质子交换膜燃料电池用炭纤维纸的制备和表征

采用干法成型技术制备聚丙烯腈(PAN)基炭纤维纸坯体,将其经树脂浸渍、热压、炭化、石墨化处理后制备成轻量化炭纤维纸。利用扫描电子显微镜(SEM)观察炭纤维纸及坯体的显微结构,利用X射线衍射仪测试不同温度处理后的石墨化度,并利用四探针法测试炭纤维纸的导电性能,透气性采用压差法进行测试。结果表明:石墨化温度是影响炭纤维纸电阻率的关键因素,而密度对电阻率的影响较小;透气性随厚度和体积密度的增加而降低;制备的炭纤维纸厚度为0.11mm、密度为0.65g/cm3,将其经2000℃石墨化处理后,采用Pt载量0.5mg/cm2的Core112CCM为膜电极,在H2与空气的流量比为1.2-5、温度60℃、常压条件下进行单体电池性能测试,电流密度为500mA/cm2时输出电压为0.6V,电池输出性能较好。     

CVI热解炭微观结构的参数控制研究

化学气相渗透(CVI)制备炭/炭复合材料涉及气体扩散和气相沉积2个过程,其工艺控制决定炭纤维坯体的增密速度、热解炭的结构和炭/炭材料的性能.工艺过程的控制主要有4类参数:第一参数包括沉积温度、系统压力、碳源浓度、碳源分压等,第二参数包括均相反应、异相反应和滞留时间等,第三参数为A_s/V_R,也就是沉积基体的表面面积与炉内气体的自由体积之比,以及目前以计算机模拟为主要手段的"第四参数"的研究.在固体表面沉积热解炭的科学研究已经持续了几十年,但至今为止还没有形成一种完善的表面沉积机理,分析了CVI工艺参数发展的趋势,说明了对热解炭微观结构形成机理的认识是一个不断深入的过程.     

以丙烯为碳源气的热解炭的制备及其沉积机理分析

以等温法进行化学气相沉积(CVD),研究了过程参数(反应温度、碳源气浓度以及炉内气体的滞留时间)对热解炭结构的影响.实验表明,以丙烯为碳源气,保持炉内气体的流动为层流运动方式,在中等温度(880℃)、中等滞留时间(2.19s)以及碳源气与载气体积比为1:3时,能得到粗糙层(RL)结构的热解炭;碳源气裂解为小分子后,在气相中通过加成、聚合、脱氢环化等反应生成苯及含有六元环的芳香烃,才能沉积得到结构较好的热解炭.     

Mo5Si3-MoSi2/SiC复合涂层的高温抗氧化行为分析

采用化学气相反应法和料浆刷涂反应法,在石墨表面制备了Mo₅Si₃-MoSi₂/SiC复合涂层,借助X射线衍射仪、扫描电镜及能谱等分析手段,研究了涂层的结构;通过恒温抗氧化实验及热力学分析,重点研究了涂层的高温抗氧化行为。结果表明：在1823 K的氧化氛围中,复合涂层中的Mo₅Si₃、MoSi₂组元易氧化生成MoO₃气体并导致涂层失重;而氧化初期(0～6 h)涂层试样的增重则主要与SiC的惰性氧化主导有关。由于复合涂层各组元在高温下都能氧化生成SiO₂玻璃,使涂层具有良好的高温抗氧化及热震性能;经20 h、16次循环热震实验后,涂层试样的氧化失重率只有3.78%。     

喷雾热蒸发炭膜用于二次锂离子电池负极的研究

以有机热解炭(石墨)为原料,用喷雾热蒸发法制备了用于二次锂离子电池负极的炭膜,用循环伏安法和恒电流充放电法测试了所获炭膜的电化学性能,测试结果表明,在第1循环周期中存在1个还原峰对应在电极表面形成固体电解质中间相膜;当充放电电流大小合适时,容量和每mol炭中嵌入其他物质的摩尔数(x)值都较大,基于这些实验结果,认为所获得的炭膜能用作电池负极以相对测试其他正极材料的电化学性能。     

低温快速磷化制备CuP2/多孔炭复合材料及其储锂性能研究

富磷金属磷化物作为锂离子电池转化型负极材料具有高的理论比容量和合适的电压平台,然而其制备复杂、导电性较差和充放电时产生的剧烈体积变化严重制约了它的发展.为此通过冷冻干燥、模板法以及低温快速磷化制备了CuP2/三维氮掺杂多孔炭复合材料(CuP2@N-PCs),其中利用H2预还原处理前驱体对最终合成富磷相CuP2起到了至关...     

AIN瓷TiN－Mo金属化方法研究

以Ｍｏ，ＴｉＮ为主要原料，采用金属粉末烧结法在ＡｌＭ瓷表面实现了金属化。探讨了金属化的工艺条件，运用ＸＰＳ，ＸＲＤ，ＳＥＭ等现代分析技术研究了界面现象及粘附机理。研究表明：液相的扩散、渗透，特别是ＡｌＮ瓷坯中的液相向金属化层的渗透是金属化层与ＡｌＮ瓷结合的主要原因。体积配比为７５％ＴｉＮ，２５％Ｍｏ及适量烧结助剂，烧结温度为１８００～１８５０℃，气氛为氮气（９０％）和氢气（１０％）的适宜条件下，获得了结合强度达４０ＭＰａ的良好金属化结合层。     

PAN-CF的组织结构及力学性能

张力炭化可大大提高炭纤维的性能,在不同的温度下对聚丙烯腈基炭纤维进行张力炭化处理并进行高温石墨化,结果表明:PAN-CF(聚丙烯晴基炭纤维)的拉伸强度和拉伸模量随张力炭化温度的升高而增大,石墨化后,拉伸强度减小而拉伸模量增大。提高CF的张力炭化温度,可大大改善CF石墨化后的性能。CF的微晶尺寸(L_c)随张力炭化温度的升高而增大。石墨化后,L_c增加,层面间距(d_(002))大大减小;对于CF,张力炭化温度越高,L_c越大,d_(002)越小,并且CF内部的炭颗粒排列得越紧密,孔洞、皮芯结构等缺陷较少,CF性能较好。     

自烧结C、TiC／C和SiC－B_4C／C材料的热处理行为

本文研究了自烧结Ｃ、ＴｉＣ／Ｃ和ＳｉＣ－Ｂ４Ｃ／Ｃ材料高温处理后的行为变化。实验发现随着处理温度的升高，各类材料的收缩率和重量损失随之增加，自烧结Ｃ和ＴｉＣ／Ｃ材料的弯曲强度逐渐下降，而ＳｉＣ－Ｂ４Ｃ／Ｃ复合材料的弯曲强度在２２７３Ｋ时达到一个最高值。