鋅空氣電池之氣體擴散電極性能研究.pdf

1、鋅空氣電池憑借其自身能量密度高、輸出功率大、價格低廉、安全無污染等特點成為動力電源的首選。氣體擴散電極是鋅空氣電池的能量轉換器，其性能的優(yōu)劣制約著鋅空氣電池的發(fā)展。氣體擴散電極的性能包括將化學能轉化為電能的能力(簡稱放電性能)和電極的循環(huán)使用壽命。本文主要致力于提高氣體擴散電極輸出功率和延長電極循環(huán)使用壽命方面的研究，并借助數(shù)學模型模擬氣體擴散電極的工作機理。
　　 本文的主要工作包括：第一、提高氣體擴散電極放電性能，包括測試氣

2、體擴散電極催化層位置特征，催化層組分材料功能，以及優(yōu)化催化層材料之間的配比；從制約氣體擴散電極輸出功率的因素出發(fā)，通過增加氣體擴散電極比表而積和催化劑的催化能力提高電極輸出功率。第二，探索了引起擴散電極性能衰退的原因，確定了導致電極性能衰退的主要因素，以及該因素導致電極性能衰退的機理。第三，結合氣體擴散電極中氧氣在二氧化錳催化作用下的還原機理以及物質傳輸過程，建立氣體擴散電極數(shù)學模型。取得的主要進展和成果如下：
　　 1)測試了

3、催化層位置對氣體擴散電極放電性能的影響，以及材料活性炭、乙炔黑、石墨、MnO2、PTFE各自在催化層添加量發(fā)生變化時對氣體擴散電極放電性能的影響。根據(jù)使用材料的性質確定了氣體擴散電極催化層材料配比。
　　 2)通過增加電極比表面積和降低電極活化極化過電位來提高氣體擴散電極輸出功率。具體包括在制作過程中對粘結劑PTFE經(jīng)過乙醇預處理；將氣體擴散電極經(jīng)過不同的溫度熱處理；在氣體擴散電極制作過程中添加造孔劑；采用新方法制作氣體擴散電極

4、雙催化劑共同催化體系。
　　 3)由氣體擴散電極在使用過程中呈現(xiàn)的現(xiàn)象出發(fā)，設計一系列實驗，探索引起氣體擴散電極性能衰退的原因。結果顯示在氣體擴散電極工作過程中電解液遷移是造成電極性能哀退的主要原因。根據(jù)電解液遷移的特征，探索了導致電解液遷移的動力，以及電解液遷移造成電極性能衰退的機理。
　　 4)考慮到氣體擴散電極多孔結構的復雜性，對其進行合理簡化。結合電極中二氧化錳催化劑作用下的氧氣還原機理以及物質傳遞過程，建立數(shù)學