菱形流道对流动电极电容去离子脱盐性能的影响

流动电极电容去离子(FCDI)作为一种新兴的除盐技术,具有理论无限吸附和适用于高浓度盐水除盐的优势。但是,在FDCI系统运行过程中,流动电极在蛇形流道内很容易出现颗粒聚集和沉降,使脱盐率降低甚至出现堵塞流道问题。设计菱形流道并应用于FCDI系统,利用流态模拟分析菱形流道内流态,以选择适宜的流道结构来避免低速区和颗粒聚集区的形成。模拟结果表明,菱形L2流道内导流体的引入大幅度地降低了流道内的低速区并改善了颗粒沉积情况。此外,脱盐实验结果表明,在高含盐量(16 g·L^(-1))下,菱形L2流道FCDI系统依然能获得较高的脱盐性能。

非闭合电极电容层析成像传感器的敏感场计算及仿真成像研究

本义提出了一种新型的非闭合电极电容传感器,以满足利用电容层析成像技术来测试冻土中水分迁移、物质组成及其动态变化特性的要求,对该电容传感器的敏感场进行了计算,并对其进行了成像仿真研究。结果表明,该种电容传感器可以实现测试区域内不同形状物体的测量及图像重建,其中Landweber成像算法对该传感器成像质量最好,从而为利用电容层析成像技术来进行冻土测试提供了实验基础。

电容近炸引信电极电容的理论分析及数值计算

利用电荷镜像法建立了球形电极对地电容方程 ,与某迫弹电容近炸引信的有限元分析结果进行比较 ,在互电容、自电容对地变化趋势和变化规律方面有很好的一致性。通过理论分析和有限元计算可以看出 ,电容近炸引信对地电容方程可以用等效球电极的电容方程来建立。

梳状电极电容式SO_2气体传感器

二氧化硫气体传感器由一组梳状电极和做为电介质覆盖其上的 ,对二氧化硫敏感的有机改性硅酸酯薄膜组成 .梳状电极电容的基材为二氧化硅 ,铝电极以薄膜覆在其上 ,电极的厚度为 1 .6μm电极宽度和间隙为 1 5μm,电极的长度为 1 2 0 0μm,电极总数为 40 0个 .采用溶胶 -凝胶法和自旋涂覆技术形成气敏涂层 .在室温和 1 0 0 Hz,1 k Hz,1 0 k Hz下 ,测定了梳状电极电容器的电容 ,探讨了二氧化硫浓度 ,测量频率和涂膜厚度对传感器灵敏度的影响 .在本实验条件下 ,经有机改性的 N,N-二乙基氨丙基

有机敏感材料梳状电极电容式SO_2传感器的研究

煤燃烧产生的SO_2是大气污染的重要来源。化学传感器法是监测SO_2的实用方法之一,开发研制实时、原位监测SO_2的化学传感器,对于控制酸沉降十分必要。梳状电极电容式(IDC)SO_2传感器的原理是SO_2能够与有机物中的某些基团形成可逆的弱加合物,改变电介质的介电常数,使电容发生变化。可将对SO_2敏感的物质制成薄膜电容器,与一信号处理回路相连。当其暴露在一定浓度的SO_2气体中时,会导致IDC的电容发生变化。本文采用氧化硅片为基质制成IDC,用溶胶—凝胶技术将不同的有机敏感材料涂覆于其上,测定不同条件下的IDC的电容。得到此种电容的变化值与SO_2的浓度、敏感层的厚度的关系。

有机敏感材料梳状电极电容SO_(2)传感器研究

利用SO2能与有机物中的某些基团形成可逆的弱加和物、改变电介质的介电常数、使电容发生变化的特点，制备出新型SO2气体传感器.这种传感器对SO2的灵敏度和选择性较高，具有良好的再现性和稳定性，响应时间较短，具有广泛的应用前景.

新碳源制备活性炭和石墨烯及其非等电极电容水系超级电容器

碳材料具有不同的微米和纳米结构以及本体和表面的官能基团,因此成为最普遍采用的超级电容器电极材料。典型的例子是活性炭和石墨烯。最近的研究趋势是通过新方法,以传统和新碳源,例如生物质、聚合物、氧化石墨、碳氢以及二氧化碳气体,来制备成本低、电容性能高的活性炭和石墨烯。特别是,大多数新碳源衍生碳非常适用于水系电解液。电荷存储不仅发生在"碳|电解液"界面上(形成双电层),也依靠本体和表面的官能化带来的氧化还原活性,包括有限离域价电子转移反应。此外,进一步理解电荷存储机制有助于设计出比传统对称电容器具有更高电压和比能量的非等电极电容水系超级电容器。本文综述了新碳源衍生碳材料和器件的最新进展,为超级电容器技术的持续发展助力。

流动电极电容去离子技术研究进展

具有低成本、低能耗、高效率优势的电容去离子技术(CDI)是缓解水危机的有效手段。流动电极电容去离子技术(FCDI)通过将流动电极和离子交换膜耦合,可弥补传统CDI技术吸附能力有限、无法长期连续运行的技术瓶颈。经过近十年的广泛研究,FCDI技术在理论研究、材料开发和工程应用上取得了积极进展,展现出了良好的应用前景。对FCDI技术进行了系统综述,介绍了其发展历程及运行原理,并从装置构型、运行模式、材料创新和参数影响等方面深入分析了影响脱盐性能的关键因素,指出提升脱盐性能的优化策略。此外,总结了FCDI技术在水体脱盐、水污染治理及资源化、能源回收等领域的应用现状,评价了该技术的经济性和实用性,最后提出FCDI技术未来可行的发展方向。

流动电极电容去离子去除铵根离子模型及优化

为了更直观地研究流动电极电容去离子(flow electrode capacitive deionization,FCDI)除氨工艺的机理并进行高效改进,本文构建了FCDI装置去除NH_(4)^(+)的电化学稳态模型,实验结果模拟准确率达到93.8%。利用该模型研究了FCDI除氨工艺在进水流量、电流密度、电极液中活性炭质量分数等工况条件下的能耗和去除效率变化趋势,计算离子选择性和去除速率两个指标,定性阐明操作参数对去除氨的影响机理,筛选出较优化工况。研究结果表明,FCDI除氨工艺在进水流量1.25mL/min、电流密度21.26A/m^(2)、活性炭质量分数为10%时,除氨效率为74.5%,能耗为29.62kWh/kg N,达到较为理想的状态。在优化的工况条件下,讨论了NH_(4)^(+)在FCDI装置内部的微观传输情况,考虑到过长的流道长度会增强电流密度的极化现象,降低装置除氨性能,提出了串联装置的建议。保持流道长度和工况条件不变,串联的装置可以比原装置的去除效率提升32.9%,同时去除单位质量N的能耗降低22.0%,表明装置的改进是有效的。优化后的FCDI除氨工艺比同类处理工艺更有优势,NH_(4)^(+)去除效率更高,能耗更低,具有广泛应用前景。

炭黑流动电极的孔径分布对流动电极电容去离子脱盐性能的影响

流动电极电容去离子(flow electrode capacitive deionization,FCDI)主要依靠流动电极的电吸附来实现离子去除。而其中流动电极的孔径分布是影响FCDI的脱盐性能的重要因素。为此,选择4种具有高导电性的炭黑(carbon black,CB)作为流动电极,考察了流动电极的孔径分布对FCDI脱盐性能的影响。结果表明,在隔离闭合循环(isolated closed-cycle,ICC)模式下,脱盐性能与流动电极的比表面积呈正相关(r=0.918),并主要受介孔面积的影响。在单循环(single cycle,SC)模式下,FCDI的脱盐性能与介孔面积呈正相关(r=0.583),与微孔面积呈负相关(r=-0.725)。当使用介孔面积最大的炭黑作为流动电极时,离子在流动电极表面的解吸速率升高了53%,FCDI的脱盐率提高了702%。吸附-解吸实验结果表明,由于微孔存在尺寸小、吸附-解吸路径长等缺点,使被流动电极吸附的离子难以被快速解吸,从而抑制了在SC模式下流动电极的再生。介孔可强化FCDI在2种操作模式下的脱盐性能;而微孔却抑制了SC模式下的离子解吸,从而降低了FCDI的脱盐性能。以上研究结果可为流动电极的设计和选择提供参考。

锌离子混合超级电容器电极材料研究进展

锌离子混合超级电容器兼具了锌离子电池的高能量密度与超级电容器的高功率密度和高循环稳定性的优点,在便携式电子设备和电动汽车领域具有极高的应用前景。本文介绍了锌离子混合超级电容器的工作原理,全面系统梳理了碳材料(活性炭、多孔碳、碳纳米管、石墨烯、生物质衍生碳和MOFs/COFs衍生碳)和赝电容材料(二氧化钌和MXene基材料)等电容型电极材料的储锌能力,归纳了金属锌、锰基氧化物和钒基氧化物等电池型电极材料的研究进展,指出高性能锌离子混合超级电容器电极材料目前所面临的挑战及未来的发展方向。

基于液态电极差动电容的电子水平仪

设计了一种以液态电极差动电容作为倾角传感器的电子水平仪.选用新型电容数字转换器(CDC)芯片AD7746,直接将传感器的电容信号转换成数字量,通过I2C总线交由PIC16F72处理,通过LCD直观显示倾斜角度.

石墨毡集流体提升流动电极电容去离子脱盐性能

针对流动电极电容去离子技术(FCDI)中活性炭利用率低的问题,采用三维多孔石墨毡充当集流体,强化系统的电子转移,提升脱盐性能。结果表明,石墨毡的引入使FCDI系统的脱盐效果提升了175%,并且将脱盐能耗降低了40%。通过分别比较石墨毡和活性炭对于系统脱盐效果的贡献,发现石墨毡主要是通过强化活性炭与集流体之间的电子传递,实现FCDI系统脱盐效率的提升。同时,阴阳极侧电子传递实验也证实了石墨毡的引入的确提升了集流体与活性炭之间的电子传递。这项研究解决了FCDI系统中活性炭的低利用率问题,为FCDI技术的应用与推广提供了理论上的指导。

四氧化三钴超级电容器电极材料的制备与研究

电极材料是决定电化学电容器性能的一个主要方面，研究与开发高性能的电极材料是人们的研究重点之一。碳电极材料比电容较小；钌等贵重金属氧化物电极材料比电容量虽然很高，但昂贵的价格限制了其实际应用。因此价格低廉、环境友好、同样具有较高氧化还原电容的过渡金属氧化物成为目前超级电容器的研究热点之一。以硝酸钴为原料，以柠檬酸为模板水热合成了前驱体，200℃热处理后得到了四氧化三钴。循环伏安、恒流放电等电化学测试表明，200℃所得四氧化三钴电极在6mol／L氢氧化钾溶液中和-0．1～0．5V（vs．SCE）电位范围内，具有较好的循环稳定性能，单电极比电容达到442F／g。为开发高性能的超级电容器电极材料提供了参考。

三电极平面电容传感器对材料损伤的探测

通过ANSYS软件分析非金属材料厚度和介电常数分布不均匀对电容量的影响以及三电极平面电容传感器探头水平方向的有效探测范围。针对非金属材料表面下的异常或者损伤的检测,提出了一种结构简单、操作方便的三电极平面电容传感器检测法,并对非金属材料表面下的异常或者损伤进行探测定位。通过对损伤区的分析得出了一定传感器探头尺寸水平方向的有效探测范围为偏移损伤边缘50 mm。

电容耦合非接触电极及心电信号获取

电极与皮肤间接触所导致的不适感,是穿戴式心电信号测量系统实际应用中的常见问题。设计了一种非接触心电信号测量系统。采用印刷电路板制作的测量电极,借助电容耦合测量位移电流的方式获取心电信号。采用反接二极管提供测量所需的高阻值偏置电阻,结合高输入阻抗仪表放大器,制作了测量电极信号提取电路。测量系统由两个测量电极与一个直接与测量电路地相连的参考电极组成。选择金属铝板、导电纤维和导电橡胶作为参考电极,实验研究了共模干扰抑制性能与参考电极接触阻抗之间的量化关系。将主元分析与奇异谱分析相结合,提出了一种心电信号处理算法。实验结果表明,该系统可在棉质线衣外侧有效获得满意的心电信号。

贱金属内电极多层陶瓷电容器(BME-MLCCs)研究进展

贱金属内电极多层陶瓷电容器(BME-MLCCs)经过40年的发展,目前已成为多层陶瓷电容器的主流。钛酸钡的缺陷化学是发展BME-MLCCs的理论基础,利用该理论研发抗还原的钛酸钡基介质陶瓷组成,使钛酸钡基介质陶瓷与镍内电极能够在还原性气氛中共烧。BME-MLCCs工业化的一个关键问题是降低由带电荷的氧空位移动所造成的老化。

铁基二元金属氧化物超级电容器电极的研究

超级电容器是一种比功率大、循环寿命长的储能装置,在便携式电子设备和新能源汽车领域扮演重要角色,而超级电容器性能的提升主要依靠新型电极材料的开发、电解质溶液的革新和装配技术的优化等。综述了铁基二元金属氧化物的制备方法及其电化学性能的优化策略,重点介绍了铁基二元金属氧化物的微观结构调控和复合电极构建的最新研究进展。对电极设计的创新性研究思路进行了总结,并对铁基氧化物电极面临的挑战和未来发展方向进行了展望。

锂离子电容器电极材料研究进展

锂离子电容器兼具锂离子电池高能量密度和超级电容器高功率密度的优点,被认为是电动汽车和功率型移动电子设备的理想储能器件。锂离子电容器的性能与其选用的电极材料体系和电极材料的储能特性密切相关,而选用不同体系的电极材料对锂离子电容器的组装工艺也影响深远。按照电容型活性材料和氧化还原型活性材料进行分类,总结了锂离子电容器电极材料的最新进展,并对今后重点发展的方向进行了展望。

ECT系统传感器电极间电容计算方法

给出改进的电容层析成像(ECT)传感器电容的仿真计算方法,比较了常用的3种电容计算方法,并对结果展开了讨论,从原理上阐述了本文所给出方法的优越性。为确保仿真计算的正确性,提出一种基于电荷守恒原理检验方法,对所有电容计算方法进行验证,结果表明该检验方法简单有效。