炭黑对锌空气电池空气扩散电极电性能的影响

为了研究炭黑对锌空气电池空气扩散电极电性能的影响,选用不同种类的炭黑作为锌空气电池空气扩散电极的导电剂,采用辊压法制备出空气扩散电极,测试了空气扩散电极的含液率、极化曲线、使用寿命和所得AA型锌空气电池样品的放电容量,还利用扫描电镜(SEM)对空气扩散电极催化层的表观形貌进行了观察。研究结果表明,Shawinigan Black AB 50炭黑的疏水性最好,所得空气扩散电极的含液率最低、电性能最好、使用寿命最长,所制AA型锌空气电池样品的放电容量可达4.6 Ah。     

造孔剂对PEMFC膜电极性能的影响

在质子交换膜燃料电池(PEMFC)膜电极的催化层中加入造孔剂以减小气体反应物的扩散传质阻力。提出了两种新型造孔剂,分别为低分解温度的NH_4HCO_3和高溶解度的(NH_4)_2SO_4。实验结果表明,加入适量的造孔剂NH_4HCO_3,可使膜电极在H2-空气条件下的输出功率获得显著提高;加入适量的造孔剂(NH_4)_2SO_4,可使膜电极大电流工作时的性能得到明显改善。环境扫描电镜(ESEM)的测试结果表明,造孔剂的加入使膜电极催化层的孔结构得到优化,更有利于传质过程的顺利进行和提高催化剂Pt的利用率。     

空气电极摆放方式对锌空气电池性能的影响

对比相同的空气电极在同样的锌空电池系统中采用不同摆放方式后产生的不同的放电特性,分析空气电极的摆放方式对电池放电性能的影响,进而分析锌空电池反应界面的特征。实验结果表明:随着空气电极暴露于空气中面积的增加,锌空电池的功率逐渐增加,锌空电池放电功率与空气电极暴露面积成非正比线性关系。进一步的实验表明:当空气电极全部被水淹时,反应效率为零;锌空电池的空气电极反应区域是暴露于空气中的部分,水淹部分不参加反应。水线位置的反应效率最大,占总功率的80%以上,并且电池的反应功率随着电极暴露于空气中面积的增大而增大,这是由于在水线位置氧气分子可以迅速地得到电解质中的电子。     

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.     

锌空电池空气电极材料分布及连通性图像处理

为更详尽地解释电极内部发生的导电过程、电解液浸入过程和化学催化过程,使用数字图像相关的方法对电极内部各成分的分布情况进行模拟,使电极内部各材料的分布与连通性直观可见,以帮助设计具有不同优势的空气电极,并在导电性、浸液量与催化性能方面进行验证。电极的导电性随着石墨所占比例的增加而增强;电极的吸液能力随着活性炭含量的增加而增强。当石墨、乙炔黑、活性炭与Mn O2的质量比为1∶1∶4∶2时,Mn O2有最合适的催化区域。     

空气电极氧还原催化剂的研究

锌空气电池因其具有性能稳定、比能量高、放电电流大、原材料来源广泛、成本低廉等优点一直受到广泛重视.空气电极作为锌空气电池中的一部分,在锌电极的研究几乎进入停滞阶段的现在,已成为决定整个锌空气电池性能的关键,因此有必要对其进行深入的研究.利用共沉淀和溶胶凝胶法合成了两类催化剂,分析了其X射线衍射谱图,初步研究了其对氧阴极还原的极化曲线,研究结果表明:在两类催化剂中,n(Ni):n(Mn)为2:8的催化剂为最佳的共沉淀法制备的催化剂,LaNi0.5Mn0.5O3为溶胶凝胶法制备的B位Ni、Mn掺杂的最佳催化剂.     

氧电极气体扩散层的研究

研究了不同含量PTFE对氧电极气体扩散层性能的影响;分别以丙三醇、Na2SO4、草酸铵、ZnO作为造孔剂,研究了不同造孔剂及含量对氧电极性能的影响;选用镍网做导电骨架,采取催化层/集流体/气体扩散层的排布方式,以纯铝为阳极,4 mol/L KOH溶液为电解液,将空气电极与铝阳极组装成电池,考察电池的性能,并通过扫描电镜(SEM)研究气体扩散层的表面形态。研究结果表明:当扩散层中PTFE的含量为60%,选用草酸铵为造孔剂,草酸铵与载体的质量比为3∶1时,电极内部的空气传导阻力小,整个氧电极的性能最佳。     

碳的孔分布对锂空气电池空气电极性能影响

碳的微观结构是限制锂空气电池空气电极性能的重要因素.选用五种具有不同微观结构参数的碳材料分别制备了空气电极,并测试了相应电池的放电比容量,采用扫描电镜对放电前后空气电极的表理形貌进行了观察,研究探讨了碳的微观结构对于空气电极放电性能的影响.结果表明,碳的孔分布是影响空气电极的重要因素,由具有相对最优孔径分布的碳材料制备的空气电极表现出相对最佳的电性能.     

空气电极催化层中导电炭材料的研究(1)

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PrintexXE2-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.     

锌膏增稠剂对锌电极及锌-空气电池性能的影响

为了改善锌电极及锌-空气电池的性能,通过对比试验分析了羧甲基纤维素钠(CMC)和聚丙烯酸钠(PAAS)对锌电极电化学性能以及锌-空气电池放电性能的影响。结果表明:采用CMC与PAAS以一定比例混合用作锌膏增稠剂,使锌膏具有良好的电化学性能和电池放电性能。所装配的AA型锌-空气电池采用10Ω恒阻连续放电方式进行放电,终止电压为0.9V,电池的放电时间达到39h以上,在1.235V左右有一个平坦的放电平台,锌粉的利用率为83.1%,电池的放电容量达到4770mAh。     

利用小孔扩散规律研究气体扩散电极结构

分析了气体扩散电极在燃料电池发展中的重要性。利用小孔扩散规律中液体通过气孔的蒸腾与气体通过多孔电极参与电化学反应中相似之处,提出按照植物叶片上的小孔扩散规则来设计气体扩散电极的结构;通过简单的对比实验证实该研究思路的正确性,并设计了可行的研究方法。该研究方向的提出有利于多角度全面开展对气体扩散电极的研究,并促进生物学与物理化学渗流学科的交叉。     

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。     

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。     

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。     

空气电极对锂空气电池放电性能的影响

研究了GNSs(石墨烯)、Super P炭黑、VGCF(气相沉积碳纤维)等三种具有不同形貌的碳基材料对锂空气电池放电容量的影响,并以Super P炭黑为碳基材料,分别考察了碳负载量和粘结剂含量对锂空气电池放电性能的影响。为了进一步研究限制锂空气电池放电性能的因素,采用水热法合成了具有高比表面积的空心刺球状α-MnO2,制备了SuperP/α-MnO2/PVDF复合空气电极,考察了锂空气电池放电过程中的速率控制步骤。     

碱性方形锌空电池的研制

介绍了碱性方形锌空电池的空气电极、锌电极的制作以及电池的组装工艺;阐述了在不同电流、温度、湿度条件下和电池贮存不同时间后电池的性能。