CNTs@Fe_(2)O_(3)材料的构筑及其对锂硫电池性能的影响

锂硫电池作为一种新型锂电池,具有高能量密度和低成本等优势,但硫正极在循环过程中性能退化的问题仍有待解决。为此,制备了一种用Fe2O3修饰的碳纳米管(CNTs@Fe_(2)O_(3))作为载硫体。碳纳米管独特的中空结构能够有效应对体积膨胀效应,同时,生长在碳纳米管表面的Fe2O3颗粒能够有效吸附多硫化锂,从而抑制多硫化锂的穿梭;碳纳米管的长程导电结构能够提高难溶性多硫化锂沉积后的正极导电性。

面向工业气源中COS水解转化的催化剂研究进展

综述了COS水解催化剂载体与活性组分对其催化性能的调控作用、水解机理以及工业气氛中影响催化剂催化活性因素的研究现状。研究发现:氧化铝基复合载体负载碱金属活性组分所制备的COS水解催化剂能更好的提高催化剂的活性与稳定性,COS水解反应具有明显的碱催化特征,工业气氛中的CO_(2)与O_(2)气氛浓度对水解催化剂的抗氧耐酸性能有较大的影响,单质硫的生成和/或催化剂表面的硫酸盐化是催化剂失活的主要原因。通过对催化剂失活因素分析,定向调控催化剂的组成与结构制备高活性及高抗氧耐酸性能的新型COS水解催化剂与基于工业气源及水解热力学动力学条件优选下的水解催化反应工艺参数相结合来延长催化剂的寿命是未来的发展趋势。

锂硫电池正极材料研究概况

锂硫电池是最著名且研究最广泛的电池之一,它以硫为阴极,在地球上具有丰富的储量,其特点是能量密度高、理论比容量大、环境友好。尽管其具有许多优点,但同时也具有许多缺点,例如活性材料和放电中间体的非导电性、穿梭效应、硫阴极的体积效应等。本文详细阐述了硫碳复合材料、金属化合物复合材料、硫/导电聚合物以及金属有机框架四大硫载体材料,并深入分析了它们在锂硫电池充放电过程中所扮演的关键角色以及展现出的电化学性能。同时,本文也对这些材料未来可能的改进方向提出了建议,并对未来的发展前景进行了展望。

锂硫电池硫载体材料研究进展

单质硫具有高理论比容量、丰富的储量、低成本和环境友好的特点,由硫正极和金属锂负极组成的锂硫电池能量密度可以达到1000 Wh/kg以上.然而,硫的绝缘性、穿梭效应和充放电过程中的体积剧变等限制了锂硫电池的应用.要同时解决这3个问题,合理的硫载体材料设计是关键.结合近年来的相关文献报道,综述锂硫电池硫载体材料及其相应的电化学性能,展望硫载体材料的发展趋势.

脱硫渣-CuFe_(2)O_(4)混合载氧体煤化学链燃烧性能

将脱硫石膏中废弃的CaSO_(4)加以资源化利用,制备成钙基载氧体应用于化学链燃烧,具有原料易得、成本低廉和载氧率高的特点。以脱硫渣为原料,先进行提纯处理,根据课题组采用的模板-溶胶凝胶燃烧合成法制备CaSO_(4)-CuO、CaSO_(4)-Fe_(2)O_(3)、CaSO_(4)-CuFe_(2)O_(4)混合载氧体。在高温固定床反应器上对这4种载氧体与煤进行了5次还原氧化循环试验,研究4种脱硫渣系列煤化学链的反应机理和硫释放规律。试验发现基于提纯后的脱硫渣,制备的脱硫渣-CuO反应活性明显提高,且负载CuO减少了含硫气体的释放;脱硫渣-Fe_(2)O_(3)提高了氧载体反应活性对煤气化的催化作用;脱硫渣-CuFe_(2)O_(4)混合载氧体提高了碳转化率,具有良好的反应活性和循环特性,应用于煤化学链燃烧完全可行;掺入Cu、Fe元素的脱硫渣载氧体,活性明显提高,但在多次循环过程中混合载氧体出现了部分烧结、失活现象;在脱硫渣混合载氧体与煤的副反应中,Cu、Fe元素表现出良好的固硫效果,其中脱硫渣-CuFe_(2)O_(4)混合载氧体与煤副反应中,释放的SO_(2)气体体积分数峰值仅为37×10^(-6)。

燃生物质固硫型煤有机热载体炉节能措施及自动控制

分析了燃生物质固硫型煤有机热载体炉的立式圆形盘管型、卧式管架型、卧式方箱盘管型的结构型式,讨论了有机热载体炉的节能减排措施,研究了空气型、热水型、蒸汽型的烟气余热回收装置的结构形式,探讨了有机热载体炉的自动控制及安全保护,包括检测显示、自动调节、操作控制、信号保护及联锁等。

含硫模型化合物在不同载体上的担载及其燃烧过程硫的释放行为

用自动定硫仪考察2-甲基噻吩、苯硫醚两种含硫模型化合物在不同载体上的负载行为以及乙醇和丙酮溶剂对两种含硫模型化合物负载情况的影响,并考察了在含硫模型化合物在燃烧过程中硫的释放行为。结果表明:XK-5000自动定硫仪具有重复性好和稳定性高的优点;与二氧化硅和活性三氧化铝两种载体相比,活性炭对2-甲基噻吩与苯硫醚这两种模型化合物有更好的吸附性能;丙酮溶剂对3种载体的吸附都有促进作用,且对活性三氧化铝的促进作用最大;苯硫醚在燃烧过程释放硫的速率快于2-甲基噻吩。

耐硫变换催化剂载体抗水合性能的研究

模拟我国化肥工业耐硫变换新工艺条件 ,考察了以γ -Al2 O3、MgAl2 O4 尖晶石为载体的耐硫变换催化剂的抗水合性 ,研究载体水合后对催化剂性能的影响 ,得出一些对化肥新工艺催化剂选型具有参考价值的结论。

络合剂对加氢催化剂性能影响的研究进展

归纳不同络合剂对浸渍液、催化剂的前驱体、硫化过程、硫化态催化剂、催化剂活性等方面的影响,介绍了络合浸渍制备方法对催化剂的改性作用,并分析了络合剂的作用机理,指出了络合剂如何影响催化剂的理化性能将是未来的主要研究方向。

天然气脱汞吸附剂的制备及其性能评价

研究以Al_2O_3颗粒为载体,分别用Cu(NO_3)_2、Na_2S的水溶液和单质S的CS_2溶液浸渍,在载体上负载了CuS和单质S,制备了Al_2O_3-CuS-S天然气脱汞吸附剂。利用扫描电镜能谱分析(SEM-EDS)和X射线衍射检测(XRD)对活性物负载情况进行了表征。Cu^(2+)浸渍液质量分数为18%,S^(2-)浸渍液质量分数为8.1%,S浸渍液质量分数为6%,脱汞剂活性物质负载量最佳;其中CuS质量分数为11.98%,总S质量分数为8.85%。实验测量了脱汞吸附剂的汞容量,考察了进气口汞含量和停留时间对脱汞效果的影响。结果表明:当进气口汞质量浓度为300μg/m^3,停留时间为2.0 s时,出口汞质量浓度降低到10.35μg/m^3,脱汞率为96.55%,达到工业天然气脱汞要求,可用于工业化生产。

钙基复合载氧体反应性能的研究

采用沉淀法制备了3种钙基复合载氧体,并在固定床试验台架上对复合载氧体与CO的反应性能进行了研究.对反应前后的载氧体进行了X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FSEM)表征分析.结果表明:3种添加物均能促进CaSO4与CO的还原反应,提高载氧体的反应速率和转化率;3种添加物对COS的释放具有抑制作用,La添加物对SO2的释放有一定的抑制作用,而Ti、Ni添加物促进了SO2的释放;添加Ni的载氧体具有较高的反应活性,表现出良好的循环特性;载氧体在1次循环反应后,固相中出现了少量的CaO;在6次循环反应后,CaO的峰值比第1次循环后的峰值高,载氧体表面由平整光滑变得疏松多孔,且分布均匀.

硫酸盐硫在化学链燃烧过程中的迁移转化规律

以2种典型的模型化合物(CaSO 4和FeSO 4)为研究对象,研究采用Cu基载氧体时,煤中硫酸盐硫在化学链燃烧(CLC)过程中的迁移转化规律。热力学模拟研究发现,反应温度及载氧体过氧系数均会对模型化合物中硫的气-固相分布造成影响。在低温和低载氧体过氧系数条件下,CuO易被硫化生成Cu 2S。与FeSO 4相比,CaSO 4具有更高的耐温性。进而以担载在活性炭中的模型化合物为研究对象,在小型流化床反应器中开展了CLC实验研究。结果表明,在还原反应阶段和氧化反应阶段,SO 2均为主要的含硫气体。在还原反应阶段的前20.5 min内,FeSO 4和CaSO 4中硫转化为气相组分的摩尔分数分别为83.16%和50.09%。对还原反应阶段后载氧体的物相组成进行分析,发现有Cu 2S存在。对一次还原-氧化反应后载氧体表面元素进行分析发现,表面有部分硫累积及残留。

Fe_(2)O_(3)/rGO复合载硫体的构建及硫复合正极电化学性能

正极材料的穿梭效应和导电性能是限制锂硫电池发展与应用的重要因素。针对以上问题,采用水热法制备了Fe_(2)O_(3)/rGO载硫体,并与rGO和Fe_(2)O_(3)@rGO载硫体进行对比。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、比表面积分析仪以及电化学性能测试等分析测试手段对材料的物相组成、微观结构以及电化学性能进行分析表征。结果表明:采用原位法制备的Fe_(2)O_(3)/rGO复合材料中Fe_(2)O_(3)颗粒尺寸明显比机械混合法制备的Fe_(2)O_(3)@rGO中的Fe_(2)O_(3)颗粒尺寸小,其中纳米Fe_(2)O_(3)的生成阻碍了rGO片层的聚集,增大了层间距,获得了更大的孔径(8 nm)、孔容积和比表面积。制备的正极材料Fe_(2)O_(3)/rGO/S具有更好的循环稳定性,在0.2C电流密度下,经过100次循环后,仍保留782 mA∙h/g的容量。电化学性能的提高得益于Fe_(2)O_(3)/rGO大的比表面积以及良好的阻抗性能。

助剂对CaSO_4载氧体化学链燃烧的影响

在固定床实验台架上,研究了CaSO4和添加助剂的CaSO4与气体燃料发生反应的特性。结果表明:助剂可大幅度地提高CaSO4的反应活性,缩短反应时间。在950℃下,所有复合载氧体的转化率均超过95%。在还原和氧化过程中,载氧体释放的SO2曲线呈单峰特性,且随温度显著增大;温度对COS的释放没有明显的影响作用。含Ni-Fe的载氧体等转化率下硫的损失率最小。通过程序升温还原、X射线衍射和场发射扫描电镜等表征分析,研究了样品的反应性能,成分与结构变化,并提出了一个可能的催化还原反应和硫释放机制。

CaO加入条件下煤与CaSO_4氧载体化学链燃烧的反应性能研究

以小型流化床为反应器、水蒸气为气化介质,在CaSO4氧载体中加入CaO颗粒进行煤气化—氧载体还原反应实验。实验结果表明,添加CaO改善了煤气化—CaSO4还原反应性能,提高了煤气化—CaSO4还原反应速率和CO2生成速率。但CaO添加剂的催化作用随反应温度的提高而减弱。900℃是较适宜的反应温度,此温度下加入适量CaO(CaO/CaSO4物质的量比1.18),气态硫化物释放得到显著抑制,SO2和H2S降幅分别为63.19%和27.37%;同时,还能控制CO2被吸收固化成CaCO3的比例低于2%。

钙基复合载氧体-煤化学链气化性能

采用机械混合-浸渍法制备3种钙基复合载氧体,并在流化床中考察复合载氧体的煤化学链气化反应特性、循环反应性能以及反应过程中复合载氧体的硫释放规律。结果表明:900℃时3种复合载氧体与煤化学链气化反应的碳转化率、合成气含量、冷煤气效率均高于载氧体Ca Ben的;Ca O的加入对Ca SO4副反应的抑制效果明显;选择复合载氧体Ca Ca Ben进行循环实验,在10次循环过程中,冷煤气效率稳定在83%左右,复合载氧体Ca Ca Ben循环反应性能良好。

论锂硫电池中化学结合力载体的应用

随着新能源技术的不断发展,锂硫电池作为能源的存储中介,对提高能源的利用效率十分重要,通过锂硫电池的化学结合力的作用原理进行分析,探究了锂硫电池中具有化学结合作用的载体材料及具体的使用性能,为相关的工作人员提供借鉴与帮助。

基于铁基载氧体的无烟煤化学链燃烧过程中硫分布特性

在间歇式固定床反应器上,基于Fe_2O_3/Al_2O_3载氧体,研究了还原阶段反应温度和Fe_2O_3负载量对无烟煤化学链燃烧产物及S元素分布的影响。研究结果表明,含碳气体释放量随反应温度升高而增加,随Fe_2O_3负载量先增加后减少。产物中CO_2比例随反应温度升高先增加后减少,在850℃时达到最高(37.6%)。在实验条件下,未检测到SO_2生成。反应2 h时,载氧体中S元素的富集程度随温度和Fe_2O_3负载量升高而增加;5.5 h时,载氧体中S元素分布比例随温度升高而显著降低。利用SEM分析了载氧体表面微观形态结构。分析表明,Fe_2O_3负载量大于40%会导致载氧体轻微烧结。

Si(100)表面S钝化效果与稳定性研究

基于Valence-Mending概念对Si(100)表面进行S钝化研究。对于Ni/n-Si肖特基接触,S钝化使其肖特基势垒高度向其理想势垒高度靠近了0.09 eV;对于Al/p-Si肖特基接触,S钝化使其肖特基势垒高度向其理想势垒高度靠近了0.08 eV。少子寿命测试结果表明S钝化使Si(100)表面少子寿命提高大约1个数量级;热稳定性实验结果表明560℃时S钝化效果退化;XPS测试结果表明S离子化学吸附在Si表面并形成Si-S键,样品在空气中放置一段时间后表面Si-S键被氧化,表明S钝化抗氧化性不强。

液态硫磺运输船热煤油加热系统及罐体保温研究

针对液态硫磺的物理特性及运输条件,使用热煤油加热系统对液态硫磺进行保温、加热。对液态硫磺船加热系统中的硫磺罐保温层、热煤油加热系统做了分析,提出硫磺热煤油加热系统的可行性设计方法、经济保温层的计算公式,阐述了硫磺罐加热盘管设计应注意的问题。