SPE电解阳极催化剂用介孔V掺杂TiO_2载体研究

采用溶剂蒸发自组装法(EISA)制备较高比表面积的钒掺杂介孔TiO2,并利用亚当斯熔融法(Adams Fusion Method),在不同掺杂程度的[Ti100-x V x]1O2(x=0,1,5)载体的表面上合成IrO2纳米颗粒。XRD与TEM实验结果显示,[Ti100-x V x]1O2载体在负载IrO2后发生了锐钛矿到金红石的相转变,新相晶粒有所长大,但随着V掺杂量的增多晶粒生长受到抑制。N2吸脱附测试结果表明:在负载IrO2后整体比表面积有所降低,未掺V的样品降低程度较大;在0.1mol/L HClO4溶液及N2气氛下对40wt%担载量的IrO2/[Ti100-x V x]1O2(x=0,1,5)和纯IrO2进行循环伏安测试,电流密度随V掺杂量的提高而显著提高,证明V掺杂手段可显著提高复合催化剂的导电性以及催化活性,有望通过进一步改进使V掺杂TiO2成为新型的SPE阳极载体材料。

SPE电解水制氧(氢)技术的研究

阐述了 SPE 电解水制氧(氢)技术的发展历程和基本原理,重点描述了该技术主要部件——膜—电极组件和集电器的工作原理及制备途径;同时论述了与碱水电解相比,该技术的优缺点和技术难点。

SPE电解池催化剂载体的研究

采用氮化钛、碳化钛、碳化硅纳米粉体作为载体,制备担载型RuO2催化剂;并利用X-射线衍射(XRD)及电化学测试技术对样品进行表征。结果表明:纳米TiN、TiC粉体在高温煅烧时都发生了氧化反应,部分转化为TiO2,而纳米粉体SiC比较稳定,不发生化学反应,RuO2/SiC催化剂相比RuO2/TiC、RuO2/TiN催化剂也具有较好的析氧催化活性。

固体高分子膜电解法(SPE)处理苯并红紫4B废水的研究

采用固体高分子膜作隔膜,以Pt网上附着的β-PbO2作催化剂,建立了一个高效的催化电解装置(SPE)。用此装置处理难降解的苯并红紫4B模拟染料废水,苯并红紫4B的质量浓度为0.1g/L。结果表明,此法对苯并红紫4B废水的色度和TOC具有良好的去除效果,催化电解过程中产生的原子氢对染料分子中发色键的破坏起决定性作用,当电流密度为0.24A/cm2、电压为3.9V时,对染料苯并红紫废水,处理120min后,废水的色度明显下降,由处理前的红色变为几乎无色,TOC的去除率为42%,SO42-的生成率为78%。催化电解是染料废水绿色降解的重要途径之一。

SPE水电解高性Pd/C催化剂及最佳使用条件的研究

为了寻找最佳的固体聚合物电解质(SPE)水电解阴极催化剂,采用最简单的制备方法浸渍-还原法合成Pd基催化剂。通过对催化剂进行循环伏安测试、交流阻抗测试、线性极化测试和X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜法(TEM)表征,结果发现对载体C进行酸化预处理,反应温度为90℃,p H=10时,可以获得高性能的SPE水电解阴极Pd/C催化剂。

SPE水电解池膜水传递研究

建立了固体聚合物电解质(SPE)水电解池电迁移和反扩散水传递的关联模型;利用Matlab软件,求解了沿水流方向的膜两侧水含量及净水传递系数α分布;得到了沿水流方向的膜水含量分布函数,探索了水量不足时的水传递机理。对SPE水电解池的阻抗分布模型进行验证,证明了模型的符合性。

SPE水电解槽阳极温度场数值模拟

基于计算流体动力学原理建立了蛇形流道固体聚合物电解质(SPE)水电解槽阳极的三维稳态气液混合两相流动数学模型,应用通用计算流体动力学(CFD)软件fluent进行了数值模拟,得到了电解槽阳极的温度分布特点,分析了不同流道宽度、肋宽和流道深度对电解槽阳极温度分布的影响,为电解槽阳极流场板的优化设计提供一定的参考。

水下航行器舱室内SPE水电解氧气再生技术研究

水下航行器舱室内氧气的供应是保证航员正常生活的一大关键问题.根据航行器空间环境的需氧量及相对丰富的水资源设计建立了SPE水电解氧气再生系统来为航员提供氧气.系统经过40 d的运行,结果表明,电解池稳定时,其工作温度稳定在61℃,工作电压稳定在334.2 V,电解电流稳定在886.3 A,这证明电解池工作性能良好.系统氧气产量可达1 976 L/h,体积分数为99.7%,能够满足水下航行器舱室内80名左右航员的氧气需求.

石墨烯优化固体聚合物电解质电解法分离氢同位素的模拟分析

石墨烯作为一种新型的高选择渗透膜材料,有望提升固体聚合物电解质(Solid Polymer Electrolyte,SPE)电解法对氢同位素的分离效果。本研究将石墨烯与SPE电解法中的质子交换膜结合,探究了石墨烯对氢同位素分离性能的影响。基于B3LYP/6-31G(d)理论,采用Gaussian 09软件计算了石墨烯模型对质子的穿透势垒,同时考虑零点振动能的影响,得到了石墨烯对氢同位素离子的分离系数。计算结果表明:石墨烯模型对H+/D+和H+/T+的分离系数分别为12.4和37.5(293 K);几何结构的优化、缺陷的存在会降低质子的穿透势垒,并且Stone-Wales缺陷的存在会提升分离效果。因此,石墨烯能够有效提高SPE电解法对氢同位素的分离系数,有望推动建立真正高效的氢同位素分离技术。

固体聚合物电解池膜电极优化研究

采用催化剂直接涂膜(CCM)方法制备膜电极(MEA),研究阴极和阳极催化层中使用不同催化剂活性组分担载量对膜电极性能的影响。采用电化学阻抗谱(EIS)分析MEA的电化学特性。研究结果表明:阳极催化层中,随着Ir担载量的增加,在相同电流密度条件下,电解池的极化电压下降,当Ir担载量增加到2.5 mg/cm^2以上,极化电压趋于稳定;阴极催化层中,随着Pt担载量的增加,在相同电流密度条件下,电解池的极化电压下降,当Pt担载量增加到0.5 mg/cm^2以上,极化电压下降不明显,趋于稳定。随着电极催化层活性组分担载量的增加,MEA的欧姆阻抗R?和电荷传递阻抗RCT的减小。对于阴极催化层,当Pt/C催化层的催化剂担载量过多时,由于传质和电荷传递阻力显著增加,导致MEA的R?和RCT增大。阳极催化层Ir的最佳担载量为2.5 mg/cm^2,阴极催化层Pt的最佳担载量为0.5 mg/cm^2。

Li|SPE|Li体系阻抗谱分析

为了深入研究对称锂金属电极聚合物电池的界面特性,以PEO为基质,并复配少量纳米无机填料及低分子乙氧化物,制备了固态纳米复合聚合物电解质膜,组装成对称锂金属电极模拟电池,利用交流阻抗法进行测试,并设计出等效电路对测试数据进行拟合,通过数学推导确定了各元件在复数平面图上的对应位置。该等效电路对PEO基固态聚合物电解质体系具有非常好的拟合效果。

聚合物电解质的研究与进展

介绍了聚合物电解质的研究与进展，重点综述了纯固态聚合物电解质（DSPE）、凝胶聚合物电解质（GSPE）、多孔型聚合物电解质（PSPE）以及复合型聚合物电解质（CSPE），聚合物电解质的导电机理及其在锂离子二次电池中的应用。

固体聚合物电解质水电解池用阳极气体扩散层

采用刷涂法在钛网基体上制备扩散层,结合固体聚合物电解质(SPE)水电解池中的交流阻抗及极化曲线测试,探讨浆料中PVDF、PTFE和锑掺杂二氧化锡(ATO)配比对阳极扩散层厚度、阻值、孔隙率、疏水性和单体电池性能的影响。PVDF与PTFE添加量的增加,使阳极扩散层的厚度增加、阻值增大、孔隙率下降及疏水性增强;PVDF对阻值、孔隙率的影响更大。合理的m(ATO)∶m(PVDF)∶m(PTFE)为15∶1∶2,在常压、80℃下,电流密度为1 A/cm2时,槽压仅为1.59 V。

石榴石型Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)复合固体电解质的研究进展

与Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)片状陶瓷固体电解质相比,LLZO复合固体电解质在复合材料的协同作用下,改善固体电解质与电极界面的润湿性,降低界面电阻,并抑制锂枝晶的生长,提高电池的循环稳定性。室温下离子电导率为10^(-4)~10^(-3) S/cm数量级。重点阐述了LLZO基复合固体电解质和LLZO/聚合物固体电解质的最新研究进展,讨论了LLZO含量、晶粒尺寸、微观形貌等对其锂离子传输途径、离子电导率和电池性能的影响,并提出了LLZO复合固体电解质的未来发展方向。

纳米Ir/SPE电极的制备及其影响因素

首次选用镍作为中间催化剂,采用吸附还原成长法制备纳米Ir/SPE电极,并就镀浴温度和pH值、H2IrCl6浓度、NaBH4与H2IrCl6配比对电极制备的影响作了深入研究。研究表明:采用吸附还原成长法,以Ni作为中间催化剂,浓度为22mmol·L-1NaBH4与浓度为6mmol·L-1H2IrCl6的混合液作为镀浴,亦即NaBH4与H2IrCl6配比为3.6,pH值为8,镀浴温度为40℃,镀浴时间为24h的条件下,循环镀覆3次,可获得致密、均匀,具有良好电解性能的纳米级Ir/SPE电极。

基于螯合B类锂盐的固态聚合物电解质的合成及其性能

全固态锂离子电池具有较高的安全性和优异的储能性等优点而发展迅速。螯合B类锂盐具有较大的阴离子半径,是固态聚合物电解质(SPE)的一种新型锂盐,它能够很好地破坏PEO、TPU等基体的结晶度,使更多的Li+能够与PEO、TPU等基体的高分子链段结合发生配位作用,提高锂离子电解质的解离能力。本研究利用螯合B类锂盐与PEO/TPU/BaTiO3组成SPE,测试SPE的形貌与结构、力学性能、热力学性能、电化学性能和电池性能,结果表明邻苯二酚丙二酸硼酸锂盐(LiBDMB)体系的SPE性能最佳。60℃下,LiBDMB体系的SPE离子电导率达到了10-4 S/cm数量级,组装的电池在0.2 C倍率下能达到142 mW·h/g的放电能力,并在50次循环后表现良好。

锂离子二次电池用全固态聚合物电解质的研究进展

对固体聚合物电解质的发展历程以及对全固态聚合物电解质中的离子传导作了介绍,着重对提高室温电导率的途径进行评述,并结合自己的工作对其存在的问题和今后的发展作出展望.

原位聚合制备基于聚离子液体的聚合物固态电解质

液态电解液存在泄漏爆燃隐患,在锂金属电池中的实际应用受限。基于离子液体制备的聚合物固态电解质(SPE)具有阻燃性好、热稳定性好、化学与电化学稳定性高等优点,在锂金属电池上的应用前景很好。设计合成一种离子液体单体(IL),并与碳酸乙烯亚乙酯(VEC)通过自由基聚合反应共聚,制备基于P(IL-VEC)的SPE。该SPE具有良好的热稳定性和阻燃特性,室温下离子电导率较高,可抑制锂枝晶的生长,达到稳定电解质与电极界面。以该SPE匹配磷酸铁锂正极组装的全固态锂电池,循环稳定性和倍率性能较好。以0.2 C倍率在2.8~3.8 V循环,初始放电比容量达154 mAh/g,并可稳定循环超过200次,在第230次循环时的剩余容量为118 mAh/g。

CS-PVA-NH_4Cl共混固态聚合物电解质膜的制备与性能

以壳聚糖(CS),聚乙烯醇(PVA)为基体掺杂不同比例NH4Cl进行共混,使用溶液浇铸法制备了CS-PVA-NH4Cl共混固态聚合物电解质膜,溶胀度均在1 000%左右。使用交流阻抗,直流极化,循环伏安对其电导率、离子迁移率及电化学稳定窗口进行测量,使用Zview软件对交流阻抗谱进行拟合。结果表明在40%NH4Cl掺杂时电导率为1.4×10-3S.cm-1,离子迁移率为0.93,电化学稳定窗口为2.0V。

采用SPE膜技术的高浓度臭氧制造设备

阐述了臭氧的消毒机理,制取方法和应用现状。介绍了用于制造臭氧的SPE膜电解纯水设备。