碳基超电容与MH/Ni电池复合的研究

以活性炭为原料,制备出叠片式碳基超电容。研究了这种电容器与MH/Ni电池组成复合电源系统时电池的脉冲放电行为。结果发现,这种复合系统显著提高了电池的脉冲放电性能,证实了超电容在混合电源体系中的重要作用。     

用微机电系统技术制微型PEMFC及其性能研究

采用氧化、光刻、KOH湿法腐蚀和溅射等一系列微机电系统(MEMS)工艺,在n型单晶硅片衬底上制作微型质子交换膜燃料电池(mPEMFC)的精细流场,并用扫描电子显微镜(SEM)观察所形成的流场微观形貌。将加工好的流场板分别与不同的膜电极组件(MEA)叠片式组装成H2-空气自呼吸式mPEMFC。所制成的单体电池的体积约为0.3cm3,质量不足0.65g。在20℃,相对湿度RH为(60±5)%的室内环境下,用三种不同MEA即Nafion112、Nafion1135自制热压MEA和GorePrimeaR5561MEA组装成的电池,其峰值比功率、体积比功率和质量比功率分别为123、112、58mW·cm-2,410、373、193W·L-1,189.2、172.9、89.2W·kg-1。通过比较上述三种不同mPEMFC的性能,分析了影响电池性能的若干因素。用Nafion1135MEA组装的mPEMFC以50mA·cm-2进行累计260h长时间放电实验,电池电压保持在0.6V以上。     

环境对自呼吸式MEMS微型H2/空气质子交换膜燃料电池的影响

利用MEMS技术制备了一种自呼吸式微质子交换膜燃料电池(PEMFC),阳极采用点蛇混合结构,阴极采用双层镂空微流场结构,阴极靠近膜电极侧微孔尺寸从5～50m不等。鉴于自呼吸式电池的性能受环境的影响很大,本文着重研究了环境湿度和温度对电池性能的影响。结果表明阴极微孔尺寸为11m和15m的电池孔径适度,在环境20℃、30%-70%RH时两电池的极限电流密度(Jmax)和峰值功率密度(Pmax)均表现出较高值,性能良好;阴极微孔尺寸为11m的电池在空气维持50%RH下,温度由10℃升到40℃时Pmax逐渐增大,增幅达14.9%;若不维持空气湿度而改变温度,则温度由10℃升高到40℃时Pmax先增大后减小,20℃时达最大。     

一种优秀的储能器件——超级电容器

本文概述了能源领域内新兴的优秀储能器件：超级电容器。介绍了这种能源器件的储能优点．特征分类以及广泛的应用市场。最后简要叙述了国内外研究现状，并对超级电容器前景作了初步展望。     

多孔硅在微型燃料电池中的应用研究进展

多孔硅作为一种具有特殊功能的结构材料,在燃料电池特别是微型燃料电池中,可用作扩散层、质子交换层和重整器等构件。介绍了应用于微型燃料电池的多孔硅的结构特点及其制备方法,综述了多孔硅在微型燃料电池领域中的应用研究进展。     

8单体自呼吸式微型PEMFC电堆设计与性能

设计了一种可在常温常压下操作的准双极性微型质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆。利用Nafion117质子交换膜横向电阻大、密封性能好的特点,在同一质子膜上一次热压形成4单体膜电极(MEA),同时利用点状流场分配氢气燃料的均匀性,在特种有机玻璃基体上首次组装了体积仅为59mL的8单体氧电极自呼吸式微型PEMFC电堆。极化实验表明,在常温常压、反应气无增湿的条件下,该电堆可输出4.26W的峰值功率,单体间性能基本相同,大电流密度下连续运行无明显的水淹(Flooding)问题,适合应用于便携式电子产品。     

自呼吸式硅微机械氢燃料电池的阳极流场优化

利用硅微机电系统(MEMS)技术,设计并制作了点状、蛇形和点蛇混合三种微型氢/空气质子交换膜燃料电池(μPEMFC)阳极流场板,测定了三种不同阳极结构电池的极化和功率密度曲线、交流阻抗图及燃料利用率.结果表明,采用混合流场能有效协调燃料利用和电池接触电阻的矛盾,其极限功率密度比点状和蛇形流场分别提高了12.8%和45.7%;在100～500 mA恒电流放电下,采用混合流场比点状和蛇形流场可节省燃料平均达14.3%和25.1%.     

基于PCB技术的微型PEMFC的研究

采用印刷电路板(PCB)技术研制了微型质子交换膜燃料电池(PEMFC),峰值功率密度为115 mW/cm2.无水热管理系统、室温常压下运行172h,电池的性能稳定,电压波动范围仅约0.02 V.采用改进后的准双极结构组装了由6只单体电池组成的电池组,峰值功率为671mW.     

适用于微型燃料电池扩散层的多孔硅的可控制备工艺研究

多孔硅以其多孔结构及大的表面体积比等特点被认为是可在基于MEMS技术的微型燃料电池中代替碳 纸、碳布作为扩散层的材料. 本文考虑传统碳纸、碳布作为扩散层的要求, 并结合多孔硅材料的特点, 选用n<100>(0.04～0.15 Ω·cm)单晶硅进行了多孔硅制备工艺的研究; 考察了腐蚀液的浓度、电流密度和氧化处理时间对多孔硅的孔隙率、孔深度及氧化速率 的影响, 实现了多孔硅的可控制备. 孔隙率为40%、孔径为350～700nm、厚度为60μm的多孔硅膜电极经循环伏安测定, 在0.5mol/L H₂SO₄溶液中, 表现出与碳纸相近的电活性, 显示了潜在的应用价值.     

储存后锂离子电池的性能研究

以不同温度、不同荷电态对锂离子电池进行储存实验,通过X射线衍射光谱法(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)等手段研究了储存前后电极活性物质结构和表面形貌的变化;并对储存前后的电池进行测试,研究了储存对锂离子电池的容量、循环稳定性和安全性等综合性能的影响.结果发现,经不同荷电态高温储存后,锂离子电池正负极活性物质的体相结构没有发生变化,但其正极材料的微晶尺度和微应力随储存时荷电态的升高而减小;储存后,正极表面出现较明显的钝化膜,负极表面的固体电解质相界面(SEI)膜增厚.经高荷电态储存后,锂离子电池的交流内阻和厚度变大,1 C容量发生衰减,电极充放电极化增大,电池的1 C循环性能下降,安全性能下降;放电态储存后,电池的综合性能无明显变化.说明,放电态储存对于锂离子电池是一种较好的储存条件,有利于储存后电池综合性能的保持.