鋅-空氣電池的制備及性能檢測(cè)課件

鋅-空氣電池的制備及性能檢測(cè)

設(shè)計(jì)型電化學(xué)實(shí)驗(yàn)鋅-空氣電池的制備及性能檢測(cè)設(shè)計(jì)型電化學(xué)實(shí)驗(yàn)1一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.掌握空氣電極的制備方法；

2.設(shè)計(jì)制備出性能優(yōu)良的空氣電極；

3.應(yīng)用DC－5電池充放電系統(tǒng)檢測(cè)所設(shè)計(jì)電池的性能。

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握空氣電極的制備方法；2二、實(shí)驗(yàn)原理

鋅空氣電池是一種金屬－空氣電池，以電極電位較負(fù)的金屬鋅作負(fù)極，空氣中的氧或純氧作正極活性物質(zhì)，中性或者堿性的電解質(zhì)水溶液作為電解液。堿性鋅-空氣電池可以表達(dá)為：（–）Zn|KOH|O2(空氣)（+）該類型電池的反應(yīng)原理為：陽極（鋅負(fù)極）反應(yīng)：Zn2e=Zn2+陰極（空氣電極）反應(yīng)：1/2O2+H2O+2e=2OH-總的電池反應(yīng)：Zn+1/2O2=ZnO二、實(shí)驗(yàn)原理鋅空氣電池是一種金屬－空氣電3氧在空氣電極中進(jìn)行還原時(shí)，首先要通過溶解進(jìn)入電解液，在液相中擴(kuò)散到電極表面后進(jìn)行化學(xué)吸附，最后再進(jìn)行電化學(xué)的還原反應(yīng)。這個(gè)過程可以簡(jiǎn)要地表示為：O2O2溶O2擴(kuò)O2吸OH－

實(shí)驗(yàn)中空氣電極采用的是疏水透氣結(jié)構(gòu)。該電極由防水透氣層和多孔催化層加集流導(dǎo)電網(wǎng)組成。

溶解擴(kuò)散化學(xué)吸附電化學(xué)還原氧在空氣電極中進(jìn)行還原時(shí)，首先要通過溶解進(jìn)4電池在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則

1、電流密度分布均勻2、合適的工作電極面積3、合適的電解液體積4、電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便

電池在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則1、電流密度分布均勻5電子天平用電子天平精確稱量配比一定的二氧化錳、活性炭、膠體石墨1、催化層的制備：三、實(shí)驗(yàn)步驟電子天平用電子天平精確稱量配比一定的二氧化錳、活性炭、膠體石6將稱量好的混合物放入燒杯中，加無水乙醇進(jìn)行分散，在60℃水浴中加熱，邊攪拌邊添加PTFE乳液，加熱至混合物成稀面團(tuán)狀。恒溫水域鍋將稱量好的混合物放入燒杯中，加無水乙醇進(jìn)行分散，在67對(duì)輥機(jī)取出稀面團(tuán)，在對(duì)輥機(jī)上反復(fù)對(duì)輥10次左右，使PTFE逐漸纖維化直至成為柔軟而有韌性的薄膜。對(duì)輥機(jī)取出稀面團(tuán)，在對(duì)輥機(jī)上反復(fù)對(duì)輥10次左右，使PTFE逐82、防水層的制備：將配比一定的聚四氟乙烯（PTFE）和無水硫酸鈉混合，制備工藝與催化層的制備類似，制得防水層。將制得的防水層放入蒸餾水中，在70℃時(shí)反復(fù)清洗三次，以除去無水硫酸鈉。2、防水層的制備：9濾紙塑料薄膜防水層導(dǎo)電網(wǎng)催化層下壓頭上壓頭空氣電極成型過程圖3、將制備好的催化層切下放在鎳網(wǎng)上，另一側(cè)放防水層，外邊包上濾紙（防止催化層或防水膜粘在壓片機(jī)上），在一定壓力下冷壓，即制成空氣電極。其形狀、排列方式及成型過程如圖所示。濾紙塑料薄膜防水層導(dǎo)電網(wǎng)催化層下壓頭上壓頭空氣電極成型過程圖10壓片機(jī)壓片機(jī)11簡(jiǎn)易的鋅－空氣電池模型將制備出的空氣電極和鋅片及KOH電解液組成鋅－空氣電池簡(jiǎn)易的鋅－空氣電池模型將制備出的空氣電極和鋅12將制備出的鋅－空氣電池，進(jìn)行放電實(shí)驗(yàn)DC－5電池充放電系統(tǒng)將制備出的鋅－空氣電池，進(jìn)行放電實(shí)驗(yàn)13四、數(shù)據(jù)分析及討論

根據(jù)電池放電電流密度和電池歐姆電阻的大小，分析制備出性能良好的催化層和防水層的工藝條件。（主要考慮物料的配比，電極的大小，電極成型的壓力和電極厚度）

四、數(shù)據(jù)分析及討論根據(jù)電池放電電流密度和電池歐14鋅-空氣電池的制備及性能檢測(cè)

設(shè)計(jì)型電化學(xué)實(shí)驗(yàn)鋅-空氣電池的制備及性能檢測(cè)設(shè)計(jì)型電化學(xué)實(shí)驗(yàn)15一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.掌握空氣電極的制備方法；

2.設(shè)計(jì)制備出性能優(yōu)良的空氣電極；

3.應(yīng)用DC－5電池充放電系統(tǒng)檢測(cè)所設(shè)計(jì)電池的性能。

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握空氣電極的制備方法；16二、實(shí)驗(yàn)原理

鋅空氣電池是一種金屬－空氣電池，以電極電位較負(fù)的金屬鋅作負(fù)極，空氣中的氧或純氧作正極活性物質(zhì)，中性或者堿性的電解質(zhì)水溶液作為電解液。堿性鋅-空氣電池可以表達(dá)為：（–）Zn|KOH|O2(空氣)（+）該類型電池的反應(yīng)原理為：陽極（鋅負(fù)極）反應(yīng)：Zn2e=Zn2+陰極（空氣電極）反應(yīng)：1/2O2+H2O+2e=2OH-總的電池反應(yīng)：Zn+1/2O2=ZnO二、實(shí)驗(yàn)原理鋅空氣電池是一種金屬－空氣電17氧在空氣電極中進(jìn)行還原時(shí)，首先要通過溶解進(jìn)入電解液，在液相中擴(kuò)散到電極表面后進(jìn)行化學(xué)吸附，最后再進(jìn)行電化學(xué)的還原反應(yīng)。這個(gè)過程可以簡(jiǎn)要地表示為：O2O2溶O2擴(kuò)O2吸OH－

實(shí)驗(yàn)中空氣電極采用的是疏水透氣結(jié)構(gòu)。該電極由防水透氣層和多孔催化層加集流導(dǎo)電網(wǎng)組成。

溶解擴(kuò)散化學(xué)吸附電化學(xué)還原氧在空氣電極中進(jìn)行還原時(shí)，首先要通過溶解進(jìn)18電池在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則

1、電流密度分布均勻2、合適的工作電極面積3、合適的電解液體積4、電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便

電池在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則1、電流密度分布均勻19電子天平用電子天平精確稱量配比一定的二氧化錳、活性炭、膠體石墨1、催化層的制備：三、實(shí)驗(yàn)步驟電子天平用電子天平精確稱量配比一定的二氧化錳、活性炭、膠體石20將稱量好的混合物放入燒杯中，加無水乙醇進(jìn)行分散，在60℃水浴中加熱，邊攪拌邊添加PTFE乳液，加熱至混合物成稀面團(tuán)狀。恒溫水域鍋將稱量好的混合物放入燒杯中，加無水乙醇進(jìn)行分散，在621對(duì)輥機(jī)取出稀面團(tuán)，在對(duì)輥機(jī)上反復(fù)對(duì)輥10次左右，使PTFE逐漸纖維化直至成為柔軟而有韌性的薄膜。對(duì)輥機(jī)取出稀面團(tuán)，在對(duì)輥機(jī)上反復(fù)對(duì)輥10次左右，使PTFE逐222、防水層的制備：將配比一定的聚四氟乙烯（PTFE）和無水硫酸鈉混合，制備工藝與催化層的制備類似，制得防水層。將制得的防水層放入蒸餾水中，在70℃時(shí)反復(fù)清洗三次，以除去無水硫酸鈉。2、防水層的制備：23濾紙塑料薄膜防水層導(dǎo)電網(wǎng)催化層下壓頭上壓頭空氣電極成型過程圖3、將制備好的催化層切下放在鎳網(wǎng)上，另一側(cè)放防水層，外邊包上濾紙（防止催化層或防水膜粘在壓片機(jī)上），在一定壓力下冷壓，即制成空氣電極。其形狀、排列方式及成型過程如圖所示。濾紙塑料薄膜防水層導(dǎo)電網(wǎng)催化層下壓頭上壓頭空氣電極成型過程圖24壓片機(jī)壓片機(jī)25簡(jiǎn)易的鋅－空氣電池模型將制備出的空氣電極和鋅片及KOH電解液組成鋅－空氣電池簡(jiǎn)易的鋅－空氣電池模型將制備出的空氣電極和鋅26將制備出的鋅－空氣電池，進(jìn)行放電實(shí)驗(yàn)DC