稀土复合掺杂钙钛矿型阴极材料制备工艺的研究

采用传统固相反应法制备了中温固体氧化物燃料电池中的稀土复合掺杂钙钛矿型阴极材料。借助XRD、DTA、SEM等分析仪器研究和讨论了不同元素、不同成分、不同焙烧温度、不同保温时间对所制备材料性能的影响。结果表明:该类材料的固相反应温度范围为:1000℃～1300℃;适宜的保温时间为10h;反应物经混合、压片、烧成和研磨可以合成晶粒尺寸为1nm～5nm的粉料,对ABO3型LaMnO3进行复合掺杂,表明A位Sr2+、Ca2+共同掺杂取代部分La3+以及B位Co3+、Fe3+双掺杂都能够提高材料的电导率。     

氮掺杂碳纳米纤维网/炭纸有序化气体扩散电极的制备及其氧还原性能

以自制炭纸为基体,在其表面电化学合成聚苯胺纳米纤维网涂层,经过热处理后得到氮掺杂碳纳米纤维网/炭纸有序化气体扩散电极。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)表征材料的形貌与结构特征,采用循环伏安法、线性扫描伏安法和交流阻抗谱研究材料的氧还原催化性能。结果表明,当n(苯胺单体)/n(盐酸)为0.4时,得到均匀、连续的网状聚苯胺纳米纤维网涂层,其结构在热处理后得到有效保留。与传统涂覆法制备的氮掺杂碳纤维/炭纸复合电极相比,有序化电极的氧还原性能更佳,欧姆阻抗和扩散阻抗更小。在O_2饱和的浓度为0.1 mol/L的KOH水溶液中,有序化电极的氧还原电流密度达到0.76 m A/cm~2,是传统电极的1.6倍。     

高性能自支撑氧催化电极基底材料的研究进展

在“碳达峰”和“碳中和”的时代背景下,电解水、金属空气电池、燃料电池等清洁能源技术由于具有能量效率高、安全性好、结构简单和清洁环保等优点受到广泛关注.然而,发生在氧催化电极上的关键反应——氧还原反应（ORR）和氧析出反应（OER）具有缓慢的动力学,很大程度上阻碍了其商业化应用.传统氧催化电极存在合成过程繁琐、可控性低、均一性差、成本高和载体催化剂易团聚等问题,限制了其催化性能.自支撑氧催化电极的高催化活性位点、高稳定性等优势可以完美解决传统电极面临的问题.本文介绍了自支撑氧催化电极基底材料的研究进展以及合成方法,并讨论了影响自支撑氧催化电极ORR/OER催化性能的因素,最后对自支撑氧催化电极未来的研发方向和发展趋势提出展望.     

稀土基固体氧化物燃料电池阴极材料的制备及应用研究进展

固体氧化物燃料电池(Solid oxide fuel cell, SOFC)是一种将化学能直接转化为电能的全固态电化学能量转化装置。阴极材料作为SOFC的重要组成部分,阴极材料显著影响着SOFC工作效率。稀土元素因具有独特的电子结构和氧化还原特性,被广泛的应用到SOFC阴极材料,以提升其性能,因此成为研究的热点。本文总结了稀土基SOFC阴极材料的制备方法及其应用研究进展,并展望了稀土基SOFC阴极材料未来的发展前景。     

固体氧化物燃料电池阴极材料的研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种全固态、绿色、经济、无污染、燃料选择性强的发电装置,在效能转化和环境友好能源应用方面拥有巨大的开发前景。研究表明,高温SOFC(800～1000℃)具有慢启动、高成本、高温存在组件之间扩散及老化、性能衰减速率快、密封和连接困难等一系列问题,相比之下中低温SOFC(600～800℃)稳定性好、成本低、启动快速、封接材料选择宽泛。因此,对中低温SOFC技术的开发与研究十分必要。SOFC的阴极的作用是传递电子、扩散氧、催化氧的还原反应及为氧的还原反应提供场所。然而,阴极缓慢的氧还原反应(ORR)动力学、不稳定性和极化损耗成为制约SOFC技术发展的主要挑战。阴极材料与电解质材料的热膨胀系数不匹配以及Cr中毒和CO₂,SO₂中毒等问题也对SOFC中低温化进程产生较大影响。介绍了氧离子传导、氧还原机制等内容,从组成和微观结构的角度出发,综述了近年来钙钛矿、双钙钛矿、类钙钛矿、尖晶石和其他结构类型SOFC阴极材料以及复合阴极材料的研究进展,并展望了未来固体氧化物燃料电池阴极材料进行性能优化和新型阴极材料开发的方向和策略。     

固体氧化物燃料电池阴极材料La1-xSrxMnO3的制备方法

固体氧化物燃料电池是目前最成熟、最有发展潜力的燃料电池,具有广泛的应用前景。文章综述了该电池阴极材料La1-xSrxMnO3的制备方法,比较了各种制备方法的优缺点,介绍了一种新型的制备方法—自蔓延高温合成法的研究进展。指出:自蔓延高温合成法能显著缩短阴极材料的制备周期和减少能耗,从而能降低其制造成本、促进其实用化和产业化。     

铝空气电池用Ag@Cu2+1O/MWNTs氧还原催化剂的制备和电催化性能

以四羟甲基氯化磷(THPC)为还原剂,多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes,MWNTs)为载体,采用一步法制备Ag@Cu₂₊₁O/MWNTs催化剂,用X射线衍射仪、透射电镜、X射线光电子能谱仪等对催化剂结构、形貌及组成进行表征,并进行负载量测试及循环伏安法(cyclic voltammetry,CV)、线性伏安法(linear sweep voltammetry,LSV)等氧还原反应(oxidation-reduction reaction,ORR)测试。结果表明,Ag@Cu₂₊₁O/MWNTs催化剂的Ag和Cu₂₊₁O负载量(质量分数,%)分别为9.32%和5.90%,Ag@Cu₂₊₁O的平均粒径约为7 nm。Ag@Cu₂₊₁O/MWNTs在碱性介质中催化直接四电子氧还原过程,LSV半波电位为0.75 V,1 600 r/min下的极限扩散电流密度接近5.5 mA/cm²,Tafel斜率为92 mV/dec,与20%P...     

新型钙钛矿结构复合氧化物材料的电导性能

研究了几种钙钛矿结构以及类钙钛矿结构材料的电导性能.实验表明,La_0.8Sr_0.2MnO₃, La_0.8Sr_0.2Ni_0.1Mn_0.9O₃,La_0.8Sr_0.2Ce_0.1Mn_0.9O₃和SrFe_0.5Co_0.5O₃电导率相差不大,均为10^-1S·cm^-1数量级;高温熔盐中耐侵蚀性能优良的LaLiMnO_y和LaLi_0.5MnO_y电导率差别很大,前者电导率大于1 S·cm^-1,达到了MCFC阴极对材料电导性能要求,而后者仅为10^-2S·cm^-1数量级.高达0.191 eV的电导激活能可能是LaLi_0.5MnO_y电导率过低的原因.     

固体氧化物燃料电池阴极材料La1-xSrxMnO3的制备方法

固体氧化物燃料电池是目前最成熟、最有发展潜力的燃料电池,具有广泛的应用前景.文章综述了该电池阴极材料La1-xSrxMnO3的制备方法,比较了各种制备方法的优缺点,介绍了一种新型的制备方法-自蔓延高温合成法的研究进展.指出自蔓延高温合成法能显著缩短阴极材料的制备周期和减少能耗,从而能降低其制造成本、促进其实用化和产业化.     

CexZr1-xO2储氧材料制备方法研究进展

本文综述了共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法、高能球磨法等常用CexZr1-xO2储氧材料的合成方法,并进行了比较.阐述了CexZr1-xO2的基本改性机制,详述了稀土元素、碱土元素以及过渡金属对CexZr1-xO2的改性效果及原理.相关研究结果表明,CexZr1-xO2晶体结构、形貌、比表面积与其合成方法有很大关系,从而...     

Cyanide inhibitors for the carbon cathode materials in aluminum reduction cells

During the operation of aluminum reduction cells, sodium cyanide is formed in the carbon cathode materials that have been subjected to sodium diffusion followed by molten bath infil-tration. Effects of the penetrating bath composition on the cyanide formation in these materials were investigated and emphasis was put on the elaboration of cyanide inhibitors. Aluminum fluoride up to 15 wt pct in the monolithic mix appeared to be a good candidate.     

钠离子电池层状氧化物正极材料研究进展

钠离子电池凭借资源和成本优势在大规模储能和低速电动车领域展现出极大应用前景。层状氧化物理论容量较高且易于合成,是目前最具应用潜力的钠离子电池正极材料之一。如何改善层状氧化物正极材料的循环稳定性并提升其能量密度是当前的科学前沿问题。首先,综述了层状氧化物正极材料的几种典型改性方法,从组分设计的角度,探讨了不同掺杂元素、不同掺杂位点对材料容量和循环寿命的影响,阐述了利用阴离子反应提供额外容量的基本原理,概述了提高阴离子氧化还原可逆性的掺杂策略;从结构设计的角度,介绍了复合相材料的制备、微观结构的设计和调控等方向的最新进展;从表面设计的角度,讨论了金属氧化物、磷酸盐等作为包覆层对改善材料稳定性和倍率性能的作用机制。最后,总结了层状氧化物储钠正极材料现阶段面临的挑战,并对其未来的发展方向进行了展望,提出了新的研究思路。      

300 kA大型电解槽阴极新材料的应用

对我国伊川电解铝厂300 kA大型预焙槽进行大修时,采用了不同石墨质的碳阴极、振动成型TiB2涂层阴极和刷涂TiB2涂层阴极等新材料,通过研究电解槽启动后一段时间内不同阴极材料的炉底电压降、电阻随时间的变化关系和铝液中Ti含量的变化规律等,寻找综合性能较佳的阴极材料,使其可达到降低炉底压降,形成完好的炉帮,从而有效地提高槽寿命的目的.研究发现TiB2质量分数为30%的振动成型阴极碳块的阴极电压降和铝中Ti的质量分数均较低,分别为261mV和0.002 5%;认为采用全石墨化阴极和振动成型硼化钛涂层阴极可以节省电能降耗.     

活性炭选择性催化还原NOx

采用活性炭作催化剂,NH3为还原剂,进行活性炭脱硝机理的实验研究.分别考察了烟气组分、温度、活性炭的比表面积及不同材质对NOx去除率的影响.结果表明:活性炭作为单纯的吸附剂,其NO吸附容量较小,O2的加入使吸附容量增大,NH3与O2同时存在则可达到最佳去除效果,H2O的存在不利于活性炭的催化作用;温度在200℃时,活性炭催化活性达到低谷;煤质活性炭催化效果优于木质;在一定范围内,比表面积的增大有利于催化活性的提高.利用SEM对所用不同样品进行扫描,进一步分析活性炭表面结构对吸附催化效果的影响.     

The reduction of stannic oxide with carbon

The rate of reduction of stannic oxide (cassiterite) with carbonaceous materials was investigated in the temperature range 1073 to 1273 K, using thermogravimetic analysis. The effects of the type, the particle size, and the relative amount of carbon were studied. The results indicate that cassiterite is reduced directly to Sn proceeding through the gaseous intermediates of CO and CO₂. The overall rate of reduction is controlled by the oxidation of carbon by CO₂ · An energy of activation of 220.9 kj/mole (52.8 kcal/mole) was calculated for the reduction of SnO₂ with coconut charcoal within the temperature range 1073 to 1173 K and 323.8 kjJ.mole (77.4 kcalJ.mole) with graphite within the temperature range 1198 to 1273 K. A direct comparison was made between the rate of oxidation of coconut charcoal in CO₂- CO mixtures and the rate of reduction of SnO₂ with coconut charcoal, which are not in agreement. The reason for this disagreement was found to be the catalytic action of the tin formed during the reduction. Formerly Graduate Student in the Department of Metallurgy and Metallurgical Engineering, University of Utah.     

The oxygen and carbon monoxide reactions of heme oxygenase

The O2 and CO reactions with the heme, alpha-hydroxyheme, and verdoheme complexes of heme oxygenase have been studied. The heme complexes of heme oxygenase isoforms-1 and -2 have similar O2 and CO binding properties. The O2 affinities are very high, KO2 = 30-80 microM-1, which is 30-90-fold greater than those of mammalian myoglobins. The O2 association rate constants are similar to those for myoglobins (kO2' = 7-20 microM-1 s-1), whereas the O2 dissociation rates are remarkably slow (kO2 = 0.25 s-1), implying the presence of very favorable interactions between bound O2 and protein residues in the heme pocket. The CO affinities estimated for both isoforms are only 1-6-fold higher than the corresponding O2 affinities. Thus, heme oxygenase discriminates much more strongly against CO binding than either myoglobin or hemoglobin. The CO binding reactions with the ferrous alpha-hydroxyheme complex are similar to those of the protoheme complex, and hydroxylation at the alpha-meso position does not appear to affect the reactivity of the iron atom. In contrast, the CO affinities of the verdoheme complexes are >10,000 times weaker than those of the heme complexes because of a 100-fold slower association rate constant (kCO' approximately 0. 004 microM-1 s-1) and a 300-fold greater dissociation rate constant (kCO approximately 3 s-1) compared with the corresponding rate constants of the protoheme and alpha-hydroxyheme complexes. The positive charge on the verdoporphyrin ring causes a large decrease in reactivity of the iron.