ji gai bian dian ji zhi bei fang fa jun dui di sheng ge jin dian ji de dian hua xue xing neng shou xiao shen wei 。(3)yi Li13Si4ge jin wei yuan liao cai yong hua xue qu li hua fa zhi bei le ju you ceng zhuang jie gou de fei jing gui (a-Si)fen ti bing dui a-Sijin hang qiu mo gai xing ,yan jiu le gai xing qian hou a-Sizai H2zhong de qing hua hang wei yi ji qing hua chu li dui a-Sidian ji zai zhi zi chuan dao li zi ye ti zhong de dian hua xue chu qing xing neng ying xiang 。yan jiu jie guo biao ming ,qiu mo neng ming xian jian xiao a-Sifen ti de ke li che cun ,dan yi yin ru Fe、Crjin shu za zhi bing xing cheng Fe2Siyu CrSi2。qing hua shi a-Sizhu jian fa sheng jing hua ,dang qing hua shi jian ≥8hshi ,a-Siji ben wan quan jing hua 。qiu mo gai xing you zhu yu zeng jia a-Side chu shi xi qing liang ,sui qing hua shi jian yan chang ,a-Side xi qing liang zhu jian zeng da ,ji zhong wei qiu mo qing hua 2h、jing qiu mo he qing hua 2h、5h、8hhe 58hhou de a-Sixi qing liang fen bie da 0.36wt.%、0.38wt.%、0.76wt.%、0.91wt.%he 3.8wt.%,dan hou ji xi qing su lv jun bi jiao huan man 。a-Sidian ji zai zhi zi xing li zi ye ti zhong ju you dian hua xue xi fang qing fan ying huo xing ,dan ji fang dian rong liang pian di (42163mAh/g),ji zhong qiu mo he qing hua 8hde a-Sijing 20ci chong fang dian hou ju you zui da fang dian rong liang 163mAh/g。qiu mo gai xing he kuo dang de qing hua chu li (8h)you li yu di gao a-Sidian ji de fang dian rong liang 。

论文参考文献

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自兰州理工大学的杨倩,发表于刊物兰州理工大学2019-07-18论文,是一篇关于离子液体论文,型储氢合金论文,氢化非晶硅论文,组织结构论文,电化学性能论文,兰州理工大学2019-07-18论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自兰州理工大学2019-07-18论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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