干法制备LiFePO4厚电极的电化学性能

为实现更高的能量密度，探究利用干法工艺制备厚电极的电化学性能。通过构建点-线-面三维导电网络，采用干法电极制备工艺，制备138μm、217μm和303μm厚(面密度分别为26.7 mg/cm²、35.0 mg/cm²和47.9 mg/cm²)的磷酸铁锂(LiFePO₄)厚电极。以0.10 C在2.50～4.25 V充放电，电极的可逆比容量分别为157.5 mAh/g、158.7 mAh/g和153.2 mAh/g,接近30μm厚(面密度为1.0 mg/cm²)对比电池的158.1 mAh/g。在不同电流下进行50次循环，仅0.50 C和1.00 C倍率下循环的容量受厚度影响。以0.50 C循环时，循环曲线出现“跳水”现象，且发生时间随着厚度的增加而提前，主要是因为厚电极在较大电流下充电时，在负极表面沉积大量高比表面金属锂，导致电池内的电解液干涸。     

造孔剂对流延法制备的阳极支撑SOFC性能的影响

采用流延法分别制备了以可溶性淀粉、石墨和玉米淀粉为阳极造孔剂的阳极支撑型SOFC。以8%（摩尔分数）氧化钇稳定的氧化锆（ZrO）_0.92（Y₂O₃）_0.08（YSZ）为电解质材料,Ni∶YSZ为1∶1（质量比）的金属陶瓷（Ni-YSZ）为阳极,AgGDC为阴极,在电解质和阴极之间制备一层GDC为过渡层。采用加湿H₂[H₂O含量3%（体积分数）]作为燃料气,进行电化学测试。结果表明：800℃下,玉米淀粉的功率密度845 mW/cm²为最大,远高于石墨（422 mW/cm²）和可溶性淀粉（312 mW/cm²）的功率密度。通过阻抗谱、扫描电镜和孔隙率测试对不同造孔剂制备的阳极微观结构与电池性能之间的关系进行了表征和分析。     

锂离子扩散系数的测定及影响因素

锂离子（Li⁺）扩散系数是电池电化学仿真建模必不可少的参数之一。以锂离子电池正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂（NCM811）为研究对象,通过理论分析与实验测试相结合,采用恒流间歇滴定法（GITT）测定固相材料中Li⁺的扩散速率,解析Li⁺在固相电极充放电过程中的扩散行为。测得的Li⁺在活性材料中的扩散系数为10^-10～10^-12 cm²/s,主要集中在约10^-11 cm²/s;充电和放电过程中,Li⁺扩散系数都随着Li⁺浓度的升高而降低,但由于活性物质颗粒的形变,充放电数值存在较明显的差异;温度对Li⁺扩散系数影响较大,通过阿伦尼乌斯公式计算,得到Li⁺扩散的活化能为7.061 kJ/mol。     

碳包覆Fe3O4的制备和储能性能研究

为了解决铁基氧化物导电性差,比电容和循环性能不理想等问题,采用水热法、原位聚合法和热处理法在碳纸上制备Fe₃O₄@C复合材料,并对材料的形貌特征和电化学储能性能进行了测试;研究了不同原位聚合时间对产物形貌和储能性能的影响。结果表明,复合时间为6 h得到的样品保留了原有的纳米棒形貌结构,且具有更高的比电容(588.3 mF/cm²,2 mA/cm²),在15 mA/cm²下循环充放电10 000次后,比电容保持率为85.7%,最后将Fe₃O₄@C与活性炭组装成非对称超级电容器,其比能量为1.46 Wh/cm³,并可以驱动一连串的LED灯,该材料展现出一定的实际应用价值。     

全沉积型铅酸液流电池充放电性能研究

以石墨毡、石墨布、泡沫镍为电极材料,以甲基磺酸和甲基磺酸铅溶液为电解液,以木质素磺酸钠为添加剂组成新型的全沉积型铅酸液流电池体系。研究了铅酸液流电池的充放电特性及电极材料和电解液浓度对电池充放电特性的影响规律。结果表明:恒流充电过程中,充电电压先逐渐减小而后又逐渐增大,电池具有较好的放电性能;以石墨毡为正负极的电池具有较好的充放电特性;随着Pb2+浓度的增加,电池的充电电压逐渐降低,H+浓度为0.1 mol/L时,既能满足较高的Pb2+浓度的相对比,又能满足良好的导电性。     

基于不锈钢毡的自支撑催化电极析氧性能研究

电解水制氢技术在清洁能源转化中具有重要应用价值，但开发低成本、高性能的析氧电极仍具有挑战性。采用不锈钢纤维毡为基底，通过一步电沉积法在其表面原位生长镍/铁层状氢氧化物薄膜，所制备的催化电极成本低廉、析氧活性良好。电化学测试结果表明，在1 mol/L KOH电解液中，电流密度为10 mA/cm²时所需的过电位为242 mV，相应Tafel斜率仅为39.4 mV/dec，其性能优于商业铱基催化剂制备的电极性能。72 h恒电流测试过程中析氧催化活性未发生明显衰减。     

高稳定W阻挡层的NbFeSb基半赫斯勒温差发电器件

半赫斯勒材料是兼具高性能和高稳定性的中高温热电材料,在深空探测等领域具有重要应用前景。开发了适用于p型Nb_0.86Hf_0.14FeSb的阻挡层W。通过1 073～1 173 K的真空等温老化实验,研究了Nb_0.86Hf_0.14FeSb/W界面的扩散反应行为和电输运性能。扫描电镜能谱分析发现界面发生了扩散反应并生成Fe-W反应层,反应层厚度与老化时间呈抛物线关系,表现为扩散控制过程,扩散激活能为211.1 kJ/mol。界面电阻率测试结果显示老化前后界面电阻率均小于1μΩ·cm²。基于有限元仿真计算结果,制备了以W为阻挡层的NbFeSb基温差发电器件。在温差为744 K时,器件的最大转换效率达9.5%,最大输出功率密度达2.27 W/cm²。     

多硫化钠/溴液流电池的初步研究

以聚丙烯腈石墨毡和化学沉积镍钴合金的泡沫镍为正、负极电极材料,4 mol/L NaBr、1.3 mol/L Na2S4为正负极电解液,研究了常温下多硫化钠/溴液流电池的开路电压、正负极电位随电池充放电容量的变化规律,测定并分析了电池及正负极充放电时的极化曲线及电池的循环性能.结果表明:所用的电极材料对电池正负极反应的电催化活性好,当充放电电流密度为30 mA/cm2时,该电池库仑效率达96.1%,能量效率为69.4%(43次结果平均值).     

退火温度与成型压力对Fe-Si-Al磁粉芯性能的影响

采用层状硅酸镁铝凝胶为包覆剂,对气雾化球形Fe-Si-Al合金磁粉进行绝缘包覆制备磁粉芯。研究了退火温度与成型压力对Fe-Si-Al磁粉芯性能的影响。研究表明,退火温度从650℃增至800℃时,Fe-Si-Al磁粉芯的有效磁导率μ_e由57.8提高至64.8,而其功率损耗P_cv由202.6 m W/cm³显著下降至117.8 m W/cm³;成型压力从1200MPa增加至2090 MPa时,Fe-Si-Al磁粉芯的密度ρ由5.51 g/cm³上升至5.89 g/cm³,其有效磁导率μ_e由46.3显著提高至64.8,而功率损耗P_cv由123.5 m W/cm³下降至117.8 m W/cm³。通过损耗分离发现,升高退火温度和成型压力能显著降低其磁滞损耗P_h,而其涡流损耗P_e小幅度上升。     

La0.6Sr0.4CoO3催化H2O2电还原的性能研究

以溶胶-凝胶法制备La1-xSrxCoO3电极材料,通过循环伏安和恒流充放电等方法研究了La1-xSrxCoO3催化H2O2电还原的性能.结果表明当x=0.4时,在3 mol/L KOH溶液中,粉末电极电催化还原H2O2的活性最高.电极电势为-0.4 V时,电流密度达到-123 mA/cm2.不同的H2O2浓度下电极性能测试的结果表明,H2O2浓度为0.6 mol/L时,电流密度最大.计时电流法测试表明La0.4Sr0.6CoO3粉末电极在碱性溶液中稳定性良好.     

PEM静态供水电解池用Nafion/SiO2复合吸水膜研究

静态供水是质子交换膜(PEM)电解池的一种供水方式，相比于常规供水方式的水电解池，静态供水电解池优点在于无需水循环系统及水气分离装置和溶解氢分离装置等辅助装置，可以大大简化系统且降低辅助装置费用。但受限于水传递过程，其电流密度相对于常规PEM水电解池低很多。采用在线溶胶凝胶法制备改性Nafion212/SiO₂复合膜，改善了Nafion212亲水性。将其作为吸水膜用于静态供水的电解池，具有良好的性能，阴极进水下相对商品化Na‐fion212膜在1.78 V下电流密度仅为50 mA/cm²，改性后提高至100 mA/cm²；阳极进水下相对商品化Nafion212膜在1.78 V下电流密度仅为70 mA/cm²，改性后提高至240 mA/cm²。此膜的高效亲水性提升策略操作简单易行，对提升PEM水电解池静态供水能力具有重要意义。     

LED红蓝光光强及光周期对草莓匍匐茎生长和开花结果的影响

为探究不同LED红蓝光及光周期对草莓匍匐茎生长和开花结果的影响，以期找到最高效的植物工厂草莓育苗光环境配置，以“章姬”草莓为研究对象，设置了300μmol·m^-2·s^-1和500μmol·m^-2·s^-1两个光强，定植前25 d统一采用12/12 h光周期，25 d后设置12/12 h、16/8 h、24/0 h这3种光周期，共6种光环境处理。研究结果发现，25 d前草莓匍匐茎数增长缓慢，50 d前子苗数增长缓慢，50～65 d时间段子苗数增长速度最快。500μmol·m^-2·s^-1光强处理下，草莓株高、茎粗、地上部干鲜重、子苗数均显著高于300μmol·m^-2·s^-1光强下。其中，500μmol·m^-2·s^-1,24/0 h光周期处理下，产生了最多的子苗数、开花数和结果数；500μmol·m^-2·s^-1,16/8 h光周期处理...     

考虑化学反应强耦合的植被火焰条件下直流间隙多物理场耦合模型

为分析电场、温度场与燃烧化学反应的相互作用，更准确地模拟植被火焰条件下间隙带电粒子分布情况，建立了考虑化学反应强耦合的植被火焰条件下直流间隙多物理场耦合模型。并通过植被燃烧试验的结果对模型关键参数进行设置，利用模型仿真分析了不同极性电压、电极高度对带电粒子分布特性的影响及带电粒子对背景电场的影响。结果表明：该文试验条件下，松木热解反应方程系数修正为C₁₀H₁₄O₆→4C+3CO+CO₂+2CH₄+2H₂+H₂O、热解反应速率为2.4×10^–8 mol/(m³·s)时，仿真与试验结果最为接近；随着电极高度的降低，电极附近与电极极性相异的带电粒子浓度由10^–9 mol/m³增加至10^–8 mol/m³，变化趋势与泄漏电流相似；带电粒子对正电极附近初始背景电场的影响效果大于负极性，正电极附近背景电场的增幅为70...     

运行条件对小型直接甲醇燃料电池性能影响

采用转压法制作4 cm2的膜电极,装配出小型直接甲醇燃料(DMFC)单体电池,对电池最佳运行条件进行实验研究.结果表明:电池经过70℃热水循环24 h后性能基本稳定,电池的性能受温度和甲醇浓度影响较大.23℃时.用1.5 mol/L甲醇溶液电池性能较好;在60℃时,用1.0 mol/L甲醇溶液电池性能较好;80℃时,在低电流密度区,用0.2mol/L的甲醇溶液电池性能较好,在高电流密度区,用0.5 mol/L的甲醇溶液电池性能较好.60℃工作温度下,电池运行所需要的最佳甲醇流速为1 mL/mIn.最佳氧气流量为250 mL/min.     

阴极液环境条件对生物燃料电池性能的影响

以铁氰化钾为阴极电子受体,葡萄糖模拟废水为燃料,构建了无媒介体双室生物燃料电池,考察了阴极液中铁氰化钾浓度、pH值、离子强度对电池性能的影响.结果表明:增大铁氰化钾浓度,可以降低MFC的内阻,提高MFC的开路电压和输出功率.铁氰化钾质量浓度由0.5 g/L增加到10.0 g/L,MFC表观内阻由713 Ω降低到151 Ω,MFC最大输出功率由802 mW/m3增加到4 061 mW/m3;K,3Fe(CN)6质量浓度为0.5 g/L时,在阴极液中加入3 g/L NaSO4电解质,MFC的内阻由713 Ω降低到253 Ω,输出功率由802 mW/m3增加到1 820 mW/m3;阴极液的pH值对电池的发电性能也有影响.     

200℃耐辐照电机用聚酰亚胺电磁线的辐照试验研究

为验证200℃耐辐照电机用电磁线的辐照性能,在泳池式轻水反应堆内对电磁线进行辐照试验。将电磁线辐照样件放置在特制的辐照装置内,通过辐照装置和温控系统保证了电磁线辐照样件的环境气体氛围和环境温度;在线实时测量了电磁线样件的电性能,并对辐照后的电磁线辐照样件外观进行了目测。试验结束时,样件辐照所达到的总剂量为：热中子7.80×10¹⁸n/cm²、超热中子4.90×10¹⁷n/cm²、快中子9.15×10¹⁷n/cm²、γ射线1.56×10⁸Gy。试验结果表明,200℃耐辐照电机用电磁线样件在达到累积辐照剂量后,其电性能均满足绝缘电阻大于50MΩ、耐电压性能良好的要求,具有良好的机械性能和耐辐照能力。     

锌-空电池防水透气扩散层结构优化研究

作为未来有望大量使用的环境友好的新型二次电池，锌-空电池受到越来越广泛的关注。气体扩散层作为阴极氧气通道，其性能不仅影响氧气的供应效果，甚至影响整个电池的性能。通过优化防水扩散层结构，分析防水扩散层厚度对电池性能的影响。利用电化学工作站对电池进行综合性能测试，研究结果表明，采用自制电极组装的锌-空电池，其开路电压基本稳定在1.48 V左右，当防水透气扩散层厚度为0.25 mm时，电池的综合性能最优，在电流密度为227 mA/cm²，可以获得最大功率密度，达到137 mW/cm²。     

管状空气自呼吸直接甲醇燃料电池的研制

制备了一种新型的直接甲醇燃料电池,即管状空气自呼吸直接甲醇燃料电池,采用弯曲热压法制备出管状膜电极。将管状膜电极固定在一个具有导电性能的多孔管上,制作出管状空气自呼吸直接甲醇燃料电池。燃料的供给根据使用目的不同,既可以用泵连续输送,作为固定电源,也可以采用间歇式补充甲醇溶液,作为便携式电源。同时对影响电池性能的因素,如阴极催化剂的用量,甲醇的浓度和甲醇的温度等进行了考察。阴极表面催化剂的用量可以显著地影响电池的功率密度,甲醇溶液的温度也是影响电池性能的一个关键因素。在阳极催化剂的用量为2mg/cm2Pt-Ru,阴极催化剂用量为3mg/cm2Pt,甲醇溶液浓度为4mol/L,温度为80℃时,采用空气自呼吸方式,电池的功率密度达到10mW/cm2。在管的内部一次加入4mol/L的甲醇溶液,在没有任何外围设备时,常温常压下工作,一个10cm2的管状空气自呼吸直接甲醇燃料电池可以稳定提供40mW功率的时间超过5h。     

Zn掺杂CaTiO3∶Pr3+红色长余辉发光材料的制备及发光性能

采用高温固相法制备了Zn掺杂CaTiO₃∶Pr³⁺红色长余辉发光材料,测试了样品的激发光谱、发射光谱和余辉衰减曲线。研究了Zn和Pr³⁺不同加入量对CaTiO₃∶Pr³⁺发光性能的影响。结果表明,加入Zn有利于样品对紫外光的吸收利用,611 nm红光发射强度明显增强。当加入0.2 mol Zn, 0.002 mol Pr³⁺和质量分数2.5%H₃BO₃时,所得Ca_0.8Zn_0.2TiO₃∶Pr³⁺红色长余辉发光材料的发光性能和余辉性能最佳,其余辉初始亮度为85 mcd/m²。     

高比表面积电极有机双电层电容器性能

采用高比表面积椰壳基活性炭作电极材料,分别以1 mol/L(Et)4NBF4/PC、1 mol/L LiPF6/(PC DMC EMC)、1mol/L LiPF6/(EC DMC EMC)和1 mol/L LiClO4/PC作为电解液,组装成有机体系双电层电容器.采用恒流充放电法、循环伏安法和交流阻抗法进行测试,考察采用同种电极材料情况下,各种有机电容器的电化学性能,在不同充电电压下均以1 mol/L LiClO4/PC为电解液时得到最高比电容值(2.5 V时高达 123.5 F/g),1 mol/L(Et)4NBF4/PC的比电容值也比较理想(2.5 V时为104 F/g),且其内阻最小,功率特性最佳.综合分析得知,以1 mol/L LiClO4/PC为电解液的双电层电容器综合性能最佳,且此电解液价格较1 mol/L(Et)4NBF4/PC低廉.