清华大学王保国教授团队ACSNano:3D互锁结构的膜电极(MEA)在1.55V下实现安培级电解水制氢

阴离子交换膜水电解器(AEMWE)作为一种高效制氢技术,近年来备受关注.然而,传统AEMWE的高工作电压极大地限制了其能源效率的提升.通过在阳极催化层进行界面和空位工程,能有效降低电解电压,从而提升电解效率.

全固态锂离子电池用硫化物电解质研究进展

全固态锂离子电池用硫化物电解质体系具有离子导电率高、制备方法简易、延展性良好和电化学性能稳定等优点,但距离大规模应用仍有一定难度。综述全固态锂离子电池硫化物电解质的研究现状,介绍包含玻璃态、玻璃陶瓷态和晶态等类型的电解质种类,列举硫化物固态电解质的常见制备方法,总结现有的正极与电解质界面、负极与电解质界面以及电解质自身稳定性等问题及相关解决方案。对硫化物电解质在全固态锂离子电池的应用前景作出展望。

电解放电复合加工技术现状与展望

电解放电复合加工是实现电加工技术创新和突破的重要途径,可通过耦合放电与电解能场,利用其时/空协同效应实现在可加工性、加工精度及表面质量等方面的提升,故在介绍电解放电复合加工技术概念和原理分类的基础上,着重概述该领域近十年来的关键性研究进展和新技术创新,对除电火花-电解组合加工和电弧复合加工之外的各类电解放电复合加工技术的未来发展方向进行了展望,指出该技术的规模化工程应用仍需在性能突破、精确建模、加工过程智能控制、复合加工装备等方面取得突破性进展。

固态电解质电池的研发、应用与发展

固体电解质的发展历史可以追溯到20世纪初,固体电解质和液体电解质都是电解质。固体电解质最早称为快离子导体,其离子电导率达到10-2S/cm以上,离子迁移数高达0.99。另外,离子迁移活化能要足够小,才能保证不必要的损失。在一般条件下,若离子电导率能达到10-2S/cm,电解质在此条件下就可以发挥使用。固体电解质主要包括无机和有机的,无机的离子导体具有一定的晶体结构,而有机的固体电解质是通过有机分子链的运动来推动离子迁移。

固体氧化物电解槽辅助煤电机组深度调峰技术可行性研究

常规的煤电机组灵活性改造方案,难以消除频繁快速变负荷对热力系统造成的潜在寿命折损与设备安全风险。为提高煤电机组参与深度调峰的长期安全性与经济性,以某国产超超临界二次再热1000 MW燃煤机组为应用对象,提出了基于氢储能系统的煤电机组“健康调峰”技术路线,并论证了调峰煤电制氢的间接碳减排意义。在此基础上,分析比较了不同制氢工艺与煤电厂生产条件的匹配程度,认为固体氧化物电解槽(SOEC)制氢为综合最优方案,据此给出了SOEC耦合煤电调峰的原理性设计方案,最后以年度负荷曲线对新方案进行了财务分析。计算结果表明,示例机组自第6年起每年可获得1.07亿元/年的净利润,每年减少碳排放281.92 t,同时获得设备延寿、降耗减碳等其他收益。相关结论对于指导调峰煤电机组的健康安全运行具有参考意义。

锌电积体系Zn-MnO_(2)同槽电解电化学分析

基于循环伏安法、线性伏安法和电化学交流阻抗谱等分析测试并结合电解实验,系统解析了Zn-MnO_(2)同槽电解的电化学过程。研究结果表明:体系中Zn^(2+)的还原和Mn^(2+)的氧化在Mn^(2+)浓度低于10 g/L时互不干扰;Mn^(2+)的电氧化过程受电极界面钝化影响,提高Mn^(2+)浓度对同槽电解有利,但Mn^(2+)浓度过高会使氧化性MnO_(4)^(-)生成量增多,导致阴极Zn被化学氧化溶解;升高体系温度能改善Zn-MnO_(2)同槽电解效果,但过高的电解温度(≥80℃)会加速Zn的腐蚀。较优的Zn-MnO_(2)同槽电解条件为:Mn^(2+)浓度为10 g/L,阴阳极电流密度分别为40 mA/cm^(2)和10 mA/cm^(2),电解温度为60℃。该条件下,阴阳极电流效率分别为94.81%和12.16%,吨锌能耗为2456.58 kW·h,阳极产物为ε-MnO_(2)。

电解水作为饮用水在畜禽生产中的应用研究进展

饮用水是畜禽水分的主要来源,干净、充足的饮水是畜禽健康的重要保证之一。电解水具有抗菌性、无残留、无污染、价格低等特点,并具有一定的药理作用,在食品加工、医用消毒及畜禽栏舍消毒等方面有广泛应用。近来,可饮用电解水代替普通地下水作为畜禽饮用水成为研究的新焦点。本文综述了目前常用饮用类电解水的种类及其在畜禽生产中的主要应用,为电解水在畜禽生产中的安全应用提供参考。

钾离子电池低温电解质的研究进展

钾离子电池因其能量密度高、廉价易得等特点,已成为有潜力的储能设备,尤其钾离子更小的斯托克斯半径,使超低温钾离子电池成为可能。然而,传统电解质会使钾离子电池在低温下生长枝晶,导致电池失效并造成安全隐患。因此,改善电解质的低温特性对提高钾离子电池低温性能至关重要。本文综述了近些年钾离子电池低温电解质的研究进展,其大致可分为三类,即非水系电解液、水系电解液和固态电解质。其中,非水系电解液大多含弱溶剂化醚类溶剂和添加剂,提高界面去溶剂化过程的同时使电极表面形成良好的界面膜,以提高电池的低温性能;水系电解液通过引入特定的添加剂分子降低电解液凝固点的同时破坏H2O分子间氢键网络,实现电池低温性能;固态电解质以准固态电解质为主,使聚合物骨架孔道中保留少量液态电解液以提高电解质体相离子传输,并降低电解质与电极界面接触阻抗,最终提高电池的低温性能。

废电解液在湿法炼锌渣中回收金、银、锌的应用研究

锌电解过程产出大量的废电解液,废电解液酸性较强并含有多种金属离子,如直接排放会对环境造成严重污染。以废电解液和浓硫酸作为浸出介质,研究了采用酸浸—浮选工艺综合回收湿法炼锌渣中金、银、锌。以常规浸出工艺产生的浸出渣(老渣)为主要研究对象,考察了矿浆搅拌速度、废电解液用量、硫酸补加量、酸浸温度对金、银浮选指标的影响。结果表明:酸浸—浮选老渣闭路试验最终获得的精矿中金品位为10.16 g/t,金回收率为78.63%,银品位为1039.64 g/t,银回收率为74.72%,锌品位为40.64%,锌回收率为21.86%,酸浸液中锌回收率为60.15%;采用热酸浸出工艺产生的浸出渣(新渣)和现浸出过程产出的新鲜渣浆进行验证试验可获得较好的闭路试验指标。该方法可实现废电解液的循环利用,使渣中有价金属得到高效综合回收。

固体氧化物电解池时空分布式参数建模

固体氧化物电解池(SOEC)在高温环境下运行,内部存在复杂的热电相互耦合,温度、电压的控制对电堆平稳、安全运行至关重要。针对电堆复杂非线性、时空分布的特点,基于时空最小二乘支持向量机(LS-SVM)构建了SOEC温度、电压时空分布模型,采用一个核函数来描述电堆流道方向不同位置的空间相关性,采用动态回归方程描述电堆温度、电压分布的时间特性。通过Simulink构建SOEC机理仿真模型,生成样本数据来对时空分布模型进行训练并测试。仿真结果表明该模型能够准确预测SOEC温度、压力在时间及空间维度的分布,具有较优的泛化能力,可为电解系统优化与控制提供参考。

室温钠-硫电池电解液的研究现状与展望(Ⅰ)

由于原料丰富、能量密度高和成本低,室温钠-硫电池的应用潜力很大。多硫化钠穿梭效应、硫和硫化钠电子电导率低、钠负极腐蚀和枝晶生长给该电池的实际应用带来了很大挑战。目前,研究人员聚焦于正极材料设计和电解液优化两方面来应对这些挑战。近年来,关于室温钠-硫电池电解液改性的研究众多,但不同改性策略的优化机理和电解液的设计原则有待总结。综述近期室温钠-硫电池电解液的研究。在分析酯类和醚类电解液充放电机理的基础上,回顾并总结酯类、醚类电解液及添加剂优化改性的研究,着重探讨优化改性的具体机理。展望室温钠-硫电池电解液的研究方向。

通电方式对稀土熔盐电解影响的数值模拟及分析

在稀土熔盐的电解过程中,不同的通电方式对槽内各物理场影响也不同,进而会对电解槽的电解效率产生一定的影响。本文以某企业8 kA稀土电解槽为原型,通过Comsol的热电耦合模块研究通电铜板单侧与多侧分布的通电方式及通电铜板的不同位置分布下的电解槽电解时内部各物理场的变化情况,通过对比电流密度、电势差、电解温度的大小寻找最合适的通电方式。结果表明:只考虑电解效率时,导电板四侧中位通电最优分布方式,此时电解槽内电流密度最大,电能损耗最低,电解效果最好。若考虑制造成本以及可操作性,导电板单侧中位分布是最优解,这种设计的电解槽电解效率较高,同时也留出较大操作空间。其余几种分布均存在弊端,需要进一步完善。该研究旨在为稀土电解槽的结构优化提供参考意见。

8 kA稀土电解槽单侧电导及阴极优化数值模拟

稀土电解槽导电板的分布位置对稀土电解槽的物理场会有影响,为探究稀土电解槽中导电板分布的最优位置,在本次仿真实验中为该导电板的分布引入一个等差数列的分布梯度,通过对不同分布梯度下的槽内物理场仿真数值进行比较,进而得到稀土电解槽导电板最优分布模型。在仿真过程中观察到阴极底部的尖角对实验结果影响较大,在其他条件保持不变的基础上将阴极底部由圆柱优化为半球形,通过与未优化的结构进行对比,验证新型电解槽结构的合理性。仿真结果显示:随着导电板由侧边位置向中间偏移,电解反应时槽内的温度与阳极电势基本保持不变,槽盖板与阳极间的电势差逐渐减小,槽内电流密度缓慢增大。当将阴极钼棒底部由柱状结构改为球状结构后,槽内电势分布更为均匀,电流密度相较于之前的结构也有所增加,优化后的结构能改善局部过热问题,同时也使得电解效率增大。

卤化物电解质专利现状

全固态锂离子电池的结构包括正极、固态电解质和负极。其中固体电解质在传导锂离子的同时,也起到了隔膜作用,可以阻止电子传输。固态电解质作为固态电池区别于传统液态电池的核心部件,是固态电池发展的技术重点。全固态锂电池的电解质材料很大程度上决定了固态锂电池的各项性能参数,如功率密度、循环稳定性、安全性能、高低温性能以及使用寿命等。

浅谈降低铜电解直流电单耗实践

通过建立简单模型,对2022年云南铜业3家(A、B、C)冶炼企业生产系统铜电解直流电单耗进行对标分析,换算成337 A/m^(2)电流密度下的直流电单耗,A企业(传统电解区)、A企业(艾萨电解区)、B企业、C企业每生产1t阴极铜消耗的直流电量(生产系统)分别为393.42 kWh、324.141 kWh、325 kWh、324.63 kWh。研究发现,永久性不锈钢阴极电解的铜电解直流电单耗比传统电解法更低;通过工艺参数优化、借鉴引入硫化脱砷技术、电解红外线短路检测系统等系列措施,可实现铜电解过程电能的高效利用,降低能耗。

复方聚乙二醇电解质散(Ⅰ)致胃肠道反应和电解质紊乱1例

肠镜检查作为一种筛检结直肠和远端回肠末端疾病的工具,在临床应用广泛。研究[1]表明,结肠镜检查结果和检查前患者的肠道准备情况有密切关联,肠道准备不佳,不仅会对检查效果及治疗情况造成不利影响,还可能引起严重并发症。我院收治服用复方聚乙二醇电解质散剂(Ⅰ)行肠道准备导致严重电解质紊乱1例,现报道如下。

韩国首尔大学开发氯化锂固态电解质电池

由韩国首尔大学基础科学研究所(IBS)纳米粒子研究中心Kang Kisuk教授领导的研究小组宣布,下一代固态电池取得重大突破。他们找到了一种基于氯化物的新型固体电解质,这种氯化物具有极高的离子电导率,或许有利于开发更高效的电池。目前采用液体电解质的商用电池最大的问题是容易起火或爆炸,因此,开发不易燃的先进固体电解质技术尤为重要。

铝电解质中钾的脱除技术

针对我国西南地区铝电解质中钾含量偏高的问题,提出了铝电解工序钾脱除技术方案。根据某电解铝企业的实际情况,通过取样分析、理论推导,以及浮选分离试验,提出了具体的实施方案,并论证了方案的可行性。研究结果表明:电解质中的KF易挥发并以KAlF 4和K 2 NaAl 3 F 12、K 2 NaAlF 6等固体氟铝酸盐的形态进入铝电解烟气;不同企业的铝电解质中KF含量不同,但电解槽挥发物中KF含量却比较接近;采用收集装置将铝电解烟气中的固体挥发物收集走,使其不再混入载氟氧化铝进入电解槽中,可快速降低铝电解槽中KF的平衡浓度;固体挥发物通过浮选可分离其中的氧化铝和氟铝酸盐,氟铝酸盐可用于制备低温电解质。该方案在技术上具有可行性。

碱性电解水用隔膜材料的优选研究

碱性电解水制氢作为一种清洁高效的氢能生产途径,技术相对成熟,应用最为广泛。隔膜是电解池的重要组成部分,对电解池的电解性能影响较大。基于降低电解水制氢电解电压的目的,通过对不同种类隔膜的结构特性和电导率进行分析与测试,并结合其在电解池中的电解性能的综合评估,探究了隔膜的结构与性能的关系,进而优选出适用于碱性电解水的隔膜材料。根据碱性电解水所需隔膜性能的指标(包括膜电导率、孔隙率、耐碱性、气泡渗透性、润湿性、机械强度和热稳定性等)进行了高分子隔膜的筛选。通过对几种不同规格、型号的国产和进口商用高分子隔膜进行综合比较,发现进口的AGFA-IV隔膜性能最优,其孔隙率为60%±10%,膜电导率为51.7 cm^(-1)·Ω^(-1)。在此基础上组装成电解池并测试了AGFA-IV隔膜的电解性能。结果表明,基于进口的AGFA-IV隔膜的电解池在电解测试过程中具有最低的水电解电压,当电流密度为0.4 A/cm^(2)时,其电解电压为1.841 V,因此确定进口的AGFA-IV隔膜为该体系的最优隔膜材料。该研究有助于更好地理解隔膜在碱性电解池电解过程中的性能特点,并对设计和构建用于碱性电解水的高性能隔膜有一定借鉴作用。

磷酸酯基阻燃电解液用于高安全锂硫电池

Li–S电池被认为是最有希望的下一代高能量密度二次电池之一,开发高效阻燃电解液对于提升电池安全性极为重要.本文对高浓度磷酸三乙酯(TEP)和磷酸三(2,2,2-三氟乙基)酯(TFP)电解液在锂–硫化聚丙烯腈(Li–PAN/S)电池中的应用展开了深入研究,以同样的锂盐摩尔比和氟代醚稀释梯度,研究了TEP和TFP基局部高浓度电解液对锂金属负极和硫正极稳定性的影响,详细解析了两种溶剂分子在电池循环过程中的界面反应.研究表明,磷酸酯基高浓度电解液在Li–PAN/S电池中展示了较优异的循环稳定性,通过优化TTE的稀释比例,提升了电池的倍率特性.对比基于TEP和TFP的电解液,发现TEP基电解液具有更好的锂沉积/剥离性能,而TFP基电解液在界面生成更多的有机组分,导致不稳定的界面膜.以TEP212为电解液的锂硫电池能够在1C的倍率下稳定循环200圈以上,放电比容量保持在1080.8 mA·h·g-1.