Ni-Co /MoS2复合电沉积行为及析氢性能研究

为提高Ni-Co合金的电催化析氢活性,在制备过程中加入MoS_2粒子。采用循环伏安与计时电流法研究了Ni-Co/MoS_2复合电极在柠檬酸钠体系电解液中的电沉积行为;通过阴极极化曲线与电化学交流阻抗考察了复合电极在碱性环境下的电催化析氢性能。结果表明,MoS_2颗粒加入电解液后,吸附于电极表面,改变了电极表面的活性位点,成核弛豫时间减少,成核速率提高,形核过程完全转变为三维瞬时成核。当电位小于-1.0V时,MoS_2颗粒促进了Ni-Co的电化学还原。当电位大于-1.0V时,MoS_2颗粒抑制Ni-Co的电化学还原。Ni-Co/MoS_2复合电极表面粗糙多孔,有大的比表面积,与Ni-Co电极相比,Ni-Co/MoS_2复合电极析氢催化性能更高。     

氢氧化镁对Ni(Ⅱ)吸附机理和动力学

本文研究了氢氧化镁对Ni(Ⅱ)的吸附热力学和动力学特性.结果表明:氢氧化镁对镍离子具有较强的吸附能力,Ni(Ⅱ)初始浓度在100～800mg/L范围内,吸附等温线符合Langmuir模式,饱和吸附量为294.1mg/g;双常数速率方程和抛物线模型较好地表征了氩氧化镁吸附Ni(Ⅱ)的动力学特性.动态吸附实验表明.对于100mg/L和200mg/L含镍废水,吸附量分别为118.9mg/g、130.6mg/g.吸附刺用浓氨水进行解吸.解吸率迭90%6以上.     

激光选区熔化制备梯度多孔镍电极及其电解水制氢性能

镍是目前应用最广泛的碱式电解水制氢电极材料之一。对镍电极进行多孔化处理,可有效提高其析氢效率并降低制氢能耗。然而,现有报道仅研究了孔隙率、平均孔径等对电极析氢性能的影响,缺乏针对梯度多孔电极孔隙尺寸和分布等影响的研究。为此,设计了4组具有不同孔隙尺寸和排布方式的多孔电极模型,并且采用激光选区熔化技术制备高精度成型电极样品,表征了样品的表面形貌、截面微观组织、电化学性能及稳定性,深入分析和研究了样品的析氢性能。结果表明,4组样品均呈现出粗糙微观表面,为析氢反应提供更多的活性位点。所有样品均表现出优异的电解稳定性,经测试后未见明显的性能衰减。梯度多孔结构有利于气液传质,减小气泡层电阻,降低析氢过电位。当电流密度为10 mA?cm^-2时,梯度多孔样品的析氢过电位虽仅为406 mV,但气液传质效果较差,而气泡层电阻较大的均匀多孔样品的析氢过电位却高达766 mV。梯度多孔结构的构筑可显著提高镍电极的析氢动力学特性,梯度多孔样品的Tafel斜率最低为129 mV?dec^-1,明显低于均匀多孔电极的Tafel斜率168和211 mV?dec^-1。析氢过程受Volmer步骤控制,尽管镍电极析氢动力学特性得到提升,但并未改变镍电极的析氢机理,所有样品的Tafel斜率均高于120 mV?dec^-1。因此,引入梯度多孔结构可有效降低镍电极材料的析氢过电位,提升析氢性能。本研究为镍电极的结构优化设计及析氢性能的提升,提供了新思路。     

煤体电阻率随吸附/解吸瓦斯变化特性实验

通过利用高精度电阻测试实验装置,对煤样在连续吸附/解吸与等体积吸附/解吸条件下的电阻值变化规律分别进行测定,以研究吸附/解吸瓦斯对煤体电阻率的影响。研究结果表明:吸附/解吸瓦斯对煤体电阻率具有明显的影响,且煤样在连续吸附/解吸与等体积吸附/解吸条件下呈现出相同的规律,即:在吸附瓦斯过程中,煤体电阻率随着瓦斯吸附量先逐渐减小,后趋于平稳;而在瓦斯解吸过程中,煤体电阻率与煤中瓦斯含量呈线性关系。不同吸附方式下,对比同一瓦斯含量对应的电阻率,可以发现等体积吸附实验电阻率改变较连续吸附实验明显,且等体积解吸结束时,煤体电阻率距离原始值较远。     

含水率对不同宏观煤岩类型甲烷吸附/解吸特征的影响

为研究低阶煤中含水率对不同宏观煤岩类型甲烷吸附/解吸的影响,采集大佛寺井田延安组4号煤样品并分离光亮煤与暗淡煤样品,分别采用液氮吸附、扫描电镜、接触角测定以及等温吸附/解吸等试验手段,分析煤样的物质组成、孔隙结构特征、润湿性特征、吸附/解吸等特征;并基于等量吸附热、表面自由能等热力学参数计算结果,从能量角度分析低阶煤中不同宏观煤岩类型的润湿性对甲烷吸附/解吸特征的影响。结果表明:①光亮煤的灰分、水分及氢、氧、氮元素含量低于暗淡煤,而挥发分及碳、硫元素含量高于暗淡煤;光亮煤的表面结构相对简单,接触角为56.3°,暗淡煤的接触角为51.7°,光亮煤的润湿性较暗淡煤差;②升压阶段,空气干燥基煤样的等量吸附热值大于平衡水煤样,且光亮煤的等量吸附热大于暗淡煤;降压阶段,平衡水煤样的等量吸附热小于空气干燥基煤样,暗淡煤的等量吸附热大于光亮煤。此外,无论光亮煤还是暗淡煤,降压阶段的等量吸附热均大于升压阶段的等量吸附热,表明甲烷解吸还需要从外界环境中吸收更多的能量,且降压不能促使甲烷完全解吸,甲烷解吸存在滞后性,本质是吸附和解吸过程能量的差异;③水分子易与煤基质表面断裂的化学键及煤基质内部的亲水性官能团结合,在一定程度上降低了煤的表面自由能,使甲烷-煤吸附系统达到平衡状态所释放的热量更少,并且,水与煤的分子作用力强于甲烷,可以占据煤表面的有效吸附位,使煤吸附甲烷能力变弱。研究结果可为区内后续煤层气高效开发工作提供理论依据。     

含氰金废液中微量金的测定

本文研究了353E大孔双官能团阴离子交换树脂对金的吸附性能,以及银、铜、锌、镍、铁在树脂上的吸附性能,并对金的富集分离条件进行了选择。在pH10以上的氰化介质中,令以Au(CN)_2~-络阴离子吸附在353E脂树上,用0.1mol/L盐酸-3％的硫脲溶液解吸时,金很容易被洗脱,解吸后的金(Ⅰ)可直接进行原子吸收测定。对于0.02—0.5μg/ml Au的试样,相对标准偏差优于±5％,金的回收率为97—101％。方法用于含氰废水中微量金的测定,获得满意结果。     

脱镍硅渣的理化特性及调湿与甲醛吸附性能

脱镍硅渣是红土镍矿经酸浸法提取镍及其它金属后剩余的固体废弃物。本文研究了国内进口的印尼红土镍矿脱镍硅渣的理化特性及调湿与甲醛吸附性能。结果表明,红土镍矿脱镍硅渣的主要矿物成分为非晶质二氧化硅,化学成分除氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁等外,还含有少量的重金属;多孔结构,孔径主要为介孔,平均孔径7.661 nm,孔体积0.18 cm3/g,比表面积84.196 m2/g;具有良好吸/放湿性能和甲醛吸附性能;可以用于开发高性能调湿和空气净化材料。      

水热氢还原制备高包覆率镍包石墨

镍基固体自润滑材料具有良好的高温性能,镍石墨自润滑材料作为镍基固体自润滑材料受到广泛关注。通过水热氢还原工艺制备表面包覆率高达90%以上的镍包石墨,为金属-镍包石墨自润滑复合材料的制备提供物质基础。     

含MoS2镍基复合材料摩擦磨损性能的研究

对用粉末冶金法制备的含MoS2镍基合金的摩擦磨损性能进行了研究, 并探讨了其减摩机理. 研究结果表明,MoS2 质量分数为6%的镍基合金,可在摩擦表面形成起润滑作用的含硫化合物的复合膜,此时材料表现出较好的摩擦磨损综合性能.     

基于密度泛函理论的含CO32-缺陷白云石表面性质研究

采用密度泛函理论(DFT)计算,研究了磷酸根离子/油酸根离子在白云石(104)表面CO₃^2-缺陷处的吸附。结果表明,白云石溶解产生CO₃^2-缺陷导致表面金属原子活性增强,有利于阴离子与矿物表面相互作用。H₂PO₄^-在理想白云石表面、缺陷白云石表面与钙原子的吸附能分别为-183.30 kJ/mol、-561.24 kJ/mol。态密度计算结果表明,H₂PO₄^-与缺陷白云石表面钙原子吸附后,相邻镁原子仍具有较强活性,油酸根离子在理想白云石表面、缺陷白云石表面与镁原子的吸附能分别为-52.29 kJ/mol、-489.43 kJ/mol。磷酸和油酸离子可以共同吸附在白云石表面,导致白云石上浮。     

硅掺杂对贮氢电极合金Ml（Ni,Co,Mn,Ti）5电化学性能的影响

针对混合稀土金属中含有不定量的硅杂质及贮氢电极合金在熔炼过程中容易混入硅杂质的特点，通过在Ｍｌ（Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｔｉ）５合金中人为地添加不同量硅的方法，系统地研究了硅掺杂对贮氢电极合金Ｍｌ（Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｔｉ）５电化学性能的影响。结果表明，硅掺杂量增加，会降低合金的放电容量；随着硅掺杂量的增加，合金的活化性能降低；当硅掺杂量从０增至０．１５时，合金的循环稳定性逐渐提高，但当硅掺杂量进一步增加时，循环稳定性逐渐降低。     

La-Mg-Ni系储氢合金储氢性能研究

采用快淬法制备了不同镁含量的La-Mg-Ni系储氢合金,并研究了La-Mg-Ni系储氢合金的储氢特性.结果表明,La-Mg-Ni系储氢合金主要由LaNi5和LaNi3两相组成;随着镁含量的增加,储氢合金的吸放氢平台压力降低,吸氢量提高;与化学计量比储氢合金相比,非化学计量比的储氢合金平台压力提高;在1173 K热处理4...     

镁基储氢材料的改性研究

镁基储氢材料因其储氢量大、成本低廉等而被认为是最有前途的固态储氢材料之一。然而其过慢的吸放氢速率和过高的吸放氢温度限制了它的应用。元素取代和纳米复合是改善镁基储氢材料性能的重要方法。本文对镁基储氢材料的改性方法进行了综述,并对其发展趋势进行了展望。     

Metal hydride air conditioner

The relationship among the hydrogen storage properties, cycling characteristics and thermal parameters of the metal hydride air conditioning systems was investigated. Based on a new alloy selection model, three pairs of hydrogen storage alloys, LaNi4.4 Mn0.26 Al0.34 / La0.6 Nd0.4 Ni4.8 Mn0.2 Cu0. 1, LaNi4.61Mn0. 26 Al0.13/La0.6 Nd0.4 Ni4.8 Mn0.2 Cu0. 1 and LaNi4.61 Mn0.26 Al0.13/La0.6 Y0.4 Ni4.8 Mn0. 2, were selected as the working materials for the metal hydride air conditioning system. Studies on the factors affecting the COP of the system showed that higher COP and available hydrogen content need the proper operating temperature and cycling time,large hydrogen storage capacity, flat plateau and small hysterisis of hydrogen alloys, proper original input hydrogen content and mass ratio of the pair of alloys. It also needs small conditioning system was established by using LaNi4.61 Mn0.26 Al0. 13/La0.6 Y0.4 Ni4.8 Mn0.2 alloys as the working materials, which showed that under the operating temperature of 180℃/40℃, a low temperature of 13℃ was reached, with COP =0.38 and Wnet =0.09 kW/kg.     

酞菁铁对新型La-Mg-Ni基储氢合金电化学性能的影响Effect of Phthalocyanine Iron on Electrochemical Properties of the New La-Mg-Ni-based Hydrogen Storage Alloy 王新颖 黄红霞* 谢文强

为提高La-Mg-Ni基储氢合金La0.73Ce0.18Mg0.09Ni3.20Al0.21Mn0.10Co0.60在Ni/MH二次电池中的电化学性能,将合成的酞菁铁作为添加剂添到合金中,考察不同含量的酞菁铁对La-Mg-Ni基储氢合金电化学性能的影响。通过分析紫外和红外图谱,可知合成出目标产物酞菁铁。添加酞菁铁后,合金的相结构没有变化。将不同含量的酞菁铁加入到储氢合金后,合金的最大放电容量变化不大,循环50次后的放电容量保持率从62.6%提高到75.3%。合金电极的交换电流密度I0、极限电流密度IL均有较大幅度增加,抗腐蚀性能也有提高。表明酞菁铁有效改善了储氢合金电极的综合电化学性能。     

纳米Cu粉对储氢合金电极电化学性能的影响

以直流电弧等离子法制备纳米Cu粉,对比分析了不同质量的纳米Cu粉取代Ni粉作为导电剂对储氢电池负极材料AB5型储氢合金电极电化学性能的影响。结果表明,制备的Cu粉为近球形颗粒,中粒径为150nm。采用纳米Cu粉取代Ni粉作为导电剂后,可以显著改善储氢合金负极的充放电性能和高倍率性能,在1800mA/h的放电电流密度下,以纳米铜粉替代50wt%的Ni粉作为导电剂,高倍率从7.65%提高至44.18%。线性极化和循环伏安测试表明,纳米Cu粉的电催化活性不如Ni粉,但可以显著提高合金电极的导电性,改善动力学性能。     

容量法材料吸放氢性能测试技术研究进展

固态储氢材料储氢是通过化学反应或物理吸附将氢气存储于材料中,被认为是最有发展前景的一种氢气存储方式,相应的材料吸放氢性能研究是被广泛关注的热点问题。概述容量法材料吸放氢性能测试系统的原理,总结改善测量精度的各种实验技术,对各种技术的特点和不足进行了比较,并对新技术的发展趋势进行了展望。     

大佛寺4号煤等量吸附热分析

为探讨低阶煤煤层气吸附/解吸特征,对大佛寺4号煤进行多温度点的空气干燥基煤样和平衡水样吸附/解吸实验。根据实验结果绘制等量吸附线,由Clausius-Clapeyron方程计算得到升压（吸附）与降压（解吸）过程的吸附热。计算结果表明:平衡水煤样的等量吸附热小于空气干燥基煤样的等量吸附热,说明水分的存在不利于煤层气吸附;在相同吸附量下,降压过程吸附热大于升压过程吸附热,吸附过程中放出的热量不能满足解吸过程中所需的热量。从热力学角度分析了水分对甲烷吸附量的影响以及煤层气解吸滞后于吸附的原因。因此,在实际排采中应考虑到解吸滞后效应的影响,合理制定排采工作制度。     

MOFs衍生的CoZnSe@NC电催化剂的制备及析氧性能研究

硒化锌因具有与铂类似的电子结构及低成本而受到广泛关注,但目前硒化锌主要应用于电催化析氢反应(HER)中,其析氧反应(OER)活性仍有待提高,并且传统方法合成的硒化锌粒子尺寸较大且分散性较差.基于此,以双金属CoZn-ZIF为前驱体(Co作为OER活性成分,可有效提高材料的OER性能),通过一步高温硒化得到双金属CoZnSe和氮掺杂碳复合材料(记为CoZnSe@NC).利用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的结构和形貌进行表征,并对其电催化析氧性能进行了测试.结果表明:双金属CoZnSe@NC较单金属ZnSe@NC具有更好的OER性能(10和50 mA/cm²电流密度下CoZnSe@NC的过电位分别为268和354 mV);此外,CoZnSe@NC经长时间多电流步骤(Multi-Current Steps)测试后性能基本保持不变,展现了较好的电化学稳定性.