高密度储氢材料研究进展

氢是一种清洁的燃料,氢能是未来有发展前景的新型能源之一。氢的储存是氢能现阶段开发和利用的瓶颈。氢的储存方法有高压气态储存、低温液态储存和固态储存等3种,其中高压气态储存或低温液态储存不能满足将来的储氢目标。固态储氢是通过化学或物理吸附将氢气储存于固态材料中,其能量密度高且安全性好,被认为是最有发展前景的一种氢气储存方式。高密度储氢材料由轻元素构成,包括铝氢化物、硼氢化物、氨基氢化物、氨硼烷等,理论储氢质量分数均达到5%以上。综述了高密度储氢材料的研究进展,认为高储氢容量、近室温操作、可控吸/放氢、长寿命的轻质氢化物材料有希望达到燃料电池和移动氢源应用的目标。

理科背景下新工科人才培养的思考——以南开大学“新能源科学与工程”探索为例

当前,新一轮科技革命与产业变革加速演进,给具有典型交叉学科特点的新能源科学与工程专业提出了更高的要求。在"新工科"建设背景下,南开大学主动布局新能源专业,探索理科背景下的"新能源科学与工程"新工科人才培养模式,对人才培养方案、课程体系设置、人才培养模式、教学实践形式等进行了改革和探索,以期推动应用理科向工科延伸,培育出理工交叉融合、理论与实践结合、创新能力强的新能源专业人才。

MoS_2和TiS_2纳米管的制备、表征及储氢研究

采用不同的实验方法制备了M oS2纳米管,并对其结构、形貌及储氢性能进行了研究.实验表明,经KOH处理的M oS2纳米管在25℃及3 M Pa时,气态储氢容量达到1.2 w t%,在25℃及50 mA.-g 1的放电电流密度下,阳大的电化学储氢容量可达262 mA h.-g 1(相当于1.0 w t%的储氢量);而T iS2纳米管在25℃及4M Pa时气态储氢容量达到2.5 w t%.因此,M oS2和T iS2化合物纳米管具有潜在的储氢应用前景.

铅碳电池储能技术

储能技术在太阳能、风能等可再生能源发电、智能电网/微网建设等方面有着广阔的应用前景。铅酸电池具有价格低、较高电压、性能稳定、宽工作温度范围等优势,占据着固定储能市场的主导地位。但在智能电网、混合动力车的实际应用中,电池必须在不同的充电状态下操作,特别是在高倍率部分荷电模式。在这种操作模式下,硫酸盐沉积物积聚在电极表面,限制了铅酸电池的容量和循环寿命。铅碳电池是由铅酸电池和超级电容器组合形成的新型储能装置,它抑制了放电过程中负极板表面硫酸盐的不均匀分布和充电时较早的析氢现象,具有铅酸电池高能量和超级电容器高功率的优点,在部分荷电态大功率充放电状态具有较高的循环寿命,适合高倍率循环和瞬间脉冲放电等工作状态。本文介绍了铅碳电池的基本概念及原理,并对铅碳电池储能技术的发展历程和现状进行了总结。

TiSe_2纳米管的制备和表征

The ball-milled mixture of Ti and Se powders was carried out a solid -phase reaction at600℃.The as-prepared sample had been characterized by X -ray diffraction(XRD),scanning electron microscopy(SEM),transmission elec tron microscopy(TEM)and high-resolution transmission electron microscopy(HRT EM).The result shows that the products are multiwalled TiSe 2 nanotubes with open-ended tips,which are about15nm in outer diameter,se veral micron in lengths,and0.6nm of interlayer spacing.

BrONO2与Cl（^2P3／2）的反应机理

采用密度泛函理论 (DFT)B3LYP方法 ,在 6 3 1G 基组下 ,研究了Cl(2 P3/2 ) +BrONO2 →BrCl +NO3和Cl(2 P3/2 )+BrONO2 →Br+ClONO2 的反应机理 .计算得到各可能反应途径的过渡态 ,并通过内禀反应坐标 (IRC)分析加以证实 .反应Cl(2 P3/2 ) +BrONO2 →BrCl +NO3有两种可能的反应途径 ,其活化能垒相差比较大 .途径I和途径II的活化能垒分别为 89.5kJ·mol- 1 和 61.2kJ·mol- 1 ,该反应为放热反应 ,放出的热量为 73 .4kJ·mol- 1 .反应Cl(2 P3/2 ) +BrONO2 →Br +ClONO2 的活化能垒为 47.8kJ·mol- 1 ,该反应为吸热反应 ,吸收的热量为 6.3kJ·mol- 1 ,这与大部分实验者的推论相一致 .反应Cl(2 P3/2 ) +BrONO2 →Br +ClONO2 的活化能垒比较低 ,为 47.8kJ·mol- 1 ,认定反应容易进行 .反应Cl(2 P3/2 ) +BrONO2 →BrCl+NO3途径II的活化能垒低 ,主要按途径II的反应途径进行 .

智能电网中的储能技术

本文阐述了智能电网的特点和智能电网对储能的技术需求,概括了抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超导磁储能、超级电容器储能和电池储能等重要储能技术的特点及其发展现状,并对储能技术在智能电网中的应用进行了展望。

储氢研究进展

氢能是21世纪主要的新能源之一。作为一种新型的清洁能源,氢的廉价制取、安全高效储存与输送及规模应用是当今研究的重点课题,而氢的储存是氢能应用的关键。储氢材料能可逆地大量吸放氢,在氢的储存与输送过程中是一种重要载体。本文综述了目前所采用或正在研究的主要储氢材料与技术,如高压气态储氢、低温液态储氢、金属氢化物储氢、化学氢化物储氢、吸附储氢、金属有机骨架储氢等,比较了各种储氢的优缺点,并指出其相关发展趋势。

钠离子电池电极材料研究进展

室温钠离子电池由于原料丰富,分布广泛,价格低廉,引起了人们的研究兴趣。然而,由于钠离子相对于锂离子较重且半径较大,这会限制钠离子在电极材料中的可逆脱嵌过程,从而影响电池的电化学性能。因此研发先进的电极材料成为钠离子电池实用化的关键。本文中我们主要介绍了几种典型的钠离子电池电极材料,并对其最新的研究进展进行了简要综述,将为钠离子电池新型电极材料的研究提供基础。

含双吸电子基团的三苯胺染料在太阳电池中的应用

合成了两种具有不同共轭链长度的双吸电子基团的三苯胺类染料TPAR3和TPAR6,研究了它们的光物理与光电化学性质,并将它们用作TiO2纳米晶电极的光敏化剂引入太阳电池.结果表明,与含有乙烯基共轭桥的染料TPAR3相比,含有丁二烯基共轭桥的染料TPAR6在甲醇溶液和TiO2膜上的最大吸收均发生一定程度的红移和宽化;但TPAR6表现出比TPAR3差的光电性能,主要是因为前者更易发生顺反异构化,电子不能够顺利地从染料激发态注入到TiO2导带中,光电流的产生得到抑制.考察了基于TPAR3的太阳电池在电解液中加入不同浓度的硫氰酸胍(GT)对光电性能的影响,发现在GT浓度为0.100mol·L-1时效率达到最大(4.02%).

碳包覆纳米SnSb合金作为高性能钠离子电池负极材料

采用喷雾热解法合成了碳包覆的SnSb/C合金复合材料,利用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)等方法对产物的物相和形貌进行了表征,其中SnSb/C颗粒为10 nm左右的复合材料(10-SnSb/C)作为钠离子电池负极时,表现出优异的循环和倍率性能。首圈放电达到722.1 mAh·g^−1,首圈库仑效率86.3%,在100、1000、3000 mA·g^−1下比容量分别为607.7、645.4、452.2 mAh·g^−1,在1000 mA·g^−1电流下循环200周后可逆容量达到623 mAh·g^−1,容量保持率为95%。SnSb/C复合材料出色的储钠性能源于其完全被碳包裹的纳米结构,该结构可以有效提高活性物质的利用率,促进电子、离子的传导,并且抑制纳米粒子在长循环过程中的粉化和团聚。

锂离子电池负极材料ZnMn2O4微米空心球的制备和电化学性能

通过溶剂热方法合成了ZnMn2O4微米空心球,并探讨了其形成机理。采用XRD,SEM,TEM等测试手段对产物的结构、形貌和组成进行了表征。实验结果表明,溶剂热反应条件如反应温度、反应介质对于产物的结构和形貌起着关键作用。在140℃,采用乙醇和水作为反应介质,反应6 h可以制备出直径约3μm的ZnMn2O4微米空心球;当以乙醇为溶剂,反应6 h可以得到团聚的尺寸约250 nm的ZnMn2O4纳米颗粒。将所制备的ZnMn2O4微米空心球/纳米颗粒组装成锂扣式模拟电池,考察其电化学脱嵌锂性能。电化学测试结果显示,与ZnMn2O4纳米颗粒相比,空心结构的ZnMn2O4微米球具有较高的初始放电容量(1335 mAh·g-1)和较好的倍率性能,有望作为锂离子电池的新型负极材料。

锂离子二次电池电极材料的研究进展

锂离子二次电池因具有高的工作电压、高比能量、长寿命、无记忆效应等突出优点，被广泛应用于移动电话、笔记本电脑和其它便携式电器，并逐步向大功率系统如电动汽车、卫星以及大型储能电池等领域拓展。本刊特邀南开大学的陈军教授撰文并阐述了锂离子二次电池正极材料和负极材料的研究进展，并对聚合物锂离子二次电池的电极材料作了介绍．比较了两类锂离子二次电池的优缺点和应用范围．并对其发展趋势作了展望。

磷酸铁锂表面碳包覆研究进展

橄榄石结构的LiFePO4具有电压平台平稳、价格低廉、原料丰富和环境友好等优点,得到了人们的广泛关注.然而,纯LiFePO4的离子和电子导电性较差,其大范围应用受限.研究表明,对LiFePO4表面进行碳包覆可以有效提升其电化学性能.结合国内外研究现状,本文综述了不同的碳包覆方法、碳源种类对LiFePO4电化学性能的影响,以及碳包覆提升LiFePO4正极材料电化学性能的作用机制.

空心ZnMn2O4纳米球和纳米立方体的室温合成及氧还原催化性能

室温下在含有Zn2+的溶液中,以空心结构的MnO2为前驱体,使用NaBH4还原剂合成了尖晶石型ZnMn2O4纳米空心球和纳米空心立方体.通过XRD,SEM,TEM和BET等测试手段对合成产物的结构、形貌、组成和表面积进行表征.结果表明,所制备的空心结构ZnMn2O4纳米球和纳米立方体的尺寸为400～700 nm,空心结构的壳层是由粒径为5～7 nm的颗粒紧密堆积而形成的,厚度约为40 nm.研究了所制备的空心结构纳米ZnMn2O4在碱性溶液中的氧还原电催化性能,结果显示,相对于ZnMn2O4纳米空心立方体,ZnMn2O4纳米空心球在氧还原反应中具有较大的电流密度和较高的电子转移数(n=3.5),表现出较好的氧还原电催化性能.

钛酸锂表面碳包覆改性研究进展

尖晶石结构的Li4Ti5O12由于电压平台平稳、循环寿命长、"零应变"和安全性高等优点,成为锂离子电池的热门负极材料。然而纯Li4Ti5O12本身为绝缘体,导电性很差,倍率性能不佳,这限制了它的实际应用。研究表明,对Li4Ti5O12表面进行碳包覆可以有效改善其电化学性能。结合最近国内外研究情况,综述了表面碳包覆对Li4Ti5O12负极材料改性的研究进展,分析了不同的碳包覆方法、碳层厚度、碳结构和碳含量对Li4Ti5O12/C复合材料电化学性能的影响,希望促进Li4Ti5O12/C复合电极材料在锂离子电池领域的应用。

锂离子电池锡薄膜负极制备及电化学性能研究

应用真空蒸发法在泡沫铜基底上制备锡薄膜负极.XRD、SEM分析表征薄膜的物相结构及其微观形貌,并测试了材料的电化学性能.结果表明,泡沫铜基底的三维结构增强了活性物质与基底的结合力.在同一基底温度下,锡颗粒随蒸发时间延长逐渐增大,电池电化学性能降低;而在同一时间内,升高基底温度,颗粒无明显变化,电池循环寿命有了很大提高.样品A″电池(基底温度:200℃,蒸发时间:0.5 h)经100次充放电循环后比容量仍达407.3 mAh·g-1.

锂离子电池硅基负极材料研究进展

硅基负极材料由于具有理论比容量高等优点,有望成为替代商业化石墨或碳负极的材料。然而,在充放电循环过程中,容量迅速衰减阻碍了硅负极在商业上的使用。主要介绍了近年来硅基负极材料(硅单质、硅氧化物、硅复合物以及采用不同的粘结剂)的研究进展,阐述了硅基材料作为锂离子电池负极材料的研究前景。

NH_2+CH_4反应速率常数的理论研究

用密度泛函B3LYP方法 ,在 6 311G 基组下 ,优化NH2 +CH4→NH3 +CH3 ;NH2 +CH4→CH3 NH2 +H反应各驻点的几何构型 .在QCISD(T) 6 311G 水平下进行了单点能的计算 ,得到了两个反应的能垒分别为 70 .16kJ mol和2 38.0 2kJ mol.同时我们又详细的讨论了反应途径信息 .采用传统过渡态理论计算了在 30 0～ 2 10 0K两个反应的速率常数 .

第一性原理计算在锂离子电池负极材料中的应用

本文综述了第一性原理计算在锂离子电池负极材料中的应用,包括锂离子在负极材料上的吸附和相互作用、结构稳定性、锂离子的扩散、电池反应过程的模拟及实验现象的解释.第一性原理计算在研究和设计锂离子电池负极材料,特别是其容量、电压、反应过程、扩散、倍率充放电、结构与性能对应关系等方面,已发挥了重要的作用.随着计算机技术的发展,第一性原理计算将更深刻地反映负极材料的电化学可逆嵌/脱锂本质.