赝电容器用NiO复合电极的研究进展

过渡金属氧化物用作电极材料因相比碳材料有着更高的容量、更低的价格而被高度重视。其中,NiO用作赝电容器电极因具备超高的理论比容量(2 573 F/g)被广泛关注,但它存在导电性较差、实际比容量低等缺点。因此,介绍了在NiO电极中掺杂其他过渡金属制备成多元复合电极、结构纳米化、添加导电物质等方法来解决以上问题,综述了目前NiO复合电极在赝电容器中的研究进展。     

热处理温度对储氢合金高倍率放电性能的影响

研究了不同温度下的热处理对MLNi3.8Co0.75Mn0.4Al0.2储氢合金高倍率放电性能的影响.XRD测试结果表明热处理之后合金结晶度增加.电化学性能测试结果表明热处理明显改善了储氢合金电极的高倍率放电性能,在900 mA/g的放电电流下,经热处理的储氢合金电极的高倍率放电能力(HRD)均在80%以上,而原始合金电极在相同的放电条件下却不能放电.经过热处理提高了电极的交换电流密度,降低了电极的极化电阻,改善了电极在放电过程中的去极化作用.热处理温度在673 K时合金电极的交换电流密度最高,极化电阻值最低,高倍率放电性能最好.     

树脂碳电极碳氢原子比测定及其对充放电性能的影响

测试分析了碳化处理条件对聚对苯树脂碳化产物组成含量和碳氢原子比的影响,并进一步测试了不同碳氢原子比的树脂碳化产物作为锂离子电池碳电极材料时的充放电性能。结果表明随着碳化处理温度升高,树脂碳化产物碳氢原子比在逐渐增加,碳化气氛对碳化样品碳氢原子比的影响也十分显著,惰性气氛处理的样品远高于还原性气氛处理的样品,两者的比值高达2.7。树脂碳电极碳氢原子比不同,其充放电容量和不可逆性都表现出明显差别。碳氢原子比升高,电极充放电不可逆性降低,但树脂碳电极充放电容量并不是简单地随着树脂碳电极碳氢原子比升高而线性增大,而是出现一个起伏变化。其中碳氢原子比为1.54的样品呈现出充放电容量高峰值。     

SnS/MWNT复合材料的制备及其超级电容器性

采用高能球磨法制备了SnS纳米颗粒,并同多壁碳纳米管MWNT组合得到SnS/MWNT复合超级电容器电极材料。运用X射线衍射和扫描电镜对SnS/MWNT复合材料进行了物相分析和形貌观察。对SnS/MWNT复合电极的循环伏安测试表明：随着SnS/MWNT复合电极中SnS的含量增大,SnS/MWNT复合电极的比电容逐渐增加。当SnS含量为80%时,比电容达到最大值62.5 F/g。恒流充放电测试中,不同配比SnS/MWNT复合电极的比电容在初始几个电化学循环中均有明显下降,随后保持良好的稳定性。同循环伏安结果一致,在SnS含量为80%时,SnS/MWNT复合电极的比电容最大。这主要归因于SnS在可逆氧化还原过程中产生的赝电容以及MWNT良好的导电性。     

不同活化方式制备碳电极材料的电化学性能

以碳化后的中间相沥青为原料,分别采用化学活化和物理-化学联合活化工艺制备了超级电容器用活性炭电极材料,对不同活化方式制备的活性炭电极材料的微晶结构、孔径分布、比电容量、循环伏安和交流阻抗特性进行了比较。实验结果表明：采用物理-化学联合活化工艺制备的活性炭电极材料具有更理想的微晶结构和中孔含量。活性炭电极材料的结构与孔隙分布对电性能有明显影响,采用联合活化方式制备的电极材料具有较高的面积比容量、较好的功率特性及较理想的电容特性。     

热电池高电位Cu_3V_2O_8/Li_2SO_4-Li_2CO_3-LiPO_3-LiF双层复合薄膜电极的制备

通过高温固相合成方法制备热电池用高电位Cu_3V_2O_8(简称CVO)体系正极材料。将不溶性的高电位CVO正极材料和难溶性的Li_2SO_4-Li_2CO_3-LiPO_3-LiF兼容电解质制备成正极-电解质复合薄膜电极,测试其电化学性能,研究电解质隔膜层中吸附体(石棉纤维)和粘结剂(MgO)的不同含量对复合薄膜电极放电性能的影响。研究表明,在较小的电流密度下,兼容电解质中含石棉纤维和MgO各10wt%的高电位复合薄膜电极在10～40mA/cm~2的低电流密度下表现出良好的电化学性能,电压平台维持在2.5V以上,截止2.0V比容量超过100mAh·g~(-1)。     

Na3AlF6—5%Al2O3熔体对铝电解机械掺杂碳阳极的润湿性研究

采用机械掺杂法制备了掺有不同复合氧化物粉末的碳阳极,并测试了熔融状态下ＮＡ３ＡｌＦ６－５％Ａｌ２Ｏ３熔体对不同掺杂电极的润湿性,实验结果表明,掺有ＬｉＡｌＯ３和ＣａＡｌ２Ｏ４的碳阳极对熔盐显示了较好的润湿性。     

GDE和CCM技术制备氢氧PEMFC膜电极的性能对比

通过气体扩散电极(GDE)和膜电极(CCM)两种工艺制备了氢氧质子交换膜燃料电池(PEMFC)电极,探讨在氢空电池中广泛应用的CCM技术在氢氧电池中使用的可行性。在实验过程中,控制温度、湿度、压力和过量系数,比较了两种制备技术对氢氧电池各方面性能的影响。极化曲线显示CCM技术制备膜电极有着更好的性能,循环伏安和交流阻抗的研究表明CCM膜电极有着更高的电化学活性面积和更低的电荷传输阻抗,同时还有效地减小了铂用量。结果表明CCM技术制备的氢氧膜电极能够提高催化剂效率和改善膜与催化层的接触,这说明CCM技术制备氢氧膜电极有望替代传统的GDE技术。     

功能孔梯度陶瓷材料的制备及其特性

制备了表面镀有光催化剂薄膜的孔梯度陶瓷材料，从理论上分析了两种不同孔结构的材料复合及其厚度对渗透率的影响，并借助性能测试及OM显微结构测试，分析了微孔陶瓷及泡沫陶瓷的孔结构，考察了各种孔梯度材料的光催化效果。研究结果表明：孔梯度材料的性能除与各层材料的性能有关外，还与它们的厚度比有关；对油酸的降解量取决于材料中发泡荆碳粒的粒径。     

低铂质子交换膜燃料电池的单电池测试与工艺优化

由于铂的稀缺性,开发低铂负载的电催化剂来提高铂的利用率,对质子交换膜燃料电池（PEMFCs）的商业化具有重要意义。低铂载量膜电极的表面结构发生了很大的变化,物性参数的变化对实验室膜电极的测试带来了诸多影响。鉴于此,对低铂载量催化剂膜电极（MEA）的制备手段和测试工艺参数的优化变得十分紧迫。采用自制的质量分数为9%的铂,以碳纳米管为载体的铂基催化剂为测试对象,采用超声喷涂的方法制备膜电极。以此为基础,得出了电池在温度80℃、阴极空气流速500 mL·min-1、背压150 kPa、每毫克催化剂添加5.5μL Nafion溶液以及结构完整的碳纳米管催化剂颗粒的测试条件下可以取得理想的测试结果。为低铂载量燃料电池的实验室测试提供了新的方法和思路。     

直流道PEMFC的综合三维数学模型Ⅱ单电池机理分析

目的研究质子交换膜燃料电池内部的流动和传质过程及电化学反应过程的机理.方法对直流道质子交换膜燃料电池建立综合的三维多组分数学模型,电化学反应速率采用团聚块模型修正,自主开发程序代码对电池内的复杂物理过程进行数值模拟.模拟得到电池内部反应气体的三维速度场、压力场,以及不同电流密度下的气体组分质量分数、局部电流密度和电极反应过电势的三维分布.结果反应气体在电极中的流速比在流道中小3个数量级以上,压力变化不大;阳极反应速率及氢气的传质速率高,电池的极化过电势主要来自于阴极反应;小电流密度下,阴极内氧的组分质量分数、局部电流密度以及电极反应过电势的分布均匀;随着电流密度的增加,这些量趋于不均匀分布,在传质困难的区域局部电流密度值很小,而局部电极反应过电势增大约0.1V,极化的原因主要由于氧组分的传质限制.结论反应气体在电极内的传质是主要由扩散作用引起,在小电流密度时浓差极化较小,随着电流密度的增加,阴极氧组分的传质速率低是产生电池浓差极化过电势的主要原因.     

高含量氮掺杂碳纳米管的合成及NO电氧化

为研制NO检测灵敏度高的电极修饰材料,以吡啶和尿素为碳源和氮源,以FeMgO为催化剂,在NH3下于800～900℃采用CVD法原位合成了氮掺杂碳纳米管（CN xNTs）,确定了氮的原子分数为7.05 CN xNTs的最佳合成条件.通过对透射电镜（TEM）、x 射线光电子能谱（XPS）、x 射线衍射分析仪（XRD）和Raman光谱进行研究,结果表明所合成的CNxNTs随着反应温度的降低有序度减小,管壁缺陷增加.循环伏安法研究的NO在碳纳米管修饰电极上的电氧化行为结果表明：NO在CN xNTs修饰电极上的电氧化活性均高于未掺杂氮的多壁碳纳米管（MWCNTs）,其中,氮原子分数为7.05的CN xNTs修饰电极的电氧化峰电位最小,峰电流密度最大,反应活性较大.该电极上NO检测的灵敏度最高,是一种比较理想的电极修饰材料.     

Removal of Humic Acid from Groundwater by Electrocoagulation

With this study, we investigated an approach of applying an electrocoagulation method for the removal of humic acid from groundwater.Aluminium electrodes were selected in the experiment.Some major experimental factors, such as electrode distance, current densities and pH values were explored.Results suggest that, given a small electrode interval and/or a high current density, a lower pH value leads to an improved removal rate of humic acid.Under acid conditions with a current density 47.6 A/m2, for instance, humic acid concentrations were reduced from 20 mg/L to 0.43 mg/L which resulted in the removal of 97.8% of the humic acid.This encouraging result demonstrated that our electrocoagulation method is effective in the removal of humic acid from groundwater.     

电纺聚乙烯醇纳米纤维膜无酶过氧化氢传感器的制备

用静电纺丝的方法将聚乙烯醇（PVA）静电纺丝到裸铂电极表面,分别采用扫描电镜法、循环伏安法、电流时间曲线法、交流阻抗等方法对该电极进行表征.研究了过氧化氢在该聚乙烯醇修饰电极的电化学行为.实验结果表明：聚乙烯醇纳米纤维膜呈现出理想的疏松多孔的网状结构,极大地增大了电极的有效表面积;在pH=7.4的磷酸盐缓冲溶液中相比裸铂电极,聚乙烯醇纳米纤维膜修饰电极对过氧化氢的响应电流有明显的提高,过氧化氢的浓度在7.8～2 900μmol/L范围内,与其还原电流呈良好的线性关系,检测限达1.1μmol/L.该聚乙烯醇修饰电极可以作为电化学无酶传感器用于低浓度过氧化氢的检测.     

不同基体材料的载钯修饰电极的制备及比较

以玻碳板、钛网和泡沫镍为基体材料,通过电沉积法制备载钯催化电极,对比研究基体材料对电极电催化活性的影响.循环伏安测试表明,Pd/GC电极、Pd/Ti电极和Pd/foam-Ni电极的氢吸附峰值分别为-23.46 mA、-59.57 mA和-60.53 mA.扫描电镜分析表明,基体材料影响钯在电极表面的沉积形态,GC板表面呈菱形块状,Ti网表面呈现针状结构,foam-Ni表面呈绒毛状.多孔foam-Ni及Ti网比表面积较大,Pd沉积后拥有更多的催化位点,增强了电极的电催化性能,增大了电极的脱氯潜能.     

泡沫碳@SnO2复合材料的制备及电化学性能

为了提高氧化锡（SnO₂）电极的电化学性能,采用牺牲模板法和水热法相结合,制备了C@SnO₂复合电极材料。结果表明水热反应过程中生成的SnO₂纳米颗粒负载在泡沫碳的骨架上,或存在于泡囊中。C@SnO₂电极在0.1 A/g的电流密度下循环100圈后比容量超过660 mAh/g。在1.6 A/g的大电流密度下充放电时,电池的比容量达到较高水平（≥310 mAh/g）。这种优异的电化学性能归因于SnO₂纳米颗粒的纳米特性和泡沫碳的特殊结构,可以改善电子传导性,并适应脱嵌锂过程中SnO₂的体积变化。与纯SnO₂电极相比,C@SnO₂复合电极的比容量显著提升,稳定性也得到了增强。     

Processes of depositing platinum on carbon nanotubes and their effecton performance of proton exchange membrane fuel cell

The ultrafine platinum nanoparticles deposited on the surfaces of carbon nanotubes (Pt/CNTs) were prepared by a chemical precipitation method and used as the catalyst of proton exchange membrane fuel cell. The depositing process parameters such as the solution pH value, Pt content and treatment temperature were analyzed. The experimental results show that the optimum process parameters to prepare Pt/CNTs are the solution pH value of 7.0, the theoretical Pt content of 25% (mass fraction) and the heating temperature of 500~C, under the conditions the best performance of the proton exchange membrane fuel cell can be obtained and its voltage can reach 580 mV at a current density of 500 mA/cm2.     

Air electrode supported manganese electrocatalysts for neutral electrolyte magnesium air cell

The catalysts of air electrode were prepared by sintering the active carbon loaded with manganese nitrate and potassium permanganate at 360 °C The air electrode was made up of a catalyst layer, a waterproof and gas-permeable layer, a current collecting substrate and a second waterproof and gas-permeable layer. The cell was assembled by the air electrode, pure magnesium anode and 10% NaCl solution used as electrolyte. The microstructures of air electrodes before and after discharging were characterized by SEM. The electrochemical behaviors of the air electrodes were determined by means of polarization curves, volt-ampere curves and constant current discharge curves. The polarization voltage of air electrode is—173 mV (vs SCE) at the current density of 50 mA/cm². The air electrodes exhibits good activity and stability in neutral electrolyte. The magnesium-air cell could work at 5 W for more than 7 h.     

多孔碳包覆硅微球于锂离子电池负极中的应用

为了缓解纯硅负极材料在充放电过程中带来的巨大体积效应并降低电解质与电极之间的副反应程度,提出了一种简单高效的硅碳复合材料合成方法.以P123为分散剂、葡萄糖为碳源,利用水热法制备P-Si/C复合材料.结果表明,制备得到的复合材料可以极大地缓解充放电过程中产生的体积效应.当复合材料作为锂电池负极时,其首次放电比容量为1 800 mA·h/g,在500 mA/g电流密度下经100次循环后,其放电比容量能够稳定维持为521 mA·h/g,呈现出良好的循环性能.     

NiO/AC非对称超级电容器的研究

通过热处理球形Ni（OH）2得到NiO粉末，将其作为正极与活性炭（AC）负极组装成非对称超级电容器，用恒流充放电测试分析了超级电容器的电容特性。讨论了正负极活性物质比例、充放电电流和热处理时间对超级电容器比电容量、内阻的影响。结果表明：正负极活性物质比为1：3，工作电流密度为200mA／g，当Ni（OH）2的热处理时间为2h，充电电压为1．3V时，超级电容器的双电极比电容量可达71．5F／g。