聚合物电解质在超级电容器中的研究进展

便携式电子器件迅速发展,安全性能更高的聚合物电解质受到广泛关注。本文介绍了近些年应用于超级电容器的各类聚合物电解质,包括全固态聚合物电解质、凝胶聚合物电解质、多孔聚合物电解质、复合聚合物电解质以及能够提供赝电容的氧化还原聚合物电解质,并详细讨论了上述聚合物电解质的特点和研究进展。提出了发展宽电压窗口、高离子导电型、高机械强度、质轻且薄的有机复合凝胶聚合物电解质会是超级电容器电解质领域未来的发展趋势;综合性能优异的聚合物电解质将会在超级电容器等新能源领域发挥重要作用。     

水凝胶聚合物电解质超级电容器研究进展

当今社会的发展越来越注重材料对环境的影响,作为新兴的储能元件,超级电容器的发展受到了人们的广泛重视.水凝胶聚合物电解质以其易加工、低污染、防泄漏的特点逐渐成为研究的热点.针对水凝胶聚合物电解质的组成、结构和性能方面的差异,综述了近年来基于聚氧乙烯、聚丙烯酸钾、聚乙烯醇等用于超级电容器聚合物电解质的研究进展.     

一种新型氧化还原活性凝胶电解质在超级电容器中的应用

以2-巯基吡啶(PySH)为氧化还原活性介质,以聚乙烯醇(PVA)为聚合物基体,采用溶液共混法制备了PVA-H2SO4-PySH凝胶电解质,研究了PySH添加量对凝胶电解质离子电导率的影响,并组装了活性炭电极超级电容器,利用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗谱和自放电等测试对超级电容器电化学性能进行了表征。结果表明,PySH的引入提高了凝胶电解质的离子电导率,同时也改善了超级电容器的电化学性能,在相同电流密度下,超级电容器电极比电容由137F/g提高为394F/g,能量密度由3.6Wh/kg提高到12.4Wh/kg,经过3000次充放电循环后比电容保持率为89%。     

导电纤维材料在高柔性可穿戴超级电容器中的研究进展（英文）

采用纤维材料制备的超级电容器因柔韧性好、质量轻、能量密度高等优点,成为人们关注的电化学储能器件。目前,他们已广泛应用在信息传感、数据计算和通信等电子系统中。这些基于纤维材料的超级电容器（SCs）拥有比标准的平行平板电容器和电池具有更高的功率密度,因而再电子纺织品中大量使用。本文详细阐述了碳纳米管（CNTs）、石墨烯和聚（3,4-乙烯二氧噻吩）：聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT:PSS）的组成、纺丝和制备条件对可穿戴储能装置电化学性能的影响。     

三维石墨烯网络在超级电容器中的应用（英文）

三维石墨烯网络(3DGNs)能够缩短电解质离子的扩散距离,提供快速电子输运通道,并能充当骨架以与赝电容材料进行复合,因而在超级电容器中得到了广泛应用。本文主要综述近年来三维石墨烯网络及其复合材料在超级电容器电极材料方面的的进展,论述提升三维石墨烯基超级电容器性能的途径,最后展望了未来三维石墨烯网络的前景。     

大豆蛋白增强水凝胶电解质的制备及在全固态超级电容器上的应用

以聚丙烯酰胺链交联形成三维网状结构,通过大豆蛋白纳米粒子与聚丙烯酰胺之间的静电引力,将大豆蛋白引入聚丙烯酰胺交联网络中,经磷酸溶液置换,得到一种水凝胶电解质.大豆蛋白纳米粒子与聚丙烯酰胺分子链之间的协同作用,使得水凝胶在80％应变时进行100次的循环压缩后未发生结构断裂或损坏;以水凝胶电解质为固体电解质,以聚吡咯-碳纳...     

苯硼酸水凝胶电解质的制备及其在柔性超级电容器中的应用

以3-丙烯酰胺基苯硼酸（AAPBA）和丙烯酰胺（AM）为原料,过硫酸铵（APS）为引发剂,制备得到机械强度高的水凝胶电解质P(AAPBA-co-AM),探究了其力学性能以及组装成超级电容器后的电化学性能。结果表明：聚3-丙烯酰胺基苯硼酸和聚丙烯酰胺链之间多重氢键的协同作用,使得水凝胶具有良好的力学强度和韧性,其断裂应力为170 kPa,断裂伸长率为5 000 %。在1 A/g电流密度下,比电容达到116 F/g,经过2 000次循环后的电容保持率为74%。超级电容器经多次弯曲、折叠,其电化学性能基本保持不变,展现良好的柔性以及电化学稳定性。     

一种新型氧化还原活性凝胶电解质在超级电容器中的应用

以2-巯基吡啶(PySH)为氧化还原活性介质,以聚乙烯醇(PVA)为聚合物基体,采用溶液共混法制备了PVA-H2SO4-PySH凝胶电解质,研究了Py-SH添加量对凝胶电解质离子电导率的影响,并组装了活性炭电极超级电容器,利用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗谱和自放电等测试对超级电容器电化学性能进行了表征。结果表明,PySH的引入提高了凝胶电解质的离子电导率,同时也改善了超级电容器的电化学性能,在相同电流密度下,超级电容器电极比电容由137F/g提高为394F/g,能量密度由3.6Wh/kg提高到12.4Wh/kg,经过3000次充放电循环后比电容保持率为89%。     

凝胶聚合物电解质在超级电容器中的研究现状与发展趋势

新型固态超级电容器具有更高的机械稳定性、易操作性和耐温耐候性,既无传统固态电解质易泄露、不便于携带的缺点,也无液态聚合物电解质易腐蚀、易爆炸的风险,是极具市场前景的高功率储能型超级电容器。固态超级电容器需要电解质离子流动性好、导电率高、活性好和机械稳定性高。凝胶聚合物电解质因其具有安全性高、稳定性好和天然无污染性等特点,是目前固态聚合物电解质中适配度最高的一种电解质。根据电解质基底来源不同可以分为天然型和合成型两类聚合物电解质,复合聚合物电解质主要由聚合物基体、添加剂和电解质盐组成。复合聚合物电解质在超级电容器中既充当了导电介质,也起着隔膜的作用。本文综述了不同聚合物电解质的特点,阐述了聚合物电解质对超级电容器储能及电化学性能的影响与作用机制,最后提出了构建高效储能系统所面临的挑战和未来发展的聚焦点。     

炭气凝胶为电极的超级电容器的研究

采用低分子线性酚醛树脂-糠醛为原料通过溶液．溶胶-凝胶途径成功合成了炭气凝胶．探讨了结构对电化学性能的影响。采用直流循环法测定炭气凝胶为电极的超级电容器的电化学性能,结果表明,炭气凝胶电极在0．5mA充放电时电极的比电容为121F／g．充放电效率为95％．具有性能稳定、充放电效率高等优良性能。     

On the behavior of indole-containing species sequestered within reverse micelles at sub-zero temperatures

We report on the effects of temperature (+30 to -100 degrees C) on the fluorescence from N-acetyl tryptophanamide (NATA) and human serum albumin (HSA) sequestered within Aerosol-OT (AOT) reversed micelles. NATA reports simultaneously from the polar and non-polar side of the reverse micelle interface. As the sample temperature decreases, the relative fraction of NATA molecules associated with the polar side increases. This redistribution process is characterized by DeltaH = -14.8 +/- 0.6 kJ/mol and DeltaS = -54 +/- 2 J/(K mol). The activation energy for thermal quenching (E(a,TQ)) associated with the polar side NATA molecules is 6.7 kJ/mol before the micelles have shed water and 1.0 kJ/mol after water shedding (below approximately -20 degrees C). The time-resolved fluorescence intensity decay for tryptophan-214 in HSA is triple exponential. We suggest that these lifetimes arise from three indole residue conformations in equilibrium. Cooling the sample causes a freezing-in of the least quenched conformer; the other conformers are frozen out. The E(a,TQ) value for the shortest lifetime component is 6 kJ/mol. The E(a,TQ) for the long and intermediate lifetime components are equivalent (approximately 1.5 kJ/mol).     

Filling Ti3C2Tx nanosheets into melamine foam towards a highly compressible all-in-one supercapacitor

The development of compressible supercapacitors strongly relies on the design of electrode materials combining superior compressibility,high conductivity with t...     

Creep of Portland cement paste at sub-zero temperature

Describes uniaxial creep tests on Portland cement paste specimens at sub-zero temperature. During the course of the tests the stress-strength ratio was maintained constant by continuously increasing the applied load. Linearity was found to hold in low-temperature tests where specimens were loaded at various degrees of maturity, but where hydration under sustained load was halted.

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Résumé On rend complte d'une étude du fluage uniaxial du ciment Portland à des températures inférieures à O°C. Il a été choisi un rapport eau/ciment de 0,5. Les éprouvettes, après la cure initiale, ont été confinées dans des moules d'acier. Les éprouvettes, de 7,62×12,70×35,56 cm, ont été entreposées pour différentes durées dans une enceinte maintenue à 75% d'humidité relative et à 24°C, avant d'être soumises, dans une chambre froide à −11°C, à une charge continue. En tout 9 éprouvettes ont été essayées. Ces éprouvettes ont été coulées en même temps que des cylindres qui ont servi à déterminer la résistance; les éprouvettes, elles, servaient à l'observation du phénomène, et l'on faisait varier les charges qu'on leur appliquait de telle sorte que le rapport contrainte/résistance était maintenu constant à 0,15. Alors que la procédure idéale d'essai aurait exigé une variation continue et graduelle de la charge appliquée, la méthode ici a été de modifier la charge par paliers. Partant d'une valeur connue, par exemple 15% de la résistance à un jour, la charge a été ajustée périodiquement. Cinq des 9 éprouvettes ont été chargées à 1, 6, 7, 17 et 28 jours après le coulage et maintenues sous charge pendant 28 jours. Pour toutes les éprouvettes, on a noté les observations initiales puis, après application de la charge requise, de nouvelles observations ont été faites. La fréquence des observations a ensuite varié selon l'age de l'éprouvette. Les 4 autres éprouvettes ont servi aux mesures d'élasticité et de retrait. Les mesures d'élasticité ont été également faites sur les 5 premières éprouvettes lors du premier chargement et de nouveau une fois que tous les relevés de fluage ont été faits. A partir de ces résultats, des familles de courbes de fluage longitudinal ont été obtenues pour les éprouvettes à différents ages de chargement. Après un temps donné, les valeurs du fluage sont les mêmes pour toutes les éprouvettes aux différents ages de chargement. Les essais en chambre froide ont ainsi prouvé que l'hypothèse: Fluage=CN, où C est une constante et N le rapport contrainte/résistance, reste valide quelle que soit la maturité au chargement, à condition que le procédé de maturation soit arrêté avant le chargement.

     

Heat transfer coefficient measurements for mixed gas working fluids at cryogenic temperatures

The use of mixed gas working fluids has become common in Joule-Thomson type cryocoolers for a variety of applications. However, there is very little data or theory currently available regarding the heat transfer coefficient associated with these multi-component, multi-phase mixtures at cryogenic temperatures. This paper describes an experimental test facility and procedure that has been used to make careful measurements of the horizontal, flow boiling heat transfer coefficient for several hydrocarbon mixtures that are nominally optimal for small, Joule-Thomson cryocoolers in the 80 K to 120 K operating range. Data are presented over a range of temperatures from 100 K to room temperature and for several pressures and mass flow rates. The results indicate that quality and mass flux are the most important parameters governing the heat transfer coefficient among those that were varied. The experiment is verified by carrying out tests using single-phase, pure nitrogen gas and comparing the results with the Dittus-Boelter equation. The experimental uncertainty of the measurements is estimated from 1st principles; additionally, the repeatability of the experimental measurements was investigated by replicating tests at a nominal set of operating conditions and composition on separate days. The measurements presented here are intended to aid in the design of small, mixed-gas Joule-Thomson cryocoolers.     

Stress-strain properties of structural steel at strain rates of up to 105 per second at sub-zero,room and high temperatures

A testing technique and method of processing the displacement-time data have been developed following which the stress-strain characteristics of structural steel at strain rates between 10³ to 10⁵ per second over a strain of about 50% and at different temperatures have been determined. The steel under present test condition within this strain rate range showed a strong strain rate sensitivity. The material inertia and temperature rise during high speed deformation were found to have mutually cancelling effect on the deduced flow stress. In determining the results, appropriate friction correction was also made and the results presented in this paper are all converted to those under frictionless condition. Finally, a constitutive equation has been proposed for the steel incorporating the effects of work-hardening and strain rate sensitivity of the material.