甲醇阳极制备工艺

对甲醇阳极的制备工艺进行了研究。通过对甲醇阳极不同的气体扩散层的研究,得出由碳黑和聚四氟乙烯(PTFE)形成的气体扩散层制成的电极电池性能最好,气体扩散层中PTFE的最佳含量为20%。通过甲醇阳极横断面的扫描电镜(SEM)与X射线散射图谱(EDS)分析,探讨了气体扩散层影响电池性能的原因。同时对碳纸支持层的影响也进行了研究。阴极空气近于大气压条件下,阳极Pt含量3.5mg/cm2,阴极Pt含量1.6mg/cm2,1mol/L甲醇浓度,电池温度60℃条件下,电池的开路电压为0.66V,0.4V时电池的电流密度为60mA/cm2,0.2V时电流密度为120mA/cm2。     

一体式再生燃料电池双效膜电极的研究

对一体式再生燃料电池双效膜电极进行研究,重点考查了膜电极制备工艺、双效电极催化剂和扩散层材料的影响,并用(SEM)对膜电极表面结构进行表征。结果表明:采用CCM工艺制备的双效复合膜电极表现出优异的燃料电池和水电解双功能特性以及循环稳定性,在燃料电池模式运行时,工作电压为0.708 V@1 000 mA/cm2;水电解模式运行时,工作电压为1.623 V@1 000 mA/cm2,URFC循环运行100 h,电池表现出良好的稳定性。膜电极表面结构和极化特性分析表明:CCM膜电极制备工艺实现了催化层和质子交换膜的一体化,改善了电极与质子交换膜界面稳定性,提高了膜电极的电性能和循环稳定性。IrO2扩散层提高了膜电极在高电解电位下的耐蚀性能,促进了膜电极在循环运行中的稳定性。     

直接甲醇燃料电池性能研究

以自制的PtRuMo/C和Pt/C分别为阳极、阴极催化剂制备了膜电极,考察了单电池在常压下的性能,分析了影响电池性能的因素。研究结果显示以氧气为氧化剂在常压、室温工作,50mA/cm~2时,稳定输出电压0.237V;以空气为氧化剂时,在常压、室温工作,输出电流密度40mA/cm~2时稳定的输出比功率为8mW/cm~2。适宜的操作条件:甲醇浓度为2.5mol/L,甲醇流量为1.04mol/L,氧气流量范围60￣100SCCM,空气流量范围为125￣200SCCM。电池性能的初步分析显示,催化层中存在较高的质子传递电阻,使得电池在大电流放电时性能下降较快,限制了比功率的提高。     

扩散层形态对质子交换膜燃料电池性能的影响

研究了扩散层中过渡层所用碳粉的性质和担载量对质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能的影响。采用扫描电镜对以AcetyleneBlack、VulcanXC-72、KetjenBlackEC300J和BlackPearls2000四种碳粉制备的扩散层表面形态进行了表征,并分别在1.40mg/cm2和1.00mg/cm2碳粉担量下比较了由这四种碳粉制备的扩散层的电极性能。在以AcetyleneBlack为过渡层碳粉材料时优化了碳粉的担量。实验结果表明随过渡层中所用碳粉比表面积的降低电极性能增加;过渡层中碳粉担量存在一个最佳值;担量为1.00mg/cm2的AcetyleneBlack制备扩散层的电极性能最好,最高比功率可达0.75W/cm2。     

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。     

球磨方法对氧还原催化剂性能的影响

采用滚动球磨、行星式球磨和摇摆振动球磨等方法,制备了碳载二氧化锰氧还原催化剂,并组装了锌空电池。用扫描电镜(SEM)对催化剂和催化膜形貌进行了表征,以恒流法检测了空气电极的极化行为和锌空电池在室温下的放电性能。采用摇摆振动球磨方法制备的碳载二氧化锰催化剂具有优良的氧还原催化性能,当电位为1.1 V(vs.Zn)时,空气电极电流密度达到226 mA/cm2;终止电压为1.0 V时,锌空电池比能量可达427 Wh/kg。     

燃料电池一体式膜电极的制备及其性能研究

膜电极结构设计对燃料电池性能输出具有重要影响.介绍了一种一体式膜电极的制备工艺,将Nafion?溶液直接涂布在气体扩散电极上成膜,整个膜电极可看做一体式结构.该制备过程不需要热压或冷压,可有效提高制备效率,降低制备成本.这种新型的一体式膜电极,Nafion?溶液可渗透到催化层空隙中,优化质子交换膜和催化层之间的界面接触...     

DMFC用膜电极组件的结构及性能

使用加热喷涂技术代替传统室温喷涂法制备立体化层,将立体化层引入直接甲醇燃料电池(DMFC)用膜电极组件(MEA)的结构中,优化立体化层中的Nafion载量,以增大催化层和质子交换膜之间的结合力,减少缝隙,进而降低电池内阻和物料传质阻抗.交流阻抗谱(EIS)和极化曲线证明:立体化层Nafion离子聚合物的最佳载量为0.6 mg/cm2;立体化处理的MEA较传统MEA的功率密度峰值提高19.46％;加热立体化技术将电池性能在55 ℃下提高到151.2 mW/cm2,机理是在进一步降低电池欧姆阻抗的同时,增大了催化层的活性面积.     

膜电极性能的影响因素研究

文章以有机多孔膜为电极支撑体制备了亲水电极,用于质子交换膜燃料电池(PEMFC)。考察了电极在全氟代磺酸离聚物(Nafion)的玻璃化温度处理、催化层中Nafion的含量、以及不同厚度的有机多孔膜等因素对电极性能的影响。测试结果表明亲水电极中Nafion分子的有序排列可以减小电极的极化,减小作为电极支撑体的有机多孔膜的厚度有利于电极性能的提高。采用70%Pt/C制备电极时,Nafion的最佳含量为25%,在1000mA/cm2的电流密度下,电池电压为0.615V。     

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。     

喷雾法制备FeS_2薄膜材料及其在热电池中的性能

采用喷雾法薄膜化工艺制备了FeS_2薄膜正极,研究了薄膜正极中导电剂(超导炭黑)的添加量对热电池单体电池放电性能的影响。以异丙醇为溶剂,适量的超导炭黑为导电剂,采用喷雾法制备热电池FeS_2薄膜正极。与传统的压片制备FeS_2阴极相比,喷雾法合成的黄铁矿薄膜厚度小,在放电过程中有较高的放电比容量。在500℃,相对湿度RH1%的条件下,测试了单体电池的放电性能。测试结果表明,5%XC-72R掺杂FeS_2材料的单体电池的放电比容量最高。     

质子交换膜燃料电池CCM膜电极

采用喷涂工艺制备了三合一(CCM,Catalyst Coated Membrane)型质子交换膜燃料电池膜电极,研究了分散剂、催化剂、质子交换膜对膜电极性能的影响.结果表明:CCM型膜电极的放电性能好于传统热压方法制备的膜电极;乙醇、异丙醇和乙二醇等水溶液分散剂对CCM膜电极中低电流密度区放电性能影响不大,而在高电流的浓差极化控制区乙二醇最佳,而乙醇最差;优化催化剂的Pt担量和阴极催化剂的用量能够显著提高膜电极的性能,而通过减小质子交换膜的厚度,降低膜的面电阻可以进一步提高膜电极的放电性能.     

镍铝层状双氢氧化物正极锌镍电池充放电性能

在化学共沉淀法的基础上采用喷涂技术制备镍铝层状双氢氧化物,对产物进行了结构表征和物理性能测试,并用作正极活性物质制备锌镍实验电池,考察了电池的充放电性能.果表明,合成样品晶型结构为单-α相,颗粒形貌呈不规则角块状,比表面积达到14.1m2/g,平均粒径为18.8μm.球形β-Ni(OH)2正极锌镍电池相比,实验电池的循环稳定性、放电容量和电压平台均有明显提高,1 C倍率充放电120次循环平均比容量达到287.4mAh/g,放电中值电压达到1.688 V.     

ZnO/TiO2复合薄膜的制备及性能表征

采用溶胶凝胶法结合丝网印刷法制备TiO2多孔薄膜,用溶液沉积法制备多孔ZnO/TiO2复合薄膜;用X-射线分析仪、扫描电镜、紫外-可见分光光度计等对薄膜的热处理制度、吸光度、表面形貌进行了测试;组装电池,用XJCM-8S型太阳电池测定仪测定了复合薄膜的电性能.结果表明以ZnO/TiO2复合薄膜做电极,吸光度和电池性能都有一定的提高,电池电压达到0.67 V.     

球形Li4Ti5O12/C的制备及其电化学性能

采用喷雾干燥和高温固相法制备球形尖晶石型Li4Ti5O12,按计量比将TiO2、LiOH和可溶性淀粉三种化合物一起球磨混合成均匀浆料,通过喷雾干燥得到球形前驱体,再经过850℃热处理16 h制得碳包覆的球形Li4Ti5O12材料。通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)及电化学性能测试等分析手段表明,合成出的样品为纯相Li4Ti5O12;粉末颗粒呈球形,平均粒径约为15μm;0.1、1.0、2.0倍率下的首次放电比容量分别达到167.9、159.1、151.9 mAh/g,并表现出优良的充放电循环性能。     

Colloidal spray pyrolysis preparation and characterization of nanocrystalline NiO-SDC composite powders for SOFCs

The nanocrystalline NiO-Ce_0.8Sm_0.2O_1.9 (NiO-SDC) composite powders were prepared by colloidal spray pyrolysis. The morphological characteristics, particle size and distribution of the particles obtained from calcining spray pyrolysis derived powders were investigated. The results showed that: The composite powders from spray colloidal solutions with Ni hydroxy carbonate sols were better than those with Ce-Sm hydroxy carbonate sols in crystallinity and primary particle size. The powders had a very narrow particle size distribution centered at 250 nm in which NiO and SDC primary particles were distributed homogenously. The composite powders could favor the formation of high performance anodes of SOFCs.     

On-site fabrication of ceramics films from solution precursors by ink-jet and spray assisted processes

Solution processing based on Ink-jet and spray technologies is one of low cost on-site ceramic patterns/films fabrication methods at moderate temperatures from precursor solutions. In the present study, we have used ink-jet and spray technologies to fabricate ceramic films of titania directly on glass substrates at 300–400^∘C. The precursor solution was prepared by dissolving Titanium tetraisopropoxide in appropriate solvents (water/ethanol and acetylacetone). A cleaned glass substrate was kept on a hot plate and heated it up to a predetermined temperature. Droplets of the precursor solution produced through a spray gun were traveled towards heated substrate with a atmospheric pressure. When the droplets hit on the heated substrate, precursor started to decompose, nucleate and grow into the TiO₂ film. The anatase pattern was directly obtained by ink-jet method at moderate temperatures.     

涂布法制备自呼吸式双效空气电极

采用涂布法制备MH/空气二次电池用的双效空气电极.考察了该电极的电化学性能,组装了MH/空气二次电池并进行了研究.结果表明:制备的空气电极可实现自呼吸式充放电,在这种方式下,充电电压最低可达0.68 V,放电电压最高可达-0.17V,具有较好的双效性能;在92 h的循环实验中电极的性能稳定.钙钛矿型La0.6Ca0.4CoO3催化剂在该电极中载量为3 mg/cm2,具有较高的双效催化活性及稳定性.涂布法制备双效空气电极,可控性好,易于提高电极的性能.     

不同造孔剂含量及电解质体系对DSSC的影响

采用料浆喷涂法制备了TiO2膜,当用电解质[0.1 mol/L碘化锂、0.05 mol/L碘、0.6 mol/L 1,2-二甲基-3-丙基咪唑碘(DMPII)、0.5 mol/L四叔丁基吡啶(TBP)的甲氧基丙腈溶液]时,固定TiO2、松油醇和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)的比例,通过改变聚乙二醇(PEG-600)占TiO2质量的百分数,来研究它对电池性能的影响。研究发现PEG-600是通过改变TiO2膜的微观结构对电池性能产生影响的,当PEG-600质量分数为80%时,短路电流密度、染料吸附量、最大功率密度和光电转换效率达到较大;填充因子随PEG-600添加量的增加而增大,但是开路电压基本不变。当用电解质(0.25 mol/L碘化锂、0.025 mol/L碘、1.25 mol/L TBP的乙醇和碳酸丙烯酯溶液)时,测得电池的短路电流密度减小,但开路电压明显增高。     

Synthesis of highly porous LaCoO<Subscript>3</Subscript> catalyst by Nanocasting and its performance for oxygen reduction and evolution reactions in alkaline solution

Highly porous LaCoO₃ perovskite was synthesized by a nanocasting method using a mesoporous silica template and subsequently applied as a bifunctional catalyst for the oxygen reduction and evolution reactions in alkaline solution. The La-Co citrate complex was mixed a porous SBA-15 silica template, and then, calcinated at 650 °C to prepare a LaCoO₃/SBA-15 composite. Highly porous LaCoO₃ was prepared by treating this composite with NaOH to remove the SBA-15 silica template. The obtained LaCoO₃ showed a very rough surface, high surface area, and relatively small particle size compared with LaCoO₃ prepared by the sol-gel method. The catalytic performance of the highly porous LaCoO₃ for the oxygen reduction and evolution reactions was electrochemically measured in alkaline solution. LaCoO₃ prepared by the nanocasting exhibited higher cell performance than that prepared by sol-gel method due to its larger surface area.