固体聚合物电解质水电解制氢的放大试验研究

文章在前期工作的基础上进行了固体聚合物电解质水电解制氢的放大试验研究。首先,探索了大面积(100 cm2)膜电极的制备工艺,建立了用于放大试验的电解试验装置。其次,对所制备的大面积膜电极进行了性能测试,考察了膜电极的电解性能,电解池的电解能耗及电流效率。最后,对膜电极的成本进行了分析。     

Fundamental scientific aspects of lithium ion batteries(X)—All-solid-state lithium-ion batteries

商用锂离子电池由于采用含有易燃有机溶剂的液体电解质,存在着安全隐患。发展全固态锂离子电池是提升电池安全性的可行技术途径之一。目前全固态锂离子电池的应用还需要解决一些科学与技术问题,包括：开发能在宽温度范围使用,兼顾高电导率与电化学稳定性的固体电解质材料;减小电解质相与电极相界面间离子输运电阻的技术;适合全固态电池使用的正负极材料;相关材料与电池的设计与规模化制造技术。本文从固体电解质材料的研究开发进展,高通量计算用于固体电解质材料的筛选以及电极材料与固体电解质界面问题等方面进行了小结。     

基于电化学阻抗法的质子交换膜燃料电池“三步活化法”机理研究

活化能够有效地发挥质子交换膜燃料电池膜电极的性能,"三步活化法"是其中一种比较理想的方法。为了研究"三步活化法"活化质子交换膜燃料电池的机理,利用电化学阻抗谱测试"三步活化法"过程中的膜电极阻抗,并建立等效电路模型拟合所得实验数据。结果表明,"三步活化法"可以有效降低欧姆阻抗、阳极法拉第阻抗、阴极法拉第阻抗以及阴极传质阻抗,这表明"三步活化法"有利于电子、质子、气体与水的传输通道的形成。     

质子交换膜电解池二维两相流综合模拟研究

建立一个二维、非等温质子交换膜电解池两相流稳态模型，研究不同电压下电解池膜电极组件（MEA）中温度、液态水饱和度、膜态水分布以及温度、液态水饱和度和膜厚对质子交换膜电解池性能的影响，并通过实验验证模型的可靠性。实验结果表明：即使忽略接触电阻，膜润湿性较好，高电压（2.0 V）下欧姆损失占比仍可达到34.7%；随着电压的增大，极化损失的主导部分由活化损失变为欧姆损失，且传质损失占总极化损失的比例最小；当电压较小时，膜水含量是质子交换膜（PEM）电导率的主要影响因素，当电压较大时，温度是PEM电导率的主要影响因素。升高温度、增加液态水饱和度及降低膜厚均能有效提高电解池的性能。     

电流密度和运行温度对PEM水电解制氢能耗的影响

质子交换膜(PEM)水电解制氢技术是采用绿电制取绿氢的重要方法,对我国实现双碳目标具有重要意义。优化运行参数是降低PEM水电解制氢系统能耗的一种重要途径。建立一套工业级PEM水电解制氢实验装置,通过现场实验,考察电流密度和运行温度对PEM水电解制氢系统能耗的影响,探讨优化运行参数降低运行能耗的方法。结果表明,当电流密度为0.2～1.4 A/cm²、运行温度为20～60℃,PEM水电解制氢系统单位能耗分别与电流密度、运行温度负相关。提高运行温度会引起电解电压下降,系统单位直流能耗显著降低。提高电流密度会造成系统单位直流能耗升高,而单位交流能耗降低。     

可在商用设备中生产氢气的新廉价催化剂

正Energy Daily,2019-10-15美国能源部SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学研究人员首次证明,廉价催化剂可在商业设备中分解水,并持续数小时产氢。基于聚合物电解质膜(PEM)的电解技术利用可再生能源可大规模产氢,但由于贵金属催化剂(如铂和铱)成本高,要提高化学反应效率在某种程度上受阻。刊登在《自然纳米技术》上的论文称,该研究指出了较低成本解决方案的方向。     

互补型全固态电致变色光窗

报道了三氧化钨和氧化镍两种电致变色膜及氧亚甲基聚环氧乙烷锂离子固体电解质构成的电致变色窗的制作。测量了３５０－１０００ｎｍ小长范围内的透地谱、电流响应、光响应及其与温度的依赖关系。     

ZIF-8复合PEO基固态电解质的制备与改性研究北大核心CSCD

在聚环氧乙烷(PEO)基固体聚合物电解质中加入无机填料,是一种低成本、有效改善其力学和电化学性能的方法。为了更有效地改善PEO基固态电解质的电化学性能,本工作采用流延法制备了纳米沸石咪唑骨架材料(ZIF-8)与聚氧化乙烯(PEO)复合的固态电解质。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等物理表征和电化学阻抗谱(EIS)、伏安线性扫描(LSV)、充放电循环等电化学测试手段,证明了加入20%ZIF-8纳米粒子的PEO基复合固态电解质CPE20具有最小的体电阻、较宽的电化学稳定窗口与最低的活化能(8.4×10^(-3)eV);20℃时,其电导率达到了4.9×10^(-5)S/cm(比纯PEO高一个数量级);70℃时,其电导率为1.08×10^(-3)S/cm(与液态电解液相当);CPE20的锂离子迁移数提高至0.46,而纯PEO基固态电解质为0.36;采用CPE20制备的LiFePO_(4)||Li电池在室温下具有良好的容量和循环性能,而且容量保持率超过96%。加入适量的惰性填料ZIF-8时,可以有效降低聚合物的结晶度,增加聚合物的非晶区,促进锂盐的溶解,提高锂离子的迁移率,使复合固态电解质具有更加优异的电化学性能。因此添加ZIF-8的PEO基固相聚合物在固态金属锂电池中具有广阔的应用前景。     

聚合物固态电解质设计策略

电解质作为锂离子电池中最为关键的部分之一,决定了锂离子电池的性能。固态电解质相比传统的电解液具有良好的机械强度、优越的安全性等,其中聚合物固态电解质不仅极大降低了锂离子电池的安全隐患,同时表现出优异的机械加工性能,具有良好的弹性和柔韧性,易制备加工成不同的形状。相较于氧化物固态电解质,聚合物固态电解质的柔性使其能很好地贴合电极,阻抗低,合成条件较为简易,对温度、压力等环境要求不苛刻,适宜规模化生产。但聚合物固态电解质的发展应用仍然存在诸多阻碍,在室温下,其离子电导率远远达不到目前对于锂离子电池能量密度的理想需求。既要兼顾聚合物的离子电导率,又要尽可能保留机械强度,是目前需要解决的首要问题。需要搞清楚在分子层面影响聚合物固态电解质离子电导率和高压稳定性的因素,同时探索新型聚合物、共聚物、复合型材料用于其制备中。调节分子间相互作用是一种有前途的提高离子电导率的解决方案。目前相关研究主要集中在开发新型聚合物、开发有效添加剂、针对不同电池系统优化聚合物固态电解质的微观结构三个方面。     

PPy-MoS2多孔网络柔性电极的电化学行为动力学分析

利用导电聚合物聚吡咯(Polypyrrole,PPy)与二维层状化合物MoS2之间的互助复合被证实是制备多孔网络柔性电极的有效方法,通过调控制备条件可得到具有不同结构参数的自支撑电极.本工作通过深入解析电化学阻抗谱及循环伏安曲线(CV)对PPy-MoS2多孔网络膜电极的电化学行为进行了详细的动力学分析,Trasatti...