氧电极气体扩散层的研究

研究了不同含量PTFE对氧电极气体扩散层性能的影响;分别以丙三醇、Na2SO4、草酸铵、ZnO作为造孔剂,研究了不同造孔剂及含量对氧电极性能的影响;选用镍网做导电骨架,采取催化层/集流体/气体扩散层的排布方式,以纯铝为阳极,4 mol/L KOH溶液为电解液,将空气电极与铝阳极组装成电池,考察电池的性能,并通过扫描电镜(SEM)研究气体扩散层的表面形态。研究结果表明:当扩散层中PTFE的含量为60%,选用草酸铵为造孔剂,草酸铵与载体的质量比为3∶1时,电极内部的空气传导阻力小,整个氧电极的性能最佳。     

甲醇阳极制备工艺

对甲醇阳极的制备工艺进行了研究。通过对甲醇阳极不同的气体扩散层的研究,得出由碳黑和聚四氟乙烯(PTFE)形成的气体扩散层制成的电极电池性能最好,气体扩散层中PTFE的最佳含量为20%。通过甲醇阳极横断面的扫描电镜(SEM)与X射线散射图谱(EDS)分析,探讨了气体扩散层影响电池性能的原因。同时对碳纸支持层的影响也进行了研究。阴极空气近于大气压条件下,阳极Pt含量3.5mg/cm2,阴极Pt含量1.6mg/cm2,1mol/L甲醇浓度,电池温度60℃条件下,电池的开路电压为0.66V,0.4V时电池的电流密度为60mA/cm2,0.2V时电流密度为120mA/cm2。     

热压复合的燃料电池用亲水-憎水复合电极

对憎水电极和亲水电极进行热压复合,制备了燃料电池用亲水-憎水复合气体扩散电极;通过极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)等方法研究了电极结构对电池性能的影响。该复合电极既具有憎水电极气体扩散速度快的特点,又具有亲水电极质子传导通道多的优点,降低了电化学反应电阻,扩大了催化反应的三相界面,提高了燃料电池的性能。在电流密度为1000mA/cm2时,使用复合电极的电池的电压比使用亲水电极和憎水电极的电池分别高19.6%和15.1%。     

电极组分对质子交换膜燃料电池性能的影响

在疏水碳纸中加入聚四氟乙烯(PTFE)并增加其含量,实验表明,过多的PTFE的加入,降低了碳纸的电导率,阻塞了气体电极的孔隙,导致电池性能下降,20% PTFE的含量较为合适;在催化层中添加造孔剂,增大了空气中氧气和电极的接触面积,减小了扩散极化,提高了电池的性能,使电池在Pt载量为0.5 mg ·cm-2、常压氢气和空气的操作条件下,其功率密度达到了0.3 W·cm-2 。     

小孔气体扩散电极的放电机理探索

借鉴植物叶片高效传输的机理,以包含规则排列的贯通直孔的镍片作为骨架材料,与自制催化剂组成小孔气体扩散电极,在锌空气电池体系下与常规泡沫镍电极的放电性能进行比较,并考察不同孔径的小孔气体扩散电极之间的放电特征。结果表明,小孔气体扩散电极相比泡沫镍电极存在更好的放电性能,降低了电极在大电流密度工作时的极化过电位。当电流密度在低于1 000 mA/cm2工作时,放电性能与孔径大小成线性关系,孔径为50μm时,放电效率最佳。总结了小孔气体电极相对泡沫镍气体扩散电极放电效率明显改善,并随着孔径变化放电性能呈现尺度效应,内部结构稳定,间歇放电性能变化较小。     

不同接触电阻的气体扩散电极性能研究

在催化剂与泡沫镍基板之间,采取涂抹式和表面接触式两种方式制作了具有不同接触电阻的气体扩散电极,通过观察微观形貌从理论上说明两种电极的接触方式引起的放电效果区别;结合在锌空气动力电池中的放电实验,获得在同等实验条件下,电极催化剂与基板采取表面接触式比涂抹式制作方式产生的电池表观内阻值高0.05Ω,当放电电流密度值为106mA/cm2,放电电压值低0.09V。说明了气体扩散电极由于催化剂与基板接触方式不同引起的接触电阻变化对电池放电状态的影响及其影响程度。     

动力电池研发的关键性因素探索

在锌空气动力电池体系下,利用气体扩散电极面向空气的表面敷聚四氟乙烯膜和不敷聚四氟乙烯膜的放电对比实验,表明气体扩散方式并非影响电池放电效率的关键因素,并通过两种电极放电后的表观内阻值比较说明内阻因素对放电效果的影响;从理论分析角度阐述动力电池用气体扩散电极电流密度在当前普遍值状态下,气体扩散对电极效率的影响并非主要因素。通过实验和理论的结合阐述了研发动力电池过程中,内阻因素是关键因素,需更多关注。     

炭黑对锂空气电池气体扩散电极性能的影响

研究了BP2000、XC-72及乙炔黑等3种炭黑对锂空气电池气体扩散电极的电化学性能影响,测试了锂空气电池的放电性能,确定了电极用的最佳炭黑为乙炔黑.对电极上乙炔黑的含量及载量进行优化,当乙炔黑含量为80％、载量为1.0 mg时,以0.2 mA/cm2的电流放电至2.0V,炭黑的比容量可达2 531 mAh/g.SEM测试结果表明:反应产物在电极上的堆积是电池失效的主要原因.     

炭黑及聚四氟乙烯对气体扩散层性能的影响

气体扩散层作为质子交换膜燃料电池重要部件之一,为电极反应提供气体、电子和水的三相通道.炭黑载量以及聚四氟乙烯(PTFE)作为气体扩散层中的重要组分,其含量直接影响气体扩散层中微孔层的厚度、孔结构、电导率,从而对气体扩散层性能产生重要影响.对炭粉以及PTFE的含量对气体扩散层性能的影响进行了综述,认为不同工况对质子交换膜...     

Na~+对PEMFC Pt/C气体扩散电极的影响

采用燃料电池半电池体系模拟了质子交换膜燃料电池(PEMFC)中Na+污染气体扩散电极时的工况,研究了Na+对PEMFC常用的Pt/C气体扩散电极性能的影响.通过循环伏安曲线和电化学阻抗谱,测试了电极在Na+污染前后催化层电化学比表面积(ECA)和电极反应界面上的电荷转移电阻发生的变化.实验结果表明,随Na+污染浓度的增大,电极性能逐渐下降;污染后电极催化层电化学活性比表面积出现明显减少,当污染物浓度为10 000X 10-6时,ECA降低了43%;外加相同电位时,随Na+污染的增加,电极反应界面上的电荷转移电阻逐渐增大.Na+的存在对Pt/C气体扩散电极具有明显毒化作用.     

Research on flaky and vertical gas diffusion electrode

Inbatteriesandfuelcells ,theelectrochemicalreactionsonlytakeplaceonthethree phaseinterfacewherethegas ,theliquidandthesolidcoexist Thegasdiffusionelectrodeisproduced En largingthethree phaseinterfaceisthemostsignificantmethodtorealizethehighefficiencyutilizationofthebatteriesandfuelcells Manyresearchersstudythegasdiffusionelectrodefromimprovingthecatalystpointofview[1-6] Butwetrytochangethelaying outmodeoftheelectrodetoenlargethethree phaseinterfacewithoutexpandingthevolumeofthegasdiffusionel…     

锌-氧电池中氧催化电极透气的性能

采用不同添加量的造孔剂,制备锌-氧电池中氧催化电极.用自制透气试验装置及BET方法,分析了试验电极透气量数据和带疏水透气膜的催化电极的透气性能.发现疏水透气膜的透气量与造孔剂量符合指数函数关系,为制作微孔结构的疏水膜和微孔电极提供新的构思启示.锌-氧电池耗氧量的计算结果显示,试验中制备的催化电极可以满足大功率锌-氧电池放电时对电极透气性能的要求.     

PTFE载量对气体扩散层性能的影响

在质子交换膜燃料电池的气体扩散层中,处理好水、气、电子的通道是十分重要的.对碳纸用不同浓度的PTFE乳液(12%,15%,18%)进行疏水处理,通过组装电池测试表明:用15%的PTFE乳液浓度处理的碳纸表现出了好的电性能.     

气体扩散层对空气电极寿命的影响

以乙炔黑、60%PTFE乳液为原料,用辊压法制备空气电极的气体扩散层。研究了烧结与未烧结气体扩散层的性能参数及其对空气电极寿命的影响。用压汞分析法和SEM研究了气体扩散层的孔结构及形貌。结果表明:相对未烧结扩散层的空气电极,烧结扩散层的空气电极寿命更长,1 000 h寿命试验中无渗液现象,且性能较好。烧结提高了电极材料的疏水性和孔隙率。烧结后气体扩散层适宜的孔结构为:孔隙率约为70%,平均孔径约为70 nm。     

基于分层电化学热耦合模型的锂电池放电过程研究

软包锂离子电池由许多电池单元叠压形成,其中电池单元的电和热行为对电池的整体安全性有很大的影响。为了研究电池单元与单体之间的关系,采用多孔电极理论建立了大容量软包锂电池的分层多维模型,并考虑了瞬态温度变化与电化学反应间的相互作用关系。利用该分层模型研究不同温度下电池放电过程中的电化学和热特性,得到更为真实的电池温度场分布。此外,本文介绍了表征电池单体内不同电池单元荷电状态分布的均匀指数。仿真表明,电池单体内的温度梯度差异加剧了不同电池单元间的过电位不一致和电流密度不一致程度,有利于进一步研究单体电池的衰退演化轨迹。     

关于膨胀剂-扩散剂N

以不同电流密度放电、氢析出过电势、循环伏安、通电电解时被阳极氧化时的稳定性等方法,比较了膨胀剂木素磺酸钠,扩散剂N(或称NNO,是一种染料助剂),结果表明染料助剂NNO完全可以当作铅酸蓄电池负极的膨胀剂使用.     

降低MH/Ni电池内压的快速充电方法

气相色谱法研究的结果表明:氢气是MH/Ni电池充电过程中产生气体的主要成分。MH电极中氢原子的缓慢扩散限制了电池的快速充电。通过恒电位极化法,测定了MH电极在不同荷电态(SOC)下的氢扩散系数。结果表明:在同一温度下,氢扩散系数随着SOC的增大,呈指数关系衰减。根据SOC来调节电流的充电方法,能降低MH/Ni电池快速充电时的内压。     

铅酸蓄电池负极添加剂

在负极活性物质中加入能改善负极内活性物质电子传递的RH (离子交换型有机物 )和具有凝聚、交联作用的聚四氟乙烯 (PTFE)乳液 ,与普通负极添加剂作比较 ,探讨能改善铅蓄电池负极的添加剂。对 6种含有不同添加剂和组成的蓄电池负极 ,就电池充电接受能力、恒流放电特性、电极循环寿命、RH的含量及RH与PTFE联用等方面进行了试验。结果表明 ,与普通添加剂比较 ,加有RH的电池 ,其电池充电接受能力和恒流放电特性有所提高 ,但其电极循环寿命却较短 ,当与PTFE联用时 ,能改善RH易脱落的缺点 ,延长电极循环寿命 ;说明曾用作正极添加剂的RH作为负极添加剂使用时 ,负极的充电接受能力和放电性能得到改善 ,与PTFE联用 ,其寿命得以延长。     

炭黑对锌空气电池空气扩散电极电性能的影响

为了研究炭黑对锌空气电池空气扩散电极电性能的影响,选用不同种类的炭黑作为锌空气电池空气扩散电极的导电剂,采用辊压法制备出空气扩散电极,测试了空气扩散电极的含液率、极化曲线、使用寿命和所得AA型锌空气电池样品的放电容量,还利用扫描电镜(SEM)对空气扩散电极催化层的表观形貌进行了观察。研究结果表明,Shawinigan Black AB 50炭黑的疏水性最好,所得空气扩散电极的含液率最低、电性能最好、使用寿命最长,所制AA型锌空气电池样品的放电容量可达4.6 Ah。