基于氘氚关系的固体聚合物电解浓氚仪的标定

固体聚合物电解水(Solid Polymer Electrolyte,SPE)在低活度氚水浓集测量中具有无电解质添加、电流大、无限减容比、安全环保等优势。然而标定其氚的富集因子E_(t)时需采用高活度的氚水标样,这会造成系统的氚记忆效应。为了避免高活度氚水的污染,采用氘内标法对SPE浓氚装置进行标定。根据电解过程中氚分离系数(β)和氘分离系数(α)的强关联性,得到装置常数k值:α(β-1)/(β (α-1));从而基于氘富集因子E_(d),确定SPE电解浓氚仪的氚富集因子(E_(d))^(k)。实验结果表明:k值在同款电解槽间波动较小,均值为1.088 9,变异系数为0.89%;k值受电解初始水量影响小,对电极材料敏感。k值作为常数用于同类型电解槽的标定具有高准确性和精密度。

膜电极对固体聚合物电解浓集水中氚的影响

固体聚合物氚电解浓缩法是浓集环境水中氚最安全高效的方法之一,其中装置的电解浓集因子为评价电解浓集水中氚的性能的重要指标。以电解浓集因子为评价指标筛选合适的阴阳极催化剂材料,实验探究温度对不同膜电极电解浓集水中氚性能的影响。结果表明:阳极为RuIrPt、阴极为Pt的膜电极具备更好的氚浓集效果;温度对RuIrPt/Nafion117/Pt膜电极的氚浓集性能和电解稳定性影响较大。在温度5℃的情况下,RuIrPt/Nafion117/Pt膜电极的氚浓集因子到达13.0±1.4。

固体聚合物电解质水电解池电极的优化研究

目前固体聚合物电解质(SPE)水电解池的膜电极催化层中各组分的配比普遍以全氟磺酸树脂(Nafion)与催化剂的质量百分比来表征,但是由于催化剂的堆密度不同,对于不同的催化剂如果沿用相同的质量配比会造成催化层中Nafion含量的失调,影响电极的质子与电子传导能力。研究了以Nafion与催化剂的体积比来表征电极催化层的组分配比和结构,并利用交流阻抗、循环伏安、极化曲线等电化学测试方法,对其体积比进行了最优化研究。结果表明,Nafion与阳极催化剂(Pt黑与IrO2混合物)的体积比1∶10时水电解的性能最佳。

固体聚合物电解质水电解器的设计与实验

目的实现固体聚合物电解质水电解技术的工程化,解决这一技术在工程实施中存在的问题,使其满足密闭环境供氧设备的要求。方法电解池组采用阳极供水与压滤机组装的方式,针对水电解池供水与供电的要求,设计了电解池的极板以及集电板,并对极板进行了轻量化设计,组装了3套样机。结果在75℃、电流密度0.6A/cm2条件下,小池平均电解电压低于1.75V;在密闭舱内3人62d的试验考核中,水电解池堆运行稳定,产生的气体O2纯度高于99.5%;集成120个单电池的水电解器,能稳定输出压力为1MPa、流量为1 523L/h的O2。结论水电解器的设计合理、极板轻量化设计可行,基本解决固体聚合物电解质水电解技术工程化应用中的技术问题,满足密闭环境对水电解器的性能要求。

液晶离聚物/PEO固体聚合物电解质的研究

采用溶液铸膜法制备了含磺酸离子液晶离聚物(LCI)-PEO-高氯酸锂全固态聚合物电解质(SPE)。运用扫描电镜、数字显微镜、差示扫描量热法(DSC)、拉伸测试和交流阻抗对复合电解质膜的性能进行了表征,研究了液晶离聚物(LCI)对电解质结晶度、力学性能以及电导率的影响。结果表明,液晶离聚物(LCI)的加入虽然增加了聚合物电解质的结晶度,但是提高了电导率。当液晶离聚物(LCI)含量为3%时,电解质的室温电导率达最大值,为1.30×10-5S/cm。

固体聚合物水电解技术综述

介绍了固体聚合物水电解技术的优点和工作原理,描述了膜-电极组件及其各种制法,包括膜的预处理和杂质毒化机理,概述了集电器基体的选择和涂层涂敷方法、槽体结构设计中的几个关键问题,提出了固体聚合物水电解技术的未来发展方向。

聚氨酯/超支化聚醚磺酸盐固体聚合物电解质的研究

合成了超支化聚缩水甘油 (HPG)和聚氧化乙烯聚氨酯 (PEU) ,并对 HPG进行进一步的磺化和成盐 ,得到了超支化聚缩水甘油磺酸盐 (SHPG) ,将 SHPG与 PEU共混得到了准单离子型聚合物固体电解质。利用红外光谱、DSC、TGA和复阻抗谱分析等对样品进行了表征。实验结果表明 ,SHPG的含量为30 %～ 4 0 % (质量 )时 ,PEU/ SHPG聚合物固体电解质的室温 (2 5℃ )电导率 σ达到 6× 10 -6S/ cm。

大电流密度固体聚合物电解质水电解电极材料研究

目的研究大电流密度下,电极材料对质子交换膜水电解器性能的影响。方法分析了高电流密度条件下,影响质子交换膜水电解器功率效率与稳定性的主要原因,研制了金属氧化物电极。结果利用金属氧化物电极,实现槽压保持1.8 V时,实验用电解池工作电流密度达到1.5 A/cm2、实用电解池工作电流密度达到1.1 A/cm2、并能保持性能长期稳定的目标结果。结论复合氧化物材料替代铂合金电极材料使得水电解器的大电流工作性能、低温启动性能、稳定性能都有了很大程度的提高。

纳米复合型固体聚合物电解质材料的研究进展

综述了纳米复合型聚合物电解质材料研究工作的基本情况。着重介绍了以聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯和聚磷腈等为聚合物基体的纳米复合型固体聚合物电解质材料的研究进展,并对其研究前景做了展望。

基于固体聚合物膜电解槽的新型水中氚电解浓集仪研制

目前环境中大部分水体氚(3H)活度浓度水平已低于常用的液体闪烁测量方法的探测限,为准确测量氚的活度浓度,需要对样品中的氚进行浓集。广东省环境辐射监测中心通过分析氚在电解浓集过程中的影响因素,在关键部件的设计与研究基础上,研制出一款基于固体聚合物膜(Solid Polymer Electrolyte,SPE)电解槽的新型水中氚电解浓集仪,并对其综合性能进行了一系列测试实验,700 mL的水样经过浓集后测量,氚的探测限可降至0.09 Bq?L-1,比浓集前降低了10倍以上,提高了低水平氚的测量能力。该浓集仪可用于环保、地质水文、海洋、卫生、核电等领域。

固体聚合物电解质水电解膜电极的电化学阻抗谱研究

测量了不同电解温度、电解电压等操作条件下固体聚合物电解质水电解膜电极的电化学阻抗谱,采用ZSimpWin软件对阻抗谱进行了拟合和分析。结果表明,提高电解温度,可减小电极的电化学反应电阻以及固体聚合物电解质膜的电阻;提高电解电压,电极的电化学反应电阻降低,但是电压过高,受气泡效应显著影响,电极反应电阻反而增加,阻抗谱中出现散乱的点;与质子交换膜燃料电池不同,SPE水电解过程中膜电极的阻抗谱出现"弥散效应",拟合时采用的等效电路也不同。

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.

固体聚合物电解质对质子交换膜燃料电池反应器的“电生”加氢特性的影响

Effect of some solid polymer electrolyte membranes,Nafion,Gore and Fuma membrane,on the electro-generative hydrogenation behavior of the PEMFC reactor was studied.Nafion membrane has demonstrated much better performance for the electro-generative hydrogenation of organic acids and enols than Gore and Fuma membrane.For Nafion membrane,the thickness and strength both influence the hydrogenation of organic acids and enols.

固体聚合物电解池分离氚的理论分析

水电解是氢同位素分离的一种有效方式,固体聚合物电解池(SPE)因具有高电流密度、低液体滞留等特点而备受青睐。为了完成SPE氚分离系统的工程设计与建造,本文针对由氢和不同阴极材料组成的SPE,在其分离氚的机理上,对水与二元氢化物之间的氢同位素交换反应进行了分析,利用归一配分函数和同位素两相分布理论计算了同位素交换反应的平衡常数和分离因子。结果表明:采用316L不锈钢和镍作为阴极的SPE,其分离因子的计算值与文献实验值较为符合,而碳阴极SPE分离因子的计算值远小于文献实验值。

锂离子蓄电池固体聚合物电解质研究进展

固体聚合物电解质具有质轻、安全、易加工等优点 ,在锂离子蓄电池中具有巨大的应用价值。主要综述了各类聚合物电解质的研究工作 ,特别是聚氧乙烯 (PEO)、聚丙烯腈 (PAN )、聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA )、聚偏氟乙烯 (PVdF)等聚合物电解质的研究与发展 ,并对面临的问题和今后的发展作了简单介绍。

固体聚合物电解质膜臭氧生成技术

本文对固体聚合物电解质膜生成臭氧技术进行了介绍。该技术具有装置小型化、臭氧浓度高、电流效率大等特点。由于该技术的核心部件三合一膜电极(MEA)成本较高,电催化剂效率低,本文介绍了一些改进膜电极结构的措施以提高电极性能。

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)。

固体聚合物电解质水电解膜电极的制备方法

综述了固体聚合物水电解制氢膜电极的各种制备方法及其优缺点,指出了在这些方法中,喷涂法由于具有明显优势,最适合用于膜电极的大规模批量生产。

改性无机微粒掺杂的固体聚合物电解质

为了提高锂离子电池固体聚合物电解质的电导率,用硫酸对纳米SiO2和TiO2进行表面改性,并加入到PEO基体中.采用溶液铸膜法制备出无机微粒-LiClO4-PEO全固态聚合物电解质(SPE).运用数字显微镜、交流阻抗和拉伸测试对电解质膜的性能进行了表征,研究了无机微粒中w(酸)对电解质电导率的影响.结果表明,SiO2微粒中w(酸)对电导率影响不大;TiO2微粒中的w(酸)与电导率成正比.当w(酸)=8%时,电解质的室温电导率可达1.83×10-6S/cm.改性后的TiO2微粒,可进一步提高固体聚合物电解质的电导率.