全固态碱性Cd/Ni二次电池的制备及其性能

用溶液浇铸法制备含有聚乙烯醇(PVA)/羧甲基纤维素(CMC)聚合物、KOH和水的复合碱性固态聚合物电解质PVA/CMC/KOH/H2O。采用扫描电镜,循环伏安和交流阻抗技术研究PVA/CMC/KOH/H2O的特性。研究结果表明:在室温时,PVA/CMC/KOH/H2O离子电导率最高可达7.1×10-2S·cm-1;在循环伏安曲线上,在0.15,-0.30和-0.70V时出现明显的氧化还原峰。以PVA/CMC/KOH/H2O为电解质组装的电池,当以1mA/cm2的电流密度放电时,在1.10～1.40V有放电平台出现;当以3mA/cm2电流密度充、放电时,电池经过42次循环后,充、放电效率为88%～95%,表明PVA/CMC/KOH/H2O电解质具有较强的稳定性;电池内阻随着充电过程的进行逐步降低,随着放电过程的进行急剧增大;内阻的增加除了与电极充放电状态有关外,还与外加电场对电解质的影响有关。

三元复合驱采出水中悬浮固体的控制方法

采用向三元复合驱采出水中加入水质稳定剂的方法有效降低采出水中悬浮固体的质量浓度。实验结果表明,将100 g采出水依次经滤纸和孔径为0.45μm的醋酸纤维素膜过滤后,加入1.0 g WSBL-3型水质稳定剂,混合均匀后置于80℃的水浴中静置4 h,取出后再置于40℃的水浴中静置5 min,由此可将采出水中的悬浮固体质量浓度由107 mg/L降至2 mg/L。

PVA-KOH-TiO_2-H_2O复合碱性固态聚合物电解质

以聚乙烯醇(PVA)与二氧化钛(TiO2)和氢氧化钾(KOH)为原料,运用溶液浇铸法制备PVA-KOH-TiO2-H2O复合碱性聚合物电解质(ASPE)。以X射线衍射(XRD)、差热扫描(DSC)、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)和交流阻抗法(AC)对复合膜的结构和性能进行表征。XRD和DSC分析表明TiO2的加入可以增加PVA基体的无定形比例。PVA-KOH-TiO2-H2O ASPE显示了良好的电化学性能,水含量为50%,室温(20℃)离子电导率在0.102～0.171S/cm之间;以不锈钢为阻塞电极测得膜的电化学稳定窗口为±1.2V。以PVA-KOH-TiO2-H2O ASPE组装的固态聚合物电解质电容器首次放电比电容为44F/g,1000次循环后比电容为33F/g,其恒流充放电、循环伏安、交流阻抗测试均显示了良好的电容性能。

三元复合驱采出水对回注地层渗透率适应性研究

在超过 1年的时间内从大庆采油二厂三元复合驱试验区中心油井多次取采出水样并分析水样中化学剂质量浓度 ,聚合物在 71～ 381mg L范围 ,NaOH在 190～ 1197mg L范围 ,表面活性剂 (植物羧酸盐 )在 86～ 1197mg L范围。用Coulter激光粒度分析仪测定 ,在自然沉降的和沉降后又经滤纸过滤的共计 4个采出水样中 ,悬浮物总体积远大于未过滤清水 ,颗粒粒径平均值和中值也大于未过滤清水 ;一个采出水样的粒度分布曲线表明 ,未过滤水样中粒径分布范围为 0 .82 5～ 2 6 .2 9μm ,>15 μm的占很大比例 ,滤纸过滤可以除去大部分大粒径颗粒。将采出水样注入不同渗透率的石英砂胶结岩心 ,从注入压力 注入量曲线求得不产生严重堵塞的岩心最低渗透率为 2 5 0× 10 - 3μm2 。用压汞法测得的人造和天然岩心孔隙半径中值与渗透率的关系进行校正 ,得到回注三元复合驱采出水的地层渗透率应不低于 10 0× 10 - 3μm2 。图 3表 3参 2。

改性剂对PVA基碱性固体聚合物电解质性能的影响

为了改善PVA-KOH-H2O体系碱性固体聚合物电解质(ASPE)的性能,采用溶液浇铸法向其中添加改性剂制备复合电解质膜,利用X射线衍射仪(XRD)、循环伏安法(CV)和交流阻抗法(AC)等对电解质膜的物相和性能进行了表征.研究结果表明:聚合物电解质以无定形态为主,含极少量晶相,改性剂的适量添加可以降低电解质膜的结晶度增大无定形区域,离子电导率随PEO的加入先减小后增大,随增塑剂的加入先增大后减小,三种改性剂中GROL效果最好可达4.52×10-2 S/cm,电化学稳定窗口随改性剂的添加略微变窄,但仍显示了较好的电化学稳定性,当三种物质同时共混加入时电化学性能优于单个组分.该研究结论对制备高能量碱性固体电池具有一定的参考价值.

碱性电池用准固态聚合物电解质膜

用乳化浸渍的方法,由交联聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、氢氧化钾和水制备了准固态复合聚合物电解质(QSPE)膜。QSPE膜的室温离子电导率可达10-3S/cm数量级,可作为固态碱性电池的隔膜使用。研究了其组成、无机盐和纳米CeO2添加剂对QSPE膜离子电导率的影响及电解质膜的热稳定性。添加Na2SO4或1.0%的纳米CeO2,可使膜的离子电导率在55℃时,提高到10-2S/cm数量级;添加无机盐或纳米CeO2,膜的热稳定性较好。

碱性固体燃料电池碱性聚合物电解质膜的最新研究进展

最近,碱性聚合物电解质膜燃料电池(APEMFC)因具有电极反应动力学快以及不依赖于贵金属铂催化剂等诸多优点而成为一个热门话题.作为其中一个关键部件,碱性聚合物电解质膜直接影响燃料电池的性能和成本.然而,迄今为止,仍然没有令人满意的碱性电解质膜材料.为此,大量研究被开展和报道.本文综述了近三年内文献中关于燃料电池碱性聚合物电解质膜的最新研究进展:包括各种各样的合成策略,构效关系,水管理以及非原位或原位稳定性测试等等.尤其是一些新的金属离子基阴离子交换膜和冠醚基阴离子交换膜首次被提及和评论.此外,还进一步预测了将来的发展趋势.

PVA-PC-KOH-H_2O碱性固体聚合物电解质的制备和表征

以PVA-KOH-H2O体系碱性固体聚合物电解质为基质,添加适量碳酸丙烯酯(PC)做增塑剂来提高性能。利用X-射线衍射分析、红外光谱技术分析、交流阻抗谱和循环伏安法等对样品进行了表征。研究结果表明,聚合物电解质以无定形态为主,含极少量晶相,PC的适量添加可以降低电解质膜的结晶度增大无定形区域,从而提高室温离子电导率,当PVA:PC=3:1(质量比)复合电解质膜的室温电导率最高可达4.41×10-2S/cm,同时电化学稳定窗口也满足使用要求(相对于不锈钢电极,其电压稳定窗口为3.5V)。

电解水制氢技术进展

氢能清洁无污染,并且高效,可再生,被视为未来最有潜力的能量载体。在目前的各种制氢技术中,利用可再生能源所产生的电能作为动力来电解水是最为成熟和最有潜力的技术,是通向氢经济的最佳途径。简要介绍了碱性电解槽,聚合物薄膜电解槽,固体氧化物电解槽的基本原理,研究现状,并对有关问题和电解槽的现状,发展趋势作了讨论。

催化层树脂含量对APEWE性能的影响

碱性固体电解质水电解是一种新兴的电解水制氢技术,有望解决碱性液体电解质水电解技术有碱雾、酸性固体电解质水电解所用催化剂成本高等不足,因而具有规模化扩大的潜力。膜电极组件是电解池中核心部件,改变膜电极催化层中阴离子交换树脂的比例可以实现对膜电极的优化。运用电化学方法对制备的膜电极进行表征测试,包括全电池I-V曲线测试、电化学阻抗谱(EIS)测试、全电池稳定性测试等等。当阳极采用担载量为1.5 mg/cm2的Ir黑,阴极采用1mg/cm2的70%(质量分数)Pt/C,催化剂与阴离子交换树脂的质量比为85∶15时,全电解池在1.877 V时电流密度达到了500 m A/cm2。

碱性固体聚合物电解质的研究进展

碱性固体聚合物电解质(ASPE)是一类全新的电解质,具有质轻、易成膜、粘弹性好和稳定性好等许多无机电解质和有机溶剂电解质不可比拟的性能。本文综述了碱性固体聚合物电解质的种类、离子传导性、提高其性能的途径及其应用,并对其发展前景作了简要的探讨。

碱性固态Zn/MnO_2电池研究

为解决碱性锌锰电池体系存在的电解液易泄露、加工封闭难等问题 ,利用溶剂浇铸法制备了PVA KOH H2 O碱性固态聚合物电解质 (ASPE) ,通过XRD、循环伏安及交流阻抗测试对ASPE样品进行表征。结果表明 :ASPE具有良好的导电性 (室温电导率达 10 -2 S/cm)及较宽的电化学稳定窗口 (相对于不锈钢电极 ,其电压稳定窗口为 2 0V )。Zn|ASPE|MnO2模拟电池以 1mA恒电流放电至 0 9V ,放电容量达 2 10mAh/ g。

PVA/Nb_2O_5复合碱性固体聚合物电解质的性能

以聚乙烯醇(PVA)、Nb2O5和KOH为原料,采用溶液浇铸法制备了PVA/Nb2O5复合碱性固体聚合物电解质(ASPE)。研究了Nb2O5对ASPE离子电导率(σ)和电化学稳定窗口的影响。交流阻抗和循环伏安的结果表明:加入15%Nb2O5的复合ASPE膜,室温σ为10.45 mS/cm,电化学稳定窗口为2.4 V。

碱性固体聚合物电解质膜的制备及性能研究

以聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)和KOH为原料,运用溶液浇注法制备了PVA-KOH-PEG-H2O电解质膜,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、交流阻抗(AC)和循环伏安(CV)等技术对其结构和性能进行表征。结果表明,碱性固体聚合物电解质膜(m(PVA)∶m(KOH)∶m(PEG)=1∶3∶1)的室温(15℃)电导率可达到0.106 S/cm,电导率与温度关系符合Arrhenius方程。XRD测试结果表明,PVA和PEG均以无定形形式存在于碱性固体聚合物电解质膜中;SEM测试结果表明,PVA和PEG在聚合物中形成均一的形貌;循环伏安曲线表明,碱性固体聚合物电解质膜的电化学稳定窗口为2.4 V。此外,组装了Al/AgO电池,并进行了充放电测试。

PVA-CMC-KOH复合碱性固态电解质的制备及其在二次锌镍电池中的应用

采用聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维素(CMC)和KOH为原料,通过溶液浇铸方法制备了性能良好的碱性固态聚合物电解质。通过考察电解质含水量、电导率与各组分的关系,得到其最佳配比为m(PVA)∶m(CMC)∶m(KOH)=3∶1∶6。采用DTA和CV技术考察了样品的热稳定性和电化学稳定性。碱性固态电解质在66℃的地方开始脱去自由水,在90℃后脱去束缚水(羟基结合水),350℃发生羟基缩合,分子内脱水。组装碱性固态电解质二次碱性锌镍电池,以不同电流密度2～10mA/cm2充放电,在电压为1.93～1.95V出现充电平台,在电压1.78～1.45V出现放电平台。以5mA/cm2电流密度进行充放电循环10次,充电效率第10次达到92%,表明电解质具有良好的性能。

一种有机无机碱性固态电解质膜的制备研究

文章主要研究了一种有机无机杂化复合碱性固态电解质膜的制备方法及导电性能。研究了采用物理共混法和原位合成法制备基于PVA-KOH-H2O(基体)-Mg(OH)2(掺入物)体系的碱性固态电解质膜,同时,还引入离子交换法,浸洗掉电解质膜中的杂质离子,并对其进行了研究探讨。测试表明,随着KOH比例不断升高和H2O含量增加,聚合物膜的电导率逐渐升高;Mg(OH)2的掺入有利于进一步提高复合膜中KOH的含量;原位合成法制备的膜的各种性能均好于物理共混法制备的膜,但离子交换法的引入,会削弱制备的膜的性能。

前景广阔的新型化学电源──燃料电池

介绍了燃料电池的基本概念和工作原理，综述了发达国家碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐型燃料电池、固体氧化物型燃料电池和聚合物电解质型燃料电池的开发研究概况和发展趋势，提出了发展我国燃料电池的具体建议。

固体氧化物电解水制氢系统效率

电解水与高效清洁一次能源耦合制氢,是理想的大规模制氢技术。该文建立了电解水制氢系统效率评估模型,并通过该模型对碱性、固体聚合物电解池(SPE)及固体氧化物电解池(SOEC)制氢系统总制氢效率进行了计算与分析。碱性制氢系统电解效率与总制氢效率均较低,分别为56%和25%;SPE制氢系统电解效率虽有提高约76%,但其总制氢效率仍较低约35%;而SOEC制氢系统电解效率可达90%以上,总制氢效率高达55%,分别是SPE与碱性制氢系统的1.5和2倍。高温气冷堆耦合的SOEC电解制氢系统是目前已知总制氢效率最高的大规模制氢系统。

锂电池用全固态聚合物电解质

随着储能电源和电子产品以及电动汽车的迅速发展,开发高能量密度的锂离子电池已经成为现阶段研究的重点方向之一。目前,较广泛使用的液态锂离子电池,由于容易发生有机液态电解质的泄漏、燃烧、爆炸和短路等问题,存在非常大的安全隐患。因此,迫切需要开发能量密度更高,安全性更加好的锂离子电池。与现有的有机液态电解质相比,全固态聚合物电解质(All-solid-state polymer electrolyte,ASPE)具有理论比容量更高、结构可设计性强、易于大规模生产制造、排除了泄漏液体等体系安全性能好的优点,是一类具有广泛应用前景的电解质。ASPEs在锂离子电池中起到了主导作用,研究者们对其进行了大量的科研工作。本文结合并比较了典型的ASPEs(聚醚、聚酯、聚氨酯、聚硅氧烷)的最新科研进展以及本课题组的工作,回顾了这几种固态聚合物的发展,对高性能锂电池全固态电解质的制备设计、新型锂电池、界面调控和制备工艺成型等方面作了阐述,并对其未来的研究做出展望。