发泡剂对空气电池用阴极催化膜电性能的影响

采用KHCO_3、(NH_4)_2C_2O_4、偶氮二甲酰胺(AC)及K_2SO_4为发泡剂,PTFE为粘结剂制备了空气电池用阴极催化膜。采用差示扫描量热法DSC及热重分析TG对发泡剂进行热分析,采用扫描电镜观察了不同发泡剂制备的阴极膜的表面形貌,采用阴极极化曲线分析了发泡剂对阴极膜催化性能的影响。结果表明:发泡剂对空气电极催化活性有重要影响,且KHCO_3作为发泡剂制备的催化膜表现出最优的机械强度及电催化性能。     

掺杂SiO_2对PEMFC低湿度性能的影响

采用磺化SiO2/Nafion自增湿膜作为质子交换膜,采用掺杂了纳米SiO2或经过磺化处理的SiO2的催化层作为阴极催化层,考察了饱和增湿条件下由自制质子交换膜和阴极催化层组成样品的接触角和质子电导率。在饱和增湿进气条件下考察了其对电池性能,电化学特性的影响,同时降低进气湿度,考察电池性能变化。结果表明,掺杂SiO2提高了催化层的亲水性;掺入纳米SiO2降低了阴极催化层的质子电导率,而掺入磺化SiO2提高了其质子电导率。在饱和增湿进气时,采用磺化SiO2/Nafion自增湿膜大幅地降低了电池的欧姆电阻。采用自增湿膜同时阴极催化层内掺入纳米SiO2降低了电池性能,而掺杂磺化SiO2电池性能有所提高。在干气进气条件下,不论是单独采用磺化SiO2/Nafion复合膜还是在阴极催化层加入纳米SiO2或者磺化处理过的SiO2,电池性能均有所提高。     

加湿度对薄型质子交换膜膜电极性能的影响

采用不同厚度(15和25 mm)的质子交换膜制备了两种膜电极,并研究了加湿条件对其性能的影响。测试条件为:电池温度65℃,背压H2/Air:100 k P a/100 k P a,气体流量H2/Air:1.5/2.5。结果表明:在阳极加湿度为80%、阴极加湿度为100%时,15 mm质子交换膜制备的膜电极性能远高于25 mm质子交换膜制备的膜电极。但对于15 mm质子交换膜制备的膜电极,降低阴阳极的加湿度可以进一步提高其性能,在高电流密度下,阳极20%加湿和阴极低加湿(30%)的情况下,电池性能最好。且水管理对电池性能的影响,主要取决于阴极的加湿情况。     

高温浸渍法PBI/H3PO4复合膜特性及电池性能研究

以国产3,3’-二氨基联苯胺和间苯二甲酸为单体,合成了具有良好溶解性的聚苯并咪唑(PBI)树脂.通过红外和核磁共振表征证实了聚苯并咪唑的结构.溶液浇铸法制备了PBI膜,并利用高温浸渍法制备了PBI/H3PO4复合膜,考察了浸渍温度对膜特性的影响.相对于室温浸泡,高温浸泡磷酸降低了复合膜的初始水含量,有利于提高膜中酸含量,从而提高电池性能.采用PBI作为粘结剂、聚偏氟乙烯(PVDF)作为憎水剂、Pt/C为催化剂制备了催化层,通过优化催化层中各组分配比制备了膜电极,并采用无增湿氢气和氧气对膜电极性能进行了测试,在表压0.2 MPa、150℃的条件下,电池最大功率密度达到1.537 W/cm2.     

聚苯胺/Co3O4的电化学催化性能的研究

采用液相共沉淀法合成Co3O4,再采用化学聚合法合成聚苯胺(PANI),然后通过快速研磨混合制备聚苯胺/Co3O4材料作为H2O2的阴极还原催化剂。并利用X射线衍射和扫描电镜分析其结构和表面形貌,利用电势线性扫描和计时电流法测定其对H2O2在碱性KOH电解液中的还原的电催化性能。结果表明:在3 mol/L KOH电解液中,当H2O2浓度为0.4 mol/L时,聚苯胺/Co3O4材料对H2O2的阴极还原具有较好的催化性能,当用20%(质量百分比)PANI掺杂时,在-0.34 V时极限还原电流密度达-111.3 mA/cm2,且材料电化学稳定性较好。     

管状空气自呼吸直接甲醇燃料电池的研制

制备了一种新型的直接甲醇燃料电池,即管状空气自呼吸直接甲醇燃料电池,采用弯曲热压法制备出管状膜电极。将管状膜电极固定在一个具有导电性能的多孔管上,制作出管状空气自呼吸直接甲醇燃料电池。燃料的供给根据使用目的不同,既可以用泵连续输送,作为固定电源,也可以采用间歇式补充甲醇溶液,作为便携式电源。同时对影响电池性能的因素,如阴极催化剂的用量,甲醇的浓度和甲醇的温度等进行了考察。阴极表面催化剂的用量可以显著地影响电池的功率密度,甲醇溶液的温度也是影响电池性能的一个关键因素。在阳极催化剂的用量为2mg/cm2Pt-Ru,阴极催化剂用量为3mg/cm2Pt,甲醇溶液浓度为4mol/L,温度为80℃时,采用空气自呼吸方式,电池的功率密度达到10mW/cm2。在管的内部一次加入4mol/L的甲醇溶液,在没有任何外围设备时,常温常压下工作,一个10cm2的管状空气自呼吸直接甲醇燃料电池可以稳定提供40mW功率的时间超过5h。     

直接甲醇燃料电池性能研究

研究了聚合物电解质膜直接甲醇燃料电池性能。 2 0 %Pt -10 %Ru/C和 2 0 %Pt/C分别作为甲醇氧化和氧还原催化剂。通过改变甲醇阳极催化层中Nafion与PTFE的含量研究了电池的电流 -电压特性。结果表明 ,催化层中Nafion含量的影响对电池性能至关重要 ,而PTFE的影响则较小。研究得出催化层中Nafion的最佳含量为 7%。通过在电极表面刷一层Nafion溶液 ,明显提高了电池性能。在低Pt载量条件下 ,即阳极Pt含量 0 .6mg/cm2 ,阴极Pt含量 1.1mg/cm2 ,阴极空气近大气压条件下 ,t =60℃ ,甲醇浓度 1mol/L时 ,单电池开路电压为 0 .6V左右 ,0 .4V时电流密度为 3 0mA/cm2 ,0 .2V时电流密度为 10 6mA/cm2 。甲醇阳极催化层表面的扫描电镜 (SEM )观察表明催化层中Nafion含量不同 ,电极结构不同。     

泡沫镍基体过氧化氢催化阴极

对多种采用泡沫镍为基体的H2O2催化阴极性能进行了比较.详细地阐述了各种催化剂在碱性溶液中对H2O2的催化分解情况,采用线性伏安法对它们的催化还原性能进行了定性的分析.并通过扫描电子显微镜法(SEM)、电感耦合等离子体光谱分析法(ICP)等方法研究了不同载量Au对催化性能的影响.     

催化层与扩散层热压结合对DMFCs性能的影响

通过压汞法(MIP),交流阻抗法(EIS)研究了催化层和扩散层之间的结合条件对直接甲醇燃料电池(DMFCs)性能和稳定性的影响.结果表明,将采用转压法制备的膜电极与扩散层热压结合可以优化阴极扩散层的孔径结构,形成有利于水从阴极到阳极传输的返水结构,降低了传质阻抗,改善了在常压低化学计量比空气进料条件下阴极容易水淹的问题,显著提高了DMFCs单电池的性能和稳定性.     

水热法制备质子交换膜燃料电池阴极Pt/C催化剂

采用硫代乙酰胺(TAA)为沉淀剂,水热法合成40%Pt/C质子交换膜燃料电池阴极催化剂,通过X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)考察了Pt/C催化剂的物理性能,并利用循环伏安法(CV)分析了催化剂的电化学活性,采用旋转圆盘电极(RDE)评价了催化剂的氧还原催化活性。实验表明水热硫化物沉淀法合成催化剂受反应pH值、氯铂酸与沉淀剂硫代乙酰胺的配比、H2热处理等制备条件的影响,制得的Pt/C催化剂粒径小(平均粒径3nm左右)并且分布均匀,催化性能较好。     

V_2O_5发泡材料的制备及电化学性能

以五氧化二钒(V_2O_5)为原料,采用熔融冷却法制备V_2O_5干凝胶;以有机胺为插层物及结构导向剂,制备具有层状结构的V_2O_5材料。通过XRD、SEM和BET测试,对V_2O_5原料、干凝胶和发泡材料进行分析;通过循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等方法对电化学性能进行研究,在m(V_2O_5)∶m(C16H35N)∶m(H2O2)=1∶2∶50条件下制备的V_2O_5发泡材料,电化学性能最佳,在1 mol/L Na_2SO_4溶液中以0.2 A/g的电流在-0.2~0.8 V充放电,充电比电容为170.3 F/g。     

碳纳米管对复合型锂离子动力电池性能的影响

采用LiFePO_4、LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2和LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4作为复合正极材料,考察了添加碳纳米管作导电剂对电池性能的影响。研究结果表明:以LiFePO_4、LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2和LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4作为复合正极材料所制作的电池具有较好的安全性能,在正极片中添加碳纳米管作导电剂后可以提高电池的放电比容量,改善电池的低温性能和倍率充放电性能。添加碳纳米管作导电剂后的电池具有极佳的循环稳定性,3 C循环500周容量保持率为95.34%,循环1 000周容量保持率为90.09%。     

空气电极催化剂的掺杂改性

研究了在空气电极的催化层中添加其它化合物对锰系催化剂的影响,并在碱性介质中以金属铝为阳极组成碱性铝-空气电池,考察了电池的放电性能.实验结果表明,NiSO4和La2O3作为催化层的添加剂可以提高催化剂对氧气还原的催化活性,是空气电极较理想的添加剂,并通过正交实验得出高性能催化剂的最佳制备条件.     

Li_3V_2(PO_4)_3的制备及其电化学性能研究

以磷酸二氢锂为锂源和磷酸根源、五氧化二钒为钒源,硬脂酸为还原剂和表面活性剂,采用球磨加碳热还原法制备锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3/C复合材料。采用X射线衍射光谱法(XRD)对样品进行了物相分析,用扫描电子显微镜法(SEM)对样品形貌和粒径进行了表征,用恒流充放电蓝电测试仪对材料的电化学性能进行了测试。结果表明:烧结温度700℃时产品循环性能和倍率性能最佳。在3.0~4.3 V电压范围内,0.1 C、0.5 C下,首次放电比容量分别为115.2、108.7 mAh/g,循环50次、17次后容量保持率分别为96.7%、101.4%,呈现了良好的循环性能。     

Al包覆三元前驱体Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2的性能

根据非均匀成核理论,以Al_2(SO_4)_3为铝源、氨水为沉淀剂、草酸铵为络合剂,用湿法沉淀法在Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2颗粒表面形成一层包覆膜。草酸铵的加入,能改善Al(OH)_3易团聚、包覆颗粒之间易粘连的缺点,降低包覆对材料振实密度和粒度的影响。当草酸铵与硫酸铝物质的量比为3∶1时,可形成均匀致密的包覆层。当Al含量为1%时,形成壳状包覆结构;Al含量为0.5%和0.3%时,分别形成网状和点状包覆结构。     

钾盐对超临界水中水气转换反应的影响

讨论了生物质中钾盐对水气转换反应过程的影响,研究了不同工艺条件下单一钾盐或混合钾盐对超临界水中水气转换的影响。结果表明:超临界水中水气转换的气体产物为H2、CO和CO2;所研究的钾盐均能显著提高H2产率,且KHCO3的影响程度最强;提高反应温度、延长反应停留时间均能促进H2的生成,增大反应压力和增加K+浓度对H2产率的影响则比较复杂;钾盐对水气转换的影响可能是通过以草酸氢盐和甲酸盐为中间产物的机理进行。     

模板介孔炭在高电压超级电容器的应用研究

以柠檬酸镁/沥青混合物为前驱体,通过模板炭化法制备介孔炭材料。通过调节柠檬酸镁与沥青的比例制备出不同孔径结构的炭材料,并以其作为电极材料,以1.7 mol/L 1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐/碳酸丙烯酯(Emim-TFSI/PC)电解液组装双电层电容器。通过循环伏安、恒流充放电、交流阻抗测试其在不同电压下的电化学性能。实验表明,柠檬酸镁/沥青比例为6∶4时,制备出的介孔炭材料的电化学性能表现优异,扫描电压区间为0~3.5 V时,仍表现为良好的双电层电容性能,充放电电压为3.2 V时,质量比电容达100 F/g。     

二次煅烧制备LiFePO4/C正极材料及其性能研究

通过高温固相还原FePO4.2 H2O的方法制备橄榄石结构的LiFePO4正极材料,分别采用蔗糖和Fe粉为还原剂,在二次煅烧的工艺下考察不同温度及煅烧时间等因素对材料电化学性能的影响,得出最佳工艺组合。结果表明Fe粉为还原剂性能优越,在700℃煅烧8 h得到的样品最佳,X射线衍射光谱法(XRD)和扫描探针显微镜(SEM)的测试也显示在该工艺下合成样品具有较好的晶体结构。同时两种方法合成的样品在0.05 C时的最大放电比容量分别达到152 mAh/g和156 mAh/g,且具有良好的循环稳定性。     

草酸共沉淀法合成的LiNi0.5Mn1.5O4的性能

以LiOH H2O、Ni(CH3COO)2 4H2O和Mn(CH3COO)2 4H2O为原料,H2C2O4 H2O为沉淀剂,NH3 H2O为络合剂,通过草酸共沉淀法合成了正极材料LiNi0.5Mn1.5O4。分析了煅烧温度、煅烧时间及锂过量对产物性能的影响。在850℃下煅烧16h,锂过量10%合成的产物,具有立方尖晶石结构、规则的八面体晶形,0.1C首次放电比容量为133.0mAh/g,第30次循环时仍有129.0mAh/g,放电平台为4.7V,4V放电平台几乎消失。     

负极材料Li4Ti5O12的改性及其电化学性能的研究

以CH3COOLi·2 H2O和Ti(OC4H9)4为原料,C6H15NO3为络合剂,CH3CH2OH为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备Li4Ti5O12材料,并且复合掺杂Mg、Mn、Ni、Co四种金属。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜、电化学阻抗(EIS)分析研究了材料的结构、形貌和电化学性能。结果表明:掺杂Mn、Mg两种金属的Li4-x MgxTi5-yMnyO12材料,其中x=0.02,y=0.02时所制备的Li3.98Mg0.02Ti4.98Mn0.02O12样品,具有良好的电化学性能。在1～2.5V进行充放电,0.1C时,首次放电容量达到154.7 mAh/g。在0.2C、0.5C、1.0C下循环20次后,稳定在107.2、99.3、73.9 mAh/g。再次进行0.1C充放电时,放电比容量为110.8 mAh/g,容量保持率为75%。掺杂金属改善了Li4Ti5O12材料的导电性,提高了该材料的倍率性能以及循环性能。