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空气电池作为一种清洁能源,具有能量密度高,储存时间长,环境友好等优点。空气电池阳极为活泼金属,使用过程中不产生污染;阴极消耗氧气,理论比能量趋于无穷,发展前景十分广阔。然而,空气电池的输出功率受制于空气电极的氧还原性能,如何提高空气电极的氧还原性能成为研究的焦点。 本文从催化剂制备和空气电极工艺优化两个方面着手,探究提高空气电极氧还原性能的方法。 采用溶胶凝胶法制备钙钛矿型氧化物(LaCoO3、 LaMnO3、La0.95Sr0.05MnO3和LaFeO3)和尖晶石型氧化物(CoFe2-xMnxO4(x=0.1,0.3,0.5))。通过XRD和SEM分析结果表明,获得纯相的纳米尺寸粉体。 电压极化到-0.4V时,LaCoO3的极化电流密度为376mAcm-2,高于LaMnO3和LaFeO3;微量Sr元素掺杂LaMnO3后,其极化电流密度有所升高;5%的Mn元素掺入CoFe2O4后,其极化电流密度由311 mAcm-2上升到365mAcm-2,提高了17%;然而伴随着Mn元素掺入量的增多,其极化电流密度迅速降低,与晶格畸变过于严重有关。 通过实验探究空气电极防水层和催化层的最优配比。即,PTFE占防水层总质量的30%;催化层中催化剂LaMnO3、活性炭和乙炔黑的质量比为3∶4∶1,PTFE占总质量的30%时,空气电极的氧还原性能最高。电压极化到-0.4V时,空气电极的极化电流密度达到369mAcm-2,阴极极化电流密度提高了200%,空气电极能稳定工作35h以上。