聚吲哚/聚丙烯腈聚合物基电解质膜的制备及性能

为代替纤维素纸(C-P)基电解质膜用于铝空气电池,利用静电纺丝技术制备了聚吲哚/聚丙烯腈(PIN/PAN)聚合物基电解质膜。采用SEM和FTIR对PIN/PAN纤维表面形貌及化学组成进行了分析。通过电化学工作站和电池测试系统分析了PIN含量对PIN/PAN聚合物基电解质膜离子电导率、离子扩散系数及固态铝空气电池放电性能的影响。结果表明,PIN/PAN纤维的孔隙率、吸液率、断裂伸长率与加入的PIN含量有关,同时对碱性溶液具有良好的吸附能力及机械性能,其中,PIN含量(以PAN溶液的质量为基准,其中,溶剂为N,N-二甲基甲酰胺,下同)为4%的PIN/PAN纤维(记为4%PIN/PAN纤维)的吸液率达496%、孔隙率为87.1%、断裂伸长率为8.7%,分别是C-P的3.2、1.1、3.8倍。基于PIN/PAN纤维制备的PIN/PAN聚合物基电解质膜可有效提升固态铝空气电池性能。其中,4%PIN/PAN聚合物基电解质膜在3、5、7 m A/cm^(2)电流密度下,放电时长比C-P铝空气电池分别提升约18%、32%、38%,离子电导率为6.7×10^(–4)S/cm,离子扩散系数为2.69×10^(–8)cm^(2)/S。

聚合物电解质燃料电池中Nafion离子复合膜特性研究

研究了在ePTFE基材上吸附Nation离子溶液制成的复合聚合物电解质膜的单电池特性,透气性,水合作用和水的迁移性能。复合膜的透气性比Nafion112高,但足并未因此降低电池性能,同时可以看到电池性能在膜厚度降低时得到提高。复合膜的水合作用和水的迁移性能与基材土Nafion的担量及膜的厚度有关,随担量的增加而提高,随温度的变化速率大于Nafion112。

纳米纤维膜基弹性固态电解质的设计及性能研究

以双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)为锂盐,丙烯酸丁酯(BA)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)等为复合原料组分,采用热引发原位聚合的方法制备以聚偏氟二乙烯(PVDF)纳米纤维膜为基膜的弹性聚合物固态电解质(SPE),PBA弹性体的引入可以增强复合膜的韧性并为锂枝晶穿刺提供缓冲空间,FEC阻燃添加剂的加入可以有效增强复合膜热稳定性和界面稳定性,通过其协同作用可以有效改善界面接触差、离子电导率低等问题;同时,PVDF中的—C—F官能团还有利于锂离子的吸附和锂盐的解离。PVDF纳米纤维膜的三维互通网状结构可以提供较大的比表面积,进而贡献更多的锂离子吸附位点,提供足够多的有序互通锂离子传递通道,并且PVDF纳米纤维膜的引入可以较大幅度提高复合固态电解质膜强度,有利于抑制锂枝晶的生长。结果表明,25℃条件下,含有PVDF纳米纤维的弹性复合固态电解质膜的离子电导率为3.9×10^(-4) S/cm,拉伸强度为13.8 MPa,耐热分解温度为200℃,离子迁移数为0.75,所制备的磷酸铁锂(LFP)|SPE|Li固态电池0.1 C放电比容量为167 mAh/g。其中,LFP/SPE/Li电池0.5 C循环120次的放电容量为122.3 mAh/g,容量保持率为95.9%。

微孔型聚丙烯腈固体电解质的结构与导电性能研究

用蒸汽相沉析法和液相沉析法分别制备了两类高孔隙率的聚丙烯腈 (PAN)微孔膜 .用扫描电子显微镜对微孔膜的形态进行了观察 ,发现前者为均匀的蜂窝状结构 ,而后者则具有不对称的三层次结构 .又用这两类微孔膜分别制备了两个系列的微孔型PAN电解质 .电性能测试表明前者的室温电导率较高 ,可以达到 4×10 - 3 S cm ,后者的电导率则相对较低 .

聚乙烯基咪唑/陶瓷复合膜的渗透汽化性能

通过自由基接枝聚合反应在硅烷化处理的沉积有SiO2活性层的无机陶瓷微孔膜上接枝乙烯基咪唑(VI),经质子化后,制备出一种聚电解质亲水性有机-无机复合膜.用FT-IR表征了接枝PVI前后化学组成的变化;用TGA测定了单体在二氧化硅粉末上的接枝率;用SEM观察了接枝反应前后膜表面形态的变化;并系统研究了操作条件对膜的渗透汽化分离性能的影响.结果表明,这种膜用于醇/水(甲醇、乙醇和异丙醇)、乙酸/水和丙酮/水溶液的分离都有很好的选择性和渗透性.在所测试的浓度和温度范围内,水在透过液中的含量都高于99%.尤其引人注意的是该膜用于甲醇水溶液分离时有很好的选择性和比其他醇水溶液更高的渗透性.膜的渗透性随操作温度的变化表现异常,结合SEM的结果可以推断有机单体主要是在无机膜的孔内接枝形成活性分离层.

聚丙烯腈基聚合物电解质

详细介绍了锂离子电池用PAN(聚丙烯腈 )基聚合物电解质的发展过程和制备方法 ,提出了PAN基凝胶型聚合物电解质所存在的主要问题 ,介绍了采用共聚和掺杂陶瓷材料对PAN的改性方法 。

静电纺丝纳米纤维基凝胶聚合物电解质的研究进展

凝胶聚合物电解质(GPEs)可以解决传统电池的漏液问题和低能量密度问题,提高电池的安全性能,使电池轻便化,薄型化和外形多样化。静电纺丝技术可以控制纤维的直径和孔隙率,平衡GPEs离子电导率和力学性能,实现两者的共同提高,引起众多学者的研究兴趣。重点对聚偏氟乙烯(PVDF)电纺膜基凝胶聚合物电解质和聚丙烯腈(PAN)电纺膜基凝胶聚合物电解质的制备工艺和性能的研究进展进行了介绍,并对静电纺丝纳米纤维基凝胶聚合物电解质存在的问题和研究方向进行了探讨。

燃料电池空气供应系统自适应神经网络滑模控制

聚合物电解质膜燃料电池(polymer electrolyte membrane fuel cell,PEMFC)空气供应系统易受参数不确定性和外部干扰的负面影响,难以实现高精度数学建模和鲁棒控制.设计了一种自适应神经网络滑模控制器,用于将PEMFC空气供应系统过氧比调节至其最优参考值,以维持最大系统输出净功率并避免氧饥饿.利用径向基函数神经网络在线逼近系统的未建模动态,而无需对外部干扰与模型参数摄动的界的先验信息.由Lyapunov理论分别推导出神经网络权值和滑模增益的自适应律,以保证闭环系统稳定性.仿真结果表明,所设计的控制器不仅改善了过氧比控制的动态行为,还有效减弱了控制输入的大幅超调和抖振.

Ru_xCo_ySe_z纳米簇合物对阴极氧还原反应的催化性能

以Ru3(CO)12、Co4(CO)12和Se为原料,采用低温回流技术在1,6-己二醇中合成了RuxCoySez纳米簇合物.利用SEM和XRD测试表征了催化剂的微观形貌和相结构,催化剂粉末以六方结构的Rux簇为主相,同时形成无定形相,呈现高度均匀聚集的纳米颗粒.利用旋转圆盘电极研究了催化剂对氧还原反应电催化活性.在0.5molL-1H2SO4溶液中,RuxCoySez催化剂对氧还原的催化活性和电化学稳定性明显高于RuxSey,开路电位达到0.91V(vs.NHE).