全钒液流电池多孔电极非均匀压缩的数值模拟

电极压缩会导致全钒液流电池的多孔电极侵入流道影响电池性能。本文建立了蛇形流道多孔电极非均匀压缩的三维稳态模型,对比研究了多孔电极非均匀压缩和多孔电极矩形压缩的内部压降、电解质流速和过电位分布的不同,发现多孔电极非均匀压缩与实际情况符合程度高。分析了不同压缩比对电极非均匀压缩多孔电极内部压降、电解质速度、反应物质浓度分布、电解质电位、过电位、局部电流密度和浓差过电位的影响。结果表明:在压缩比增大的情况下,电极非均匀压缩多孔电极内部压降和速度增大程度高于电极矩形压缩,电极非均匀压缩侵入部分与流道接触区域处过电位高于电极矩形压缩。电极非均匀压缩多孔电极内部反应物质浓度分布均匀性增大,电解质电位和过电位降低,阴极区域局部电流密度和浓差过电位上升。

多孔Ti/SnO_(2)-Sb-Ni电极的制备及电催化产臭氧性能研究

采用溶胶凝胶法制备了多孔Ti/SnO_(2)-Sb-Ni电极,并研究了所制备电极的电催化产臭氧性能。采用SEM与XRD等方法对电极涂层的表面形貌及结构进行了表征;考察了不同电极基体条件对电催化产臭氧性能的影响。实验结果表明:多孔Ti/SnO_(2)-Sb-Ni电极表面呈现为密集粗糙颗粒状结构;当电极涂层中Sn∶Sb∶Ni摩尔比为500∶8∶5、泡沫钛基体孔径为20μm时,制备出的电极有最佳的电催化产臭氧性能。多孔Ti/SnO_(2)-Sb-Ni电极可为新型电化学生成臭氧技术的研究和应用提供支撑。

固体氧化物燃料电池多孔电极中气体传输模型的研究进展

围绕SOFCs多孔电极一维气体传输模型的研究进展进行综述。介绍了多孔电极气体传输的机制、一维气体传输模型的发展、SOFCs的相关建模研究。讨论了体系中气体组分间的通量比关系和尘气模型的几种计算方法,以及对SOFCs阳极浓差极化预测结果的影响。对多孔电极气体传输模型的发展前景进行了展望。

多孔电极不同粒径分布的比较研究

锂离子多孔电极由电极活性材料、粘结剂、导电剂等粘结而成。而目前的电极设计是可以通过优化设计电极微观多孔结构来提高电池内部的液相离子与固相离子的导电速率与传输速率。本文着重分析了电极活性颗粒粒径分布对多孔电极的极化热与电池放电时间的影响,结果发现,随着颗粒粒径分布的降低,多孔电极的极化热产热降低、电池容量显著增加。该分析有利于指导多孔电极的正向设计。

聚酰亚胺超级电容器电极材料研究进展

简述了超级电容器的应用优势及其电极材料的发展与特性,回顾了近几年聚酰亚胺及其衍生碳材料在超级电容器领域的最新研究进展,介绍了聚酰亚胺基多孔碳、碳纳米片、碳气凝胶以及碳纳米纤维等材料作为电极活性材料的研究现状,并分析了各自应用的优缺点及改进的方法。最后讨论了未来推进聚酰亚胺及其衍生碳材料在超级电容器领域的进一步发展应注重的研究方向,指出包括聚酰亚胺碳气凝胶、多孔碳纤维及自支撑膜电极以下几方面仍需研究。

电极孔径及温度对闭式氢氧燃料电池性能的影响机理研究

针对燃料电池内部复杂的水传输机制和水管理策略的影响因素,研究多孔电极的孔径对水传输和水分布情况的影响。建立燃料电池等温模型,通过改变多孔电极的孔径,模拟燃料电池催化层在不同孔径下的水浓度和水分布规律。同时,考虑温度可能带来的影响,在研究过程中选取了燃料电池常见的运行温度,在每个温度值下都进行了模拟。结果表明,在设定的温度下,孔径对水浓度和水分布情况的影响规律是相似的。孔径较大时,电极内的水浓度较低。随着孔径减小,电极内的水浓度不断增大。同时,孔径越小,水浓度增大的速度越快。气体浓度的分布与变化情况正好与水浓度相反。水浓度越高的区域气体浓度越低。随着孔径减小,气体浓度不断上升。从模拟结果来看,当气体扩散层具有微米级孔隙结构时,电极内多余的水分可以较好地排出,同时在较高的温度下水管理更容易较好地实现。阴极流道出口和中部比较容易发生水淹,所以应该对这些区域加设除水装置或设计自除水结构。

TiO_2多孔电极的制备与表征

通过水解钛酸四丁酯的方法得到ＴｉＯ２超微粒胶体溶液，并在导电玻璃基片上制备出ＴｉＯ２电极．ＡＦＭ研究显示该电极是由粒径均匀的ＴｉＯ２小颗粒及微孔组成；光谱学分析表明该电极的比表面积大于５０．

双染料共敏化的纳米晶二氧化钛多孔电极的光伏特性研究

通过化学吸附方法，在二氧化钛多孔电极上修饰甲基卟啉和酞菁锌两种染料，制备出双染料／ＴｉＯ２电极。酞菁和卟啉在可见光区有不同的吸收范围，它们共同修饰可使ＴｉＯ２电极在可见光区的光谱吸收和光电流响应具有较宽的范围，可提高对太阳光的利用率，改善电极的光电转换特性。

纳米尺度TiO_2微粒多孔膜电极光电化学

用光电流作用谱、光电流-电势图和瞬态光电流谱等光电化学方法研究了TiO2多孔膜电极在含不同氧化还原体系的电解质溶液中的光电转换过程.结果说明TiO2多孔股为n-型半导体，其禁带宽度为3.26eV.当在电解质溶液中加入醌二苯酸（BQ／HQ），TiO2多孔膜电极的光电流作用谱形基本与没加氧化还原对时类似。在可见光区的光电流拖尾是由于醌被光激发，然后给出电子到TiO2多孔膜导带而产生阳极光电流.而在电解质溶液中加入Fe（CN）3-6-／4-时，TiO2多孔膜电极的光电流作用谱有明显的改变.除了在小于380nm短波区有光电流峰外，还在400-600nm的可见光区观察到宽的光电流峰，大大增加了光电流转换效率.同时在小于-0.2V下为阳极光电流，在-0.2V～0.3V电势区间为明显阴极光电流，在大于0.3V下可观察到较弱的阳极光电流.当电极电势大于-0.2V时，光电流瞬态谱在开始光照时有一阴极瞬态光电流尖峰，然后转变为阳极稳态光电流.这是因为当电极电势较负时，Fe（CN）4-6与TiO2的电子传递络合物可以吸收光子，光生电子迅速注入TiO2导带，然后还原溶液中的而产生阴极光电流.

青铜器加速腐蚀的多孔氧电极研究

用具有适当空隙的电镀Cu-Sn-Pb三元合金作为青铜器模拟试片.应用腐蚀膏试验和微电极测试,研究了氯化亚铜(CuCl)、碱式氯化铜[Cu2Cl(OH)3]和碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]等腐蚀产物对氧的去极化反应的影响.以上述铜盐为活性物质制备出多孔氧电极,与青铜试片在3%NaCl溶液中组成腐蚀原电池,进行了阴极极化曲线测试,并进行以CuCl为活性物质的氧电极的恒电流放电和恒电阻放电测试.结果表明CuCl使试片的腐蚀速度高出其它二价铜盐两个数量级,对氧的去极化反应催化活性最高,氧电极的放电性能稳定并且模拟了被称为“粉状锈”主要成分的Cu2Cl(OH)3的生成过程.提出了加速青铜器小孔腐蚀的多孔氧电极机理.

纳米尺度TiO_2聚苯胺多孔膜电极光电化学研究

用光电流作用谱、光电流电势图等光电化学方法研究了ＴｉＯ２／聚苯胺复合多孔膜电极在不含氧化还原对和含有不同氧化还原对体系中的光电转换过程．结果说明，ＴｉＯ２／聚苯胺复合多孔膜电极为双层ｎ－型半导体结构，ＴｉＯ２多孔膜的禁带宽度为３．２ｅＶ，外层聚苯胺膜的禁带宽度为２．８８ｅＶ．用导电高聚物修饰半导体电极可以使可见光区光吸收增强，光电流明显增加，产生光电流起始波长红移至＞６００ｎｍ，从而提高了宽禁带半导体电极的光电转换效率．

五甲川菁染料敏化SnO_2纳光结构多孔膜电极的光电化学研究

研究了五甲川菁敏化SnO_2纳米结构电极的光电化学行为.结合循环伏安曲线图及五甲川菁的光吸收阈值,初步确定五甲川菁染料电子基态和激发态能级位置.结果表明,五甲川菁染料电子激发态能级位置能与SnO_2纳米粒子导带边位置相匹配,因而使用该染料敏化可以显著地提高SnO_2纳米结构电极的光电流,使SnO_2纳米结构电极吸收波长红移至可见光区和近红外区,光电转换效率得到明显改善,IPCE值(单色光的转换效率)最高可达45.7％.

多孔金属电极基体材料

简要介绍了电池用多孔金属电极基体材料的主要类型及其特点、基本性能要求和制备方法 ,旨在提供改善该材料制备工艺的线索和强化其性能及性能关系研究的必要。

双染料复合敏化SnO_2纳米多孔膜光电极的研究

研究 了五甲川 菁和联吡 啶钌双 染料复合 敏化 Ｓｎ Ｏ２ 纳米 结构 电极 的光 电化 学行 为． 结果表明， 五甲川菁 在５５０ ～７ ００ ｎ ｍ 范围 有强吸 收带，而 联吡啶钌 在４００ ～６ ００ ｎ ｍ 吸光 性好， 它们 在电极表面的 共吸附使 吸 光 范 围 几 乎 覆 盖 整 个 可 见 和 近红 外 光 区 ． 它 们 的 激 发 态 能级 为 － ０９１ Ｖ（ ｖｓ Ｎ Ｈ Ｅ） 和 － ０６ Ｖ（ ｖｓ Ｎ Ｈ Ｅ） ，都高 于 Ｓｎ Ｏ２ 纳 米粒 子的 导 带位 置， 有利 于它 们 的激 发态 电 子注入 Ｓｎ Ｏ２ 纳米粒 子的导 带，即 各自 吸收不 同波 长范围 的光， 共同产 生阳 极光电 流． 因而 这种双 染料复合敏 化比单一 五甲川 菁染料或 联吡啶钌 敏化效 果有更显 著的 提高， 同时 光电 转化 率得 到明 显改善，最 高单色光 量子转换 效率（ Ｉ Ｐ Ｃ Ｅ） 可达 ６８ ％

Ru(bPy)_2 (NCS)_2染料敏化PbS/Zn^(2+)一TiO_2 复合半导体纳米多孔膜电极的光电化学

采用水热法合成了Ｚｎ２＋离子掺杂的ＴｉＯ２纳米粒子（掺杂量０．５％）；并用光电化学方法研究了 Ｒｕ（ｂＰｙ）２（ＮＣＳ）２（ｂｐｙ—２，２’－ｂｉｐｙｄｉｎｅ－４，４＇－ｄｉｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ａｃｉｄ）分别敏化 Ｚｎ~２＋掺杂的 ＴｉＯ_２电极和 ＰｂＳ／Ｚｎ~２＋－ＴｉＯ_２复合半导体纳米多孔膜电极的光电化学行为．实验证明Ｒｕ（ｂｐｙ）２（ＮＣＳ）２敏化 ＰｂＳ／Ｚｎ２＋－ＴｉＯ_２复合半导体纳米多孔膜电极比单独敏化 Ｚｎ~２＋－ＴｉＯ_２电极的光电效果好，且敏化电极的光电流产生的起始波长都比 Ｚｎ２＋－ＴｉＯ２电极向长波方向移动；在 ３６０～６００ ｎｍ范围内， Ｒｕ（ｂｐｙ）２（ＮＣＳ）２敏化 ＰｂＳ／Ｚｎ２＋－ＴｉＯ_２复合半导体纳米多孔膜电极比单独敏化Ｚｎ~２＋掺杂ＴｉＯ~２电极的效果更好．

ZrO_2氧传感器多孔电极中气体扩散过程模拟

用扩散障将多孔电极材料中微孔对ZrO2 气体氧传感器性能的影响孤立出来研究 ,发现气体在电极层中扩散缓慢而使传感器的V/I特性和过渡过程等的变化显著 .通过对V/I特性的模拟 ,建立了电极材料中的空隙结构与V/I特性间的定量关系 .并对过渡过程的变化也提出了一个定性解释 .

多孔电极平板结构的PdPc/H_2PtCl_6杂化有机半导体毒气传感器的研究

采用“摸扳法”以对甲基苯酚、4-硝基邻苯二晴为原材料，以N，N二甲基甲酰胺为溶剂，在N2保护和碳酸钾的催化作用下，合成了酞菁分子碎片，通过质谱分析确定了相对分子质量为243（理论值为243．34），验证了工艺过程的正确性。以共溶技术将分子碎片与氯化钯在正戊醇、DBU作用下合成墨绿色四取代对甲苯氧基PdPc，通过红外吸收光谱分析验证了其吸收峰的测量值与理论值基本吻合，确定了合成反应终产物，进而以一定比例将PdPc、HzPtCle共溶在甲醇溶液中，在30～50℃下48h杂化合成为有机半导体气敏材料。依据欧姆定律，并以激光微加工、半导体技术设计、制诈了多孔电极平板结构，增大电极面积，降低了电极间距，比常用叉指电极结构的电阻降低了10。倍以上，使其电导率接近无机半导体数量级，利于后续电路信号采集。通过电镜观察了多孔电极的微观SEM形貌，确定其为连续、多孔的表面态，气孔在Ф0．1～Ф2μm，既保证了导电，又有透气的特征。以真空镀膜技术将气敏材料形成气敏膜，电镜观察其气敏膜的微观SEM形貌，基本层膜厚2μm，并有Ф0．1～Ф5μm微球结晶体嵌入，分布匀一，呈现继续互融生长趋势。以静态法测量其气敏特性，结果表明传感器对NO2呈N型半导体，0．010％气体浓度下灵敏度为7．45倍；对NO呈P型半导体，0．010％气体浓度下灵敏度为0．25倍；响应时间为90s。对气体不同的变化规律说明其的气敏机理与气体性能有关。

粉末多孔镍电极电化学阻抗谱及其数学模型

镍电极反应动力学在大多情况下是受固态质子扩散过程控制的，以此为出发点建立了具有明确物理意义的镍电极电化学阻抗谱（EIS）的数学模型．并以该模型为基础，讨论了一些模型参数如双电层电容C（d1）、质子扩散系数D及活性物质位于半径γ0等的改变，电极的不同行电状态以及多孔镍电极中的传质过程对镍电极阻抗谱的影响．理论模型较好地解释了一些实验结果．

多孔不锈钢基二氧化锰薄膜电极的制备及电容特性

用电化学方法制备了一种多孔不锈钢基二氧化锰薄膜电极。在不锈钢基体上以聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)在水溶液中形成的液晶作掩膜,通过电化学腐蚀制备了多孔基体电极,用恒电位方法在基体上沉积二氧化锰薄膜。用扫描电子显微镜对二氧化锰薄膜电极形貌进行了考察,循环伏安法和充放电曲线法测试了二氧化锰薄膜电极的电容。结果表明,腐蚀后的不锈钢基体呈现多孔特征,孔分布无规律,孔径大小从几十纳米到几百纳米不等,沉积的二氧化锰呈颗粒状,直径为80～90 nm。扫描速率为20 mV/s,沉积电量0.4 C/cm2时,循环伏安法测得的二氧化锰薄膜电极的质量比电容达400 F/g;沉积电量4～5 C/cm2时,面积比电容达到320×10-3F/cm2,此时的质量比电容仍保持在200 F/g左右。实验结果表明,多孔不锈钢基二氧化锰薄膜电极在超级电容器领域有潜在的应用前景。

渗流铸造多孔泡沫铅电极的性能测试分析

对用渗流铸造法制备的多孔泡沫铅电极性能进行了研究。给出了可充分反映其内部三维网络骨架结构的形貌 ,定量测试了多孔泡沫铅电极的孔隙率、孔径、密度、抗压强度以及充放电后的成分 ,分析了电极孔径大小和表面化学处理对放电性能的影响 ,为研究高比能长寿命轻量电极材料提供了依据。