Nb掺杂SFM作为SOFC对称电极材料的可行性分析

随着“碳达峰”“碳中和”日益受到关注,可再生能源发电并网技术得到迅速发展。为改善钙钛矿氧化物材料作为固体氧化物燃料电池电极的电化学性能,用铌元素掺杂在钙钛矿氧化物材料的铁位来作为固体氧化物燃料电池对称电极材料。结果表明,当掺杂量为0.05时电导率最大,为28S·cm^(-1),且与所需活化能最小的结果一致;经过铌元素的掺杂,钙钛矿氧化物材料的电化学性能得到了明显的改善,当铌掺杂量为0.05时,材料的阻值最小,为0.080Ω·cm^(2);在650℃、700℃、750℃和800℃时,电池的功率密度分别为0.25W·cm^(-2)、0.40W·cm^(-2)、0.56W·cm^(-2)和0.71W·cm^(-2)。

非对称电极交流电渗微泵流体驱动研究

通过非对称电极等效电路的理论模型获得了交流电渗流微泵的流速计算公式;分析结果和数值仿真具有较好的一致性,从而验证了该模型的正确性。等效电路的理论模型为非对称电极交流电渗流微泵的研究提供了有效的理论分析方法。

表面对称电极含金属芯聚偏二氟乙烯纤维的简谐振动传感器

模仿蜘蛛毛发感受器的结构和功能,设计制备了表面对称电极含金属芯聚偏二氟乙烯(PVDF)纤维(SMPF)的简谐振动传感器。用挤压拉伸的方法制备纤维胚体,将纵向表面涂镀形状完全对称的导电胶作为外部电极,经过极化后,制备成SMPF简谐振动传感器。基于压电方程和振动理论,建立了悬臂梁结构的SMPF简谐振动传感器的理论模型,分析了传感信号与简谐振动角度和幅值的关系。将SMPF简谐振动传感器固定在基体上,搭建了实验系统,测试了SMPF简谐振动传感器对简谐振动的响应,验证了理论模型。结果表明,SMPF简谐振动传感器能够准确感知简谐振动的频率,传感信号和简谐振动的幅值呈线性关系,和振动方向成"8"字形关系,共振频率为15.6Hz,灵敏度为0.019pC/mm。该SMPF传感器能够测量简谐振动频率、幅值或方向,具有广泛的工程应用前景。

对称电极组空间位阻效应交流电渗流研究

建立了一种对称电极组交流电渗流微泵结构,通过改变相邻电极间的AC信号相位,可以方便地实现对微通道流向的控制。根据双电层离子数的空间位阻效应修正,数值求解了双电层Poisson-Boltzmann方程和液体流动Navier-Stokes方程,得到了对称电极组交流电渗微泵的流动特性。分析了微泵流速与交流电压幅值、频率等参数的关系特性,并与双电层Debye-Hückel线性解进行比较。结果表明,空间位阻效应修正在低电压时与Debye-Hückel线性解一致,但是在高电压时会产生高频反向流。

一种新型非对称电极的非接触压电微马达

提出一种基于非对称电极驱动的非接触压电微马达.圆盘型压电陶瓷作为激励源以产生周向行波.研究了该电极激励行波的条件.根据理论分析,设计了马达样机进,行了实验,并比较了对称电极和非对称电极两种情况下转子转速与频率的关系,得知非对称电极驱动明显提高了压电微马达的转速.

通过非对称电极实现IPMC单向弯曲

针对常规对称电极的离子聚合物-金属复合材料(IPMC)在交流信号的作用下仅能够产生往复摆动这种单一运动形式对其开发利用的限制,通过在传统IPMC铂电极表面的一侧镀铜制备出非对称电极IPMC,实现了IPMC的单向弯曲。利用扫描电镜对样品铂电极层表面镀铜的厚度观察,结果显示在IPMC电极一侧分别电镀1.01μm、2.59μm、3.80μm铜层;通过激光位移传感器对样品末端的位移进行测试,结果表明,在正弦电压信号的激励下,非对称电极的IPMC有单向弯曲的趋势,当镀铜层厚度达到3.80μm,即铜层厚度与铂层厚度之比达到2.06时,IPMC正向最大位移与负向最大位移相差5倍,单向弯曲的趋势明显,且倾向于向更厚的铂铜复合镀层方向弯曲。

固体氧化物燃料电池La_(0.7)Sr_(0.3)Fe_(0.9)Ni_(0.1)O_(3-δ)对称电极的电化学性能

采用溶胶凝胶法合成了Sr、Ni共掺杂的La_(0.7)Sr_(0.3)Fe_(0.9)Ni_(0.1)O_(3-δ)(LSFNi)电极材料,研究了CO在LSFNi电极上的电化学氧化过程。研究结果表明:LSFNi与La_(0.8)Sr_(0.2)Fe_(0.8)Ni_(0.2)O_(3-δ)(LSGM)电解质和Gd_(0.2)Ce_(0.8)O_(2-δ)(GDC)之间具有良好的化学兼容性,同时LSFNi材料在5%H_(2)-Ar下的电导率随着温度的升高而增加,850℃时电导率达到0.85 S/cm。当以CO为燃料时,LSFNi-GDC/LSGM/LSFNi-GDC对称全电池在850、800、750和700℃下的最大功率密度分别达到470、288、196和130 mW/cm^(2)。对称全电池在CO下的极化电阻分别为0.64、1.01、1.83和3.82Ω·cm^(2)。与H_(2)燃料相比,CO电化学氧化的电荷转移过程和吸脱附过程较为困难,导致以CO为燃料的电池性能略低于以H_(2)为燃料时的性能。此外,对称电池在850℃和600 mA/cm^(2)的放电电流下电池的电压从0.719 V衰减到0.657 V,电池的衰减速率约为0.003 V/h。

TEA CO_2激光器非对称电极系统的电场分布

设计了一种非对称电极,这种非对称电极的阳极是Chang电极或Ernst电极,阴极是由直线和圆弧构成的简单电极。通过比较和分析非对称电极和对称电极的特点发现,非对称电极系统中简单电极的边缘电场起伏最大。采用有限元方法计算了非对称电极系统中的简单电极取不同的直线长度和弧线半径时,非对称电极系统的电场分布,给出了选择非对称电极系统中的简单电极参数的依据。结果表明:这种非对称电极系统结合了解析电极和简单电极的优点,通过选择非对称电极系统的简单电极参数,它可以在TEA CO2激光器中产生边缘电场起伏小于0.06,且满足电极表面均匀场面积宽度要求的电场。

非对称电极交流电热泵的流体输运及混合

为满足微流控芯片在化学分析、细胞培养、药物测试等领域中流体驱动与混合的需要,对传统经典非对称交流电热泵进行改进,提出多种样式具有混合功能的非对称电极交流电热泵.通过COMSOL三维建模,对不同种类的电热泵在不同电压下的输运效率、温度和混合效率进行定性及定量分析,并对其中混合效率最高的交替倾斜偏向电极的角度偏转参数进行讨论.结果表明:几种改进的非对称电极交流电热泵可实现输运与混合双功能,其中倾斜交替偏向电极的混合效率明显优于其他样式;在有限的区域内以25°倾斜度时交替偏向电极的混合效率最高,此时在有效值为7.070 V交流电压下,泵送速度可达69.53μm/s,比传统无混合功能的非对称交流电热泵速度67.16μm/s高出3.5%.

非对称电极数字光开关

提出了一种新型的数字光开关电极结构.用两组不对称的电极作用于Z切割LiNbO3Y分叉波导上,其中一组电极从Y分叉波导的顶端就开始对波导进行作用,由于开关电极加强了对Y分叉强耦合区的作用,因此开关的串扰有了很大的降低.用光束传输法(BPM)软件模拟了该结构的性能,与对称电极结构相比,开关电压在6V左右时串扰降低了约6dB,开关电压在6～9V之间时开关串扰<-20dB.

La/Ni共掺杂SrTi_(0.35)Fe_(0.65)O_(3-δ)对称电极用于SOEC共电解H_(2)O/CO_(2)研究

通过固体氧化物电解池(SOEC)电解水蒸气制氢及共电解H_(2)O/CO_(2)生产合成气是拓展可再生能源应用、促进化学工业绿色低碳转型的重要技术路线。面向SOEC对高性能、稳定电极的需求,采用La/Ni共掺杂SrTi_(0.35)Fe_(0.65)O_(3-δ)的电极策略,设计并制备了La_(0.1)Sr_(0.8)5Ti_(0.35)Fe_(0.6)Ni_(0.05O_(3)(LSTFN),并将其同时作为SOEC的氢电极和氧电极。通过扫描电子显微镜(SEM)、能量分散光谱(EDS)和X射线衍射(XRD)等方法,对LSTFN电极结构组成及微观形貌演化进行研究,并考察了单电池共电解H_(2)O/CO_(2)性能和可逆运行稳定性。结果表明,在还原气氛中,LSTFN氢电极表面原位析出了纳米Ni-Fe合金颗粒,并在含水和含碳复杂气氛中稳定存在;在800℃,10%H_(2)保护气和1.8 V的条件下(H_(2)/H_(2)O/CO_(2)=10∶45∶45),LSTFN的共电解电流达到了1.8 A/cm^(2),并在发电/电解可逆条件下稳定运行,表现出良好的应用前景。

LiNbO_3 1×2非对称电极Y分叉数字光开关的研究

文章提出一种关于非对称电极低串扰数字光开关的新型设计方案,在Y分叉后端引入S弯曲波导,通过在Y分叉处的非对称电极和弯曲波导的弯曲电极处施加一定的同步电压,实现了比没有S弯曲的开关更低的串扰。此种设计采用有限差分光束传播方法(FDBPM)来分析,模拟结果显示,在光波长为1.55μm时,开关电压8 V,串扰<-25 dB。

孔有效利用的活性炭基非对称电极膜/电容脱盐系统(英文)

采用活性炭纤维为原料制备出膜/电容脱盐系统,提纯含氯化钠的水。OG系列活性炭纤维作为电极的活性材料,其比表面积和孔分布不同而呈现不同的活化程度。将这些材料用于膜/电容脱盐系统,评价了他们对钠离子或氯离子的脱盐性能。膜/电容实验在不同操作电位窗口、含盐溶液的进料速率和浓度下进行。OG系列活性炭纤维对每种离子的脱盐效率和电吸附量来评价膜/电容性能。结果表明,BET比表面积是确保高性能的必要因素。另外,炭材料最上端的浅孔有助于活性炭纤维比表面积的充分利用。OG7A样品的孔结构适合于钠离子吸附,OG10A和OG15A适于大量孔吸附氯离子。因此,非对称电极排列施加于吸附离子的尺寸,应考虑炭材料比表面积和孔面积的有效利用,以得到高性能的膜/电容脱盐系统。

对称电极La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(1-x)Fe_(x)O_(3)-δ的电化学性能研究

文章用燃烧法制备了固体氧化物燃料电池的电极材料La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(1-x)Fe_(x)O_(3)-δ(x=0.4,0.5,0.6),测试La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(1-x)Fe_(x)O_(3)-δ的热膨胀曲线,并与固体氧化物燃料电池的电解质材料氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)的热膨胀曲线进行对比,测试结果显示二者热膨胀系数非常接近,二者热匹配性能很好。阴极和阳极材料均采用La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(1-x)Fe_(x)O_(3)-δ材料,电解质用离子导电性能优越的YSZ材料,分别制备六组电解质支撑的对称电池,分别测试所制备的单电池的功率特性曲线和伏安特性曲线,结果显示,当x=0.4时并且电极材料烧结温度为1 300℃的一组电池的功率密度最大,单电池运行温度是900℃时为318 mW/cm^(2)。

La_(0.4)Sr_(0.6)Co_(0.7)Fe_(0.2)Nb_(0.1)O_(3−δ)-Gd_(0.2)Ce_(0.8)O_(2−δ) 应用于可逆固体氧化物电池对称电极

为制备一种高催化性的对称型固体氧化物电池电极,采用一步法合成了La_(0.4)Sr_(0.6)Co_(0.7)Fe_(0.2)Nb_(0.1)O_(3−δ)-Gd_(0.2)Ce_(0.8)O_(2−δ)(LSCFN-GDC)。以LSCFN-GDC为电池阳极和阴极,La_(0.8)Sr_(0.2)Ga_(0.83)Mg_(0.17)O_(3−δ)(LSGM)为电解质,采用流延和丝网印刷工艺制备了结构为LSCFN-GDC||LSGM||LSCFN-GDC的电解质支撑型固体氧化物电池。分别采用固体氧化物燃料电池(SOFC)及固体氧化物电解池(SOEC)2种模式对对称电池性能进行了测试。在850℃测试温度下,分别采用湿H_(2)(3%H_(2)O)、H_(2)(0.01%H_(2)S)、CH_(4)和C3H8为燃料气,电池最大功率密度分别为1.036、0.996、0.479和0.952 W/cm^(2),电解H_(2)(50%H_(2)O)时,1.3 V电解电压下电池电流密度为0.943 A/cm^(2)。LSCFN-GDC具有良好的耐积碳、抗硫和氧化还原稳定性能,能够在湿H_(2)(0.01%H_(2)S)、CH_(4)、H_(2)(3%H_(2)O)及H_(2)(50%H_(2)O)环境中稳定运行700 h。实验结果表明,一步合成法是一种简便而优化的电极制备方法,LSCFN-GDC||LSGM||LSCFN-GDC固体氧化物电池(SOC)具有广阔的应用前景。

电极不对称性对惯性传感器性能损失的研究

惯性传感器被广泛应用于地球重力场反演、等效原理验证等科学实验中,用来测量空间非保守力作用引起的微小加速度扰动以实现航天器的无拖曳控制。目前国内外正在大力开展的空间引力波探测计划中,惯性传感器作为核心测量载荷主要用于屏蔽外界噪声扰动,并通过静电控制和微推进器的测量及补偿实现测试质量在空间敏感轴方向自由漂浮运动。本文以静电悬浮式惯性传感器电容结构为基础,结合系统静电力驱动控制的工作原理,并以实际的加工条件为依据,对电极不对称性这一系统自身的误差来源展开分析,通过对各种不对称情况的系统性能影响比较分析,得到电极不对称性对于系统性能,特别是量程损失的影响显著。在此基础上结合实际加工条件得出将加工线度尺寸误差控制在10μm以内,面积不对称性控制在1%~2%之间的基本要求,以降低其对系统测量范围的限制,进而提高科学目标。

LSCFN-CGO对称电极应用于SOFC性能研究

设计并制备了以La0.4Sr0.6Co0.2Fe0.7Nb0.1O3-δ-Ce0.9Gd0.1O2-δ(LSCFN-CGO)为对称电极的固体氧化物燃料电池(SOFC),并对其性能进行测试.SOFC电解质、隔离层分别采用了YSZ(8 mol%Y2O3掺杂ZrO2)及CGO,电极制备采用了电解质支撑体丝网印刷的方法,最终得到的对称电池结构为LSCFN-CGO‖CGO/YSZ/CGO‖LSCFN-CGO.在850℃时,以H2和CH4为燃料,对称电池最大功率密度分别为395 mW/cm2和123 mW/cm2.对电池进行长期稳定性测试,燃料分别采用了H2-10-4 H2S及CH4,恒定放电电流为0.3 A/cm2及0.15 A/cm2,稳定性测试时间均为200 h,电池性能衰减较小.实验结果表明,对称电池具有良好的抗硫耐积碳稳定性,LSCFN-CGO对称电极具有较好的商业化应用前景.

非对称面电极硅基锗金属-半导体-金属光电探测器的设计

针对金属-半导体-金属(MSM)光电探测器暗电流抑制的机理,本文提出了一种具有非对称面电极结构的硅基锗MSM光电探测器的设计方法,利用ATLAS仿真软件分析了电极结构参数对暗电流的影响,并通过实验得出样品器件的暗电流降低至微安量级。实验结果表明,采用非对称面电极结构设计可以有效抑制硅基锗MSM光电探测器的暗电流,提高器件性能。

新型三角形电极圆环离子阱的理论模拟研究

圆环离子阱由于其离子储存能力明显优于相同体积下的三维离子阱,近年来被认为是离子阱小型化发展的另一个重要方向。为进一步优化圆环形离子阱的质谱性能,特别是质量分辨能力,本研究提出了一种由三角形电极构建的新型圆环离子阱,它由两个完全等同的、截面为三角形的圆环电极及两个大小不等的圆筒型电极所组成,离子通过共振激发方式弹出。通过理论模拟和对电极结构的优化,获得了具有非对称性的三角形电极结构,通过改善圆环结构,优化电场分布,提高了离子引出效率和离子阱的质量分辨能力,其中一种最优化结构的圆环离子阱对m/z 609离子的质量分辨率达到1486。

不对称电化学电容器的大电流充放电性能

采用Ni(OH)2和比表面积为1114 m2/g的活性炭分别作正、负电极材料,不对称电化学电容器(67 mm×20 mm×170 mm)在0.24 A/s的放电速率下,电容量达14000 F,6000次反复充放电的容量衰减为9.4%,72 h后的自放电为17%。分析表明:高比表面积活性炭的表面化学性质、杂质含量以及测试温度都将影响不对称电化学电容器的容量稳定性。