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1.2.2 燃料电池的工作原理 7
1.3 氧还原催化剂研究现状 8
1.3.1贵金属氧还原催化剂 8
1.3.2非贵金属催化剂 9
1.3.3催化剂载体的研究现状 9
1.4 石墨烯 9
1.4.1 石墨烯的简介 9
1.4.2 氧化石墨烯的简介 9
1.4.3 石墨烯的优异性能 10
1.4.4 石墨烯的制备方法[19] 10
1.5 选题的意义与研究内容 11
第二章 石墨烯-CoFe2O4复合物的设计、制备及性能研究 12
2.1 实验试剂、材料及仪器 12
2.2 实验步骤 13
2.2.1 氧化石墨烯的制备 13
2.2.2 GPANI的制备 13
2.2.3 GPANI-CoFe2O4复合物的制备 13
2.2.4 NG- CoFe2O4复合物的制备 14
2.3 材料表征 14
2.3.1 X-射线衍射（XRD） 14
2.3.2 透射电镜（TEM） 14
2.3.3 检测电极的制备 14
2.3.4 电化学测试 14
2.4 结果分析与讨论 14
2.4.1 XRD分析 15
2.4.2 TEM分析 15
2.4.3 电化学分析 16
2.4.3.1 CV测试 16
2.4.3.2 交流阻抗 18
2.4.3.3 ORR测试 20
2.5 小结 21
第三章 石墨烯-NiCo2S4复合物的设计制备及性能研究 22
3.1 实验试剂，材料及仪器 22
3.2 实验步骤 23
3.3.1 氧化石墨烯的制备 23
3.3.2 GN-NiCo2S4复合物的制备 23
3.3 材料表征 23
3.3.1 X-射线衍射（XRD） 23
3.3.2 透射电镜(TEM) 23
3.3.3 检测电极的制备 23
3.3.4 电化学测试 23
3.4 结果分析与讨论 24
3.4.1 XRD分析 24
3.4.2 TEM分析 24
3.4.3 性能测试 25
3.4.3.1 CV测试 25
3.4.3.2 交流阻抗测试 26
3.4.3.3 ORR测试 27
3.5 小结 29
第四章 结论 30
参考文献 31
致谢 33
第一章 绪论
1.1 引言
随着地球上各个国家的工业进程的不断加快，对能源的需求越来越大，而地球上的资源却不是无限的，并且一些能源的使用使得地球的环境越来越差。现在各个国家都在寻求清洁的能源，因为常用的石油能源即将枯竭并且对环境不友好，因此寻求清洁能源是当前科研人员研究的热点。科研人员普遍认为电能是一种清洁能源，但是开发高效的电池一直是研究的重点。
因此，进入21世纪后人们急切的寻求能够长期使用并且清洁的能源，而具有高效清洁优势的燃料电池得到了科学家的认可，成为研究的热点。
1.2 燃料电池
1.2.1 燃料电池的简介
燃料电池是近些年发展起来的新型发电在装置，通过电化学反应来进行能量转换。燃料电池与普通电池不同在于其对环境友好和高效的特性，因而吸引了大量的科研人员对其研究，科研人员普遍认为燃料电池将作为未来新能源的主要方式之一。
1.2.2 燃料电池的工作原理
燃料电池具有能量转换效率高，安静，对环境友好和可靠性高等优点。在燃料电池的体系中，其发电所需的燃料和活性物质贮存在燃料电池之外以便于添加燃料和活性物质，所以理论上来说燃料电池可以一直发电。燃料电池虽然结构和电极反应不尽相同，但是它们的工作原理都是基本相同的。燃料电池都存在电解质，阴极以及阳极。阳极存在的催化剂主要用来催化燃料气体发生氧化反应，给出自由电子，电子通过外电路由阳极运动到阴极，同时为外电路提供了电能[1]。阴极存在的催化剂是用来催化氧化物的，使其发生还原反应，获得电子并生成阴离子，而电池内生成的阳离子或阴离子通过电解质运动到另一个电极上，生成的反应产物排到电池外[2]。
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