单原子催化剂在质子交换膜燃料电池中的应用

综述了近些年来单原子催化剂的一些常用的制备方法和制备过程中提升催化剂活性所亟需解决的问题以及目前对单原子催化剂的研究分类,同时也介绍了单原子催化剂在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中的应用,包括氧气的电还原反应和有机小分子的电氧化反应以及对单原子催化剂的一些展望。     

直接甲醇燃料电池及系统模型研究进展

对直接甲醇燃料电池(DMFC)进行数学模拟,有利于进一步了解电池内部的物理化学过程,为优化电池结构,确定最优操作条件提供参考依据。综述了近几年DMFC数学模型的研究进展,介绍了DMFC的一维、二维和三维单电池模型,电池组和系统的模型,并分析了直接甲醇燃料电池建模的发展方向。     

直接液流燃料电池的制备、活化及性能

采用热压方法制备阳极半膜电极（AHME）用于直接液流氧化还原燃料电池（DLRFC）单体中,研究了热压过程的条件参数对AHME性能的影响。为了使组装后的DLRFC达到最佳性能,采用高温水、恒电流放电以及变电流放电3种方式对其进行活化,研究了恒电流活化过程中活化条件对DLRFC电化学性能的影响。结果表明,最适宜热压条件是120 ℃,以200 kg/cm²的热压压力保压120 s左右。对于DLRFC单体而言,采用放电活化的方式优于高温水活化。恒电流活化方式中的最适宜活化时间、活化温度和活化电流密度分别是3 h、60 ℃和20 mA/cm²。     

高能量锂离子电池硅基负极黏结剂研究进展北大核心CSCD

硅材料具有较高的理论容量,被视为发展高能量锂离子电池的重要材料之一。但是硅在充放电循环中体积变化较大,会导致负极材料粉化,严重影响电池的电化学性能。黏结剂作为电极的重要组成部分,对于稳定负极结构,改善电池性能具有重要作用。总结归纳了合成类聚合物、生物类聚合物等硅基负极黏结剂的研究进展,合成类聚合物主要包括聚丙烯酸类、聚偏二氟乙烯类以及导电类黏结剂,生物类聚合物主要包括羧甲基纤维素类、海藻酸钠类以及其他生物类黏结剂。分析了选择硅基负极黏结剂的条件,包括要有极性官能团、具有一定的弹性和机械强度、化学稳定性高、最好具有一定的导电性等。极性基团可以与硅表面的羟基形成氢键,增强材料之间的黏结性能,为了更好地制约硅的体积膨胀,可以对其进行改性,使其具有一定的弹性和自愈能力;也可以选择一些导电物质,使黏结剂本身具有导电性能,可以提高电极内部导电网络的稳定性并提高活性物质的含量等。本文也为黏结剂的选择和发展提供了思路。     

电解加工的辅助阴极设计

根据电解加工的成形理论设计辅助阴极工具的形状,应用有限元法求解拉普拉斯方程的反边界问题,设计出阴极的形状曲线.通过阳极边界电场强度的分析与对比,进一步验证所设计的阴极形状,评价阴极的设计精度.应用Matlab编程求解辅助阴极工具的外形曲线,并用ANSYS软件分析和验证电场的分布.研究结果表明,该阴极设计方法可行,设计计算误差较小,可以快速准确地设计出复杂的阴极形状.     

锂-二氧化锰电池正极制备工艺的研究

在锂-二氧化锰电池中,电极的制备工艺对提高电极的电性能有着重要影响。采用涂布法,正极活性物质要求粒度D50<20μm,获得的电极成型性好,电极厚度可减小到200μm以下。采用涂布法制备的电极比压膜法制备的电极在电性能上最大输出功率提高1倍以上,电极活性物质在较大电流放电情况下利用率提高约30%。     

锂-二氧化锰电池的正极导电剂

在锂-二氧化锰电池中,选择五种导电剂材料进行粉末电阻率的测试,结果表明乙炔黑和炭黑(SP)的电阻率相近,在所选择的材料中较大;KS15和膨胀石墨的电阻率相近,在320μΩ·m左右;而气相生长碳纤维(VGCF)是所有材料中电阻率最小的,仅为0.6μΩ·m.以乙炔黑为主导电剂,采用石墨类导电剂(KS15)与之混合的放电容量大.以气相生长碳纤维和SP混合作为导电剂的电极,在0.2 mA/cm2条件下的放电性能略高于采用乙炔黑 膨胀石墨作为混合导电剂的电极,其中放电电压平台高60 mV左右.放电时间增加了9.12 h.而在5 mA/cm2条件下放电性能则明显提高,放电电压平台比采用乙炔黑 膨胀石墨作为混合导电剂的电极提高了100 mV左右,而且放电时间延长约52%.     

碱性介质中甲醇在PdMnO_2/C上的电氧化行为

通过X射线衍射光谱法(XRD)、X射线光电子光谱法(XPS)、循环伏安(CV)及Tafel曲线等方法对PdMnO2/C催化剂及其在碱性介质中的甲醇电氧化反应进行了研究。研究结果表明:添加MnO2增强了催化剂在碱性介质中甲醇电氧化反应的催化活性。催化剂中引入MnO2可以使Pd的晶粒尺寸减小;并使Pd的表面出现大量的零价态金属(Pd0)和低价态氧化物(PdO)。但是PdMnO2/C催化剂上甲醇电氧化反应存在一个最佳反应浓度。     

镉离子对铅阳极电化学行为的影响

应用循环伏安方法研究了铅电极在不同镉离子浓度含量的硫酸溶液中的阳极氧化行为 ,采用SEM、XRD方法观测了铅阳极阳极氧化形成的硫酸铅晶粒大小及二氧化铅的结晶结构。结果表明 :溶液中的镉离子对铅转化为硫酸铅有较大影响 ,对二氧化铅的结晶结构及形貌无明显作用     

高能量密度水溶性有机液流电池的开发策略

水溶性有机液流电池自2014年出现后发展迅猛,特别是近些年来有机电活性物质的降解和二聚导致的容量衰减问题得到初步解决后,该类液流电池有望作为大规模储能系统的候选者。然而能量密度较低的问题限制了其商业化的进程。对此,主要从增大溶解度、提高电化学窗口和电子的得失数这3个方面详细介绍了5种提高水溶性有机液流电池能量密度的方法——分子结构剪裁、“interaction-mediating”策略的应用、采用聚合物电活性物质、“氧化还原靶向”原理和电极表面的改性,同时对进一步提高水溶性有机液流电池能量密度的策略进行了简要展望。