高導(dǎo)熱導(dǎo)電金屬基陣列電極的制備及性能研究.pdf

1、在全球氣候不斷變暖和不可再生資源持續(xù)減少的嚴(yán)峻形勢下，人們急需開發(fā)高效清潔的能源來進(jìn)行能源存儲，同時降低能源消耗，以解決能源短缺與生態(tài)環(huán)境惡化的問題。作為一種綠色新型儲能裝置，如：電池、燃料電池和電化學(xué)電容器等能源器件產(chǎn)品逐漸進(jìn)入人們的視野當(dāng)中。然而，隨著電子通訊，電動汽車，醫(yī)療器械和航空航天等領(lǐng)域的發(fā)展，要求儲能器件集成度高，功率和能量密度高，和使用壽命長等特性。盡管電子器件發(fā)展越來越快，但產(chǎn)生的熱量也越來越大，導(dǎo)熱問題已成為不可忽視

2、的重要環(huán)節(jié)。電極材料作為影響電化學(xué)器件性能的關(guān)鍵因素，已成為各國科學(xué)家研究的重點(diǎn)。本論文以開發(fā)高導(dǎo)熱導(dǎo)電電極為目的，并應(yīng)用在能源器件中測試其性能。選用多孔金屬為集流體，組裝成電化學(xué)產(chǎn)氫和儲能的器件，并做了結(jié)構(gòu)表征和電化學(xué)性能分析，主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　1）用氫氣泡動態(tài)模板法制備了高導(dǎo)熱導(dǎo)電的三維多孔金屬電極，并對其形貌做了表征。研究表明，制備得到的三維多孔金屬電極不僅具有高的導(dǎo)熱導(dǎo)電性還具有孔隙發(fā)達(dá)、三維多孔互連的特點(diǎn)，這

3、些特點(diǎn)使其能夠成功應(yīng)用在電化學(xué)器件中。
　　2）首次合成N iCoP納米刺并原位生長在多孔鎳上制備成鎳基多孔鎳/N iCoP(Ni/porous Ni/NiCoP)電極，該電極在導(dǎo)熱導(dǎo)電和析氫方面都展示出優(yōu)異的性能。在10 mA cm-2的電流密度下，Ni/porous Ni/NiCoP電極的過電位為71mV，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于磷化前的鎳基多孔鎳/NiCo2O4（Ni/porous Ni/NiCo2O4）電極。在相同條件下，Ni/porou

4、s Ni/NiCoP電極的面積比電容為96 mF cm-2，是鎳基多孔鎳/NiCo2O4電極的8倍，同時是鎳基多孔鎳基底的48倍。結(jié)果表明，三維多孔的結(jié)構(gòu)可以有效提高電極的電化學(xué)性能和導(dǎo)熱導(dǎo)電性能。
　　3）首次制備了N iMoP納米刺和銅基多孔鎳集流體，在相同條件下與傳統(tǒng)涂覆工藝和采用鎳基為集流體的電極相比，不僅導(dǎo)熱導(dǎo)電性能有一個很大的提高而且在電化學(xué)性能方面也遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于后兩者電極。
　　4）為了進(jìn)一步將銅基多孔鎳集流體在實