空气电池氧电极催化剂的发展及研究现状

随着人们环保意识的增加及开发新能源的迫切需要,空气电池逐渐成为了电池行业的研究热点,而空气电极催化剂是影响空气电池性能的主要因素.详细介绍了金属催化剂、单一氧化物催化剂、复合氧化物催化剂及有机鳖合物催化剂的发展及研究现状.通过总结各种催化剂的优劣性,认为目前空气电池行业急需要寻找廉价高效的新型催化剂.     

锌空电池空气电极催化剂的研究进展

论述了目前碱性锌空气电池空气电极用催化剂的种类组成,结构特征,制备方法以及催化剂特点,分析了各种催化剂的优劣和目前存在的问题.对于一次电池空气电极而言,锰氧化物系列催化剂性能较佳,而钙钛矿系列催化剂更适用于二次空气电极.载体的选择和物质的导电性也关系到空气电极整体的阻抗的大小,也是影响空气电极性能的重要因素.     

氧电极催化剂研究

寻找廉价、高效的催化剂是氧电极催化剂研究的主要方向 ,氧电极催化剂主要有铂及铂合金、银、金属螯合物、金属氧化物 (如锰氧化物、钙钛石型氧化物等 )等几个系列。其中贵金属作催化剂的成本较高 ,金属螯合物可用的品种较少 ,锰氧化物的催化性能有限 ,钙钛石型氧化物可以对组分原子化合价位进行控制 ,催化活性多样 ,其主要成分来自于储量丰富的稀土原料 ,价格较低 ,是理想的氧电极催化剂材料。概述了以上具有代表性的催化剂的研制和应用状况 ,认为钙钛石型氧化物具有很大发展潜力和广阔的应用前景。     

电池用氧电极催化剂的研究现状

氧电极催化剂一直是金属空气电池和燃料电池领域研究的热点。综述了电池用氧电极电催化剂的研究进展,包括贵金属催化剂(铂、铂合金和银)、钙钛矿型氧化物催化剂、金属有机螯合物催化剂和其它催化剂,认为MnO2电催化剂与上述催化剂相比,最大的优势在于价格低廉,具有非常广阔的应用前景。并对氧电极催化剂的研究进行了展望,认为寻找廉价、高效的催化剂已成为提高氧电极性能的关键。这个问题一旦解决,必将大大推动金属空气电池和燃料电池的发展。     

铝空气电池氧电极催化剂的工艺研究

研究出一种以MnO_2、稀土氯化物为基本配料,制备廉价高效氧电极催化剧新工艺.通过正交实验,确定了焙烧催化剂的最佳工艺件.性能测试表明,制备的催化剂性能稳定可靠,在相同极化电位下,使工作电流密度从原来的20mA/cm~2提高到60mA/cm~2.     

球磨方法对氧还原催化剂性能的影响

采用滚动球磨、行星式球磨和摇摆振动球磨等方法,制备了碳载二氧化锰氧还原催化剂,并组装了锌空电池。用扫描电镜(SEM)对催化剂和催化膜形貌进行了表征,以恒流法检测了空气电极的极化行为和锌空电池在室温下的放电性能。采用摇摆振动球磨方法制备的碳载二氧化锰催化剂具有优良的氧还原催化性能,当电位为1.1 V(vs.Zn)时,空气电极电流密度达到226 mA/cm2;终止电压为1.0 V时,锌空电池比能量可达427 Wh/kg。     

锌空气电池钴铁基电催化剂的制备方法

氧电极的氧析出反应(OER)和氧还原反应(OER)的缓慢的动力学,是影响锌空气电池发展的制约因素,高效稳定的电催化剂是使OER和ORR快速发生的重要途径。综述了应用于锌空气电池阴极部分的CoFe基电催化剂的制备方法和催化性能方面的进展。     

金属空气燃料电池氧电极催化剂

采用固相反应法制备纳米γ MnO2催化剂,通过热压制得三相气体扩散电极。用稳态电流 电位极化曲线研究了这种纳米γ MnO2催化剂制成的多孔三相气体扩散电极的电化学性能,催化剂加入量对氧电极性能的影响,同时催化剂经过过筛处理后性能有很大的提高。SEM分析表明:过筛处理后,催化剂颗粒分布均匀,对氧还原的催化活性明显提高。     

电池用空气电极催化剂的研究进展

空气电极一直是金属空气电池领域研究的热点。介绍了空气电极的结构、工作原理、反应机理以及近年来发展状况、空气电极目前存在的主要问题。重点论述了空气电极氧化还原反应催化剂的研究进展。     

空气电极催化层中导电炭材料的研究(I)

选用一种新型炭黑材料Printex XE2-B作为锌空气电池空气电极的导电剂,同传统的乙炔黑作为空气电极的导电剂进行了比较。测试比表面积、电阻率、孔径分布情况、空气电极的极化曲线、放电性能。结果表明,采用Printex XE2-B炭黑材料作为锌空气电池空气电极的导电剂,电池电性能得到提高。     

锌-空气电池催化电极的制备和研究

锌 空气电池性能稳定、比能量高、原材料来源广泛、成本低廉。合成了钙钛矿型的La0.6Ca0.4CoO3作为锌 空气电池氧气还原的催化剂,并对此催化剂作了红外光谱(IR),X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)等结构测试。研究了催化剂合成对空气电极中氧气还原的影响。通过测定催化电极在碱性介质中的阴极极化曲线,并且组装成锌 空气电池进行放电性能测试,得出了具有最佳放电性能的催化电极组成。实验表明钙钛矿型的催化剂是一种良好的空气(氧)电极催化剂,能有效地促进阴极过程的氧气还原,提高锌 空气电池的性能,如放电容量。     

空气电极催化层中导电炭材料的研究(II)

将气相生长碳纤维(VGCF)加入到锌空气电池空气电极催化层中,通过热压成型制备三相气体扩散电极。用电流-电位极化曲线研究了这种空气电极的性能及VGCF加入量对电极性能的影响。结果表明,添加一定量的VGCF,可以降低电极极化,提高空气电极性能。     

造孔剂对空气电极电性能的影响

为研究造孔剂的种类、含量对锌空电池空气电极电性能的影响,分别对添加不同用量的聚乙二醇200(PEG200)、(NH4)2C2O4和NH4HCO3等3种造孔剂的空气电极进行透气性能和稳态电流-电压极化曲线的测试,并用扫描电镜(SEM)对其防水透气膜和催化膜的表观形貌进行观察,研究结果表明:采用热分解造孔方法,在这3种造孔剂中PEG200的造孔效果最好;在防水透气膜和催化膜中分别添加质量分数为7.5%、15%的PEG200,所得空气电极在相同电位下的极化电流最大;由SEM观察可见:PEG200含量分别为7.5%、15%的防水透气膜和催化膜微孔的孔径分布更加均匀、孔隙率更大。     

铝-空气电池钙钛矿型氧电极的研究

制备La0.6Ca0.4CoO3钙钛矿型氧化物作为铝-空气电池氧气还原的催化剂,并对此催化剂做了X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)等结构测试.研究掺杂不同化合物对氧电极性能的影响.测定催化电极在6 mol/L KOH中的阴极极化曲线,并且组装成铝-空气电池,来考察电极的电化学性能.结果表明:钙钛矿型氧化物La0.6Ca0.4CoO3掺杂金属氧化物即混合催化剂是一种良好的催化剂,有利于促进阴极的氧气还原,改善电极的电化学性能.