固体氧化物燃料电池电化学阻抗谱差异化研究方法和分解

电化学阻抗谱技术(EIS)在固体氧化物燃料电池(SOFC)中已获得广泛应用。在EIS分析过程中,研究者能够清楚地获得燃料电池内部因纯离子(电子)导电引起的欧姆电阻和因电化学过程、扩散作用引起的极化阻抗的大小,但是对于极化阻抗的构成缺乏进一步解析。本文选用传统的Ni-YSZ阳极支撑电池,通过改变测试温度、阳极运行气氛和阴极运行气氛,设计了一套完整的阻抗差异分析(ADIS)实验。并基于弛豫时间分布法(DRT)和阻抗差异分析法,系统地分析并解释了阻抗谱中各频率段对应阻抗的物理或(电)化学含义,将该类型电池阻抗谱以6个RQ并联电路予以拟合,为之后燃料电池性能稳定性的研究奠定基础。     

直接甲醇燃料电池PtRuMo/C电催化剂的制备和性质

直接甲醇燃料电池PtRuMo/C电催化剂的制备和性质;直接甲醇燃料电池;电催化剂;甲醇电氧化     

溶胶-凝胶流动相异型直接甲醇燃料电池性能研究

以掺杂石墨粉的中间相碳微球(MCMB/G)烧结管为阴极支撑体,采用浸涂工艺分别制备了扩散层和催化层并在其外表面包裹Nafion膜,制得管状异型阴极并组装成异型直接甲醇燃料电池;采用溶胶-凝胶法制备了适用于直接甲醇燃料电池的溶胶-凝胶流动相。研究了溶胶-凝胶流动相异型直接甲醇燃料电池的阻抗,考察了阴极支撑体壁厚、阴极扩散层载量、实验温度和溶胶黏度等对电池极化性能的影响。结果表明,异型电池阻抗比传统平板电池大,但活化后电池阻抗明显下降;较低的溶胶黏度和较高的工作温度有利于提高电池性能;支撑体壁厚为1.3 mm、扩散层载量为3.5 mg/cm2时的电极性能最优。     

新型Pt-Sn/C阳极催化剂对乙醇的电催化氧化性能

 研究了用于直接乙醇燃料电池的自制Pt-Sn/C阳极催化剂对乙醇的电催化氧化性能. 采用直流伏安法和交流阻抗法分析了电池温度和极化电位对乙醇电催化氧化性能的影响,比较了不同温度下甲醇和乙醇通过Nafion 117膜的扩散系数. 结果表明,乙醇通过Nafion 117膜的扩散系数小于甲醇的扩散系数. 伏安法测试结果表明,Pt-Sn/C催化剂对乙醇的催化氧化活性高于商品化的Pt-Ru/C催化剂. 在实验温度范围内,乙醇在Pt-Sn/C催化剂上的初始氧化电位比在Pt-Ru/C催化剂上低约0.2 V; 同一电位下Pt-Sn/C催化剂比Pt-Ru/C催化剂的氧化电流密度高出20～60 mA/cm2,且电流密度的差值随温度的升高而增大. 交流阻抗法测试结果表明,Pt-Sn/C催化剂对乙醇具有更高的催化活性. 在90 ℃下,以1 mol/L的乙醇为燃料,氧气为氧化剂时,Pt-Sn/C催化剂显示出良好的电池性能,电池最高功率密度为44 mW/cm2,而Pt-Ru/C催化剂的电池最高功率密度仅为27 mW/cm2.     

直接甲醇燃料电池用阻醇全氟磺酸复合质子交换膜

全氟磺酸膜(如杜邦公司生产的Nafion系列产品)作为质子交换膜广泛应用于直接甲醇燃料电池,但其存在着燃料甲醇渗透率高的缺陷,是阻碍直接甲醇燃料电池应用的主要问题之一。本文介绍了直接甲醇燃料电池用阻醇全氟磺酸复合质子交换膜的最新研究进展,比较了各类无机、有机添加物对复合膜甲醇渗透率、质子电导率以及电池性能的影响,并讨论了添加物对全氟磺酸质子交换膜甲醇、质子传递的影响机理。此外,针对大多数复合膜以牺牲质子电导来抑制甲醇渗透的问题,对如何提高复合膜质子对甲醇选择性及其未来发展趋势提出了一些设想。     

电化学阻抗谱在质子交换膜燃料电池动态的先导应用

通过分析电化学阻抗（EIS）在质子交换膜燃料电池（PEMFC）动态应用,本文指出制约EIS 工具发展的瓶颈问题. EIS 高频电阻确定电池内阻已成普遍方法,但仅在小电流电池可以应用;低频分析因涉及物质传输仍是难点和重点;EIS 改进型Randles 等效电路分析已初步建立,并深入至物质传输-反应、电池操作/衰减、高温电池研究;EIS 正发展为电堆分析工具、电动汽车控制核心. 然而多学科交叉的暂态EIS 发展,仍是前沿突破难点.     

操作条件对DMFC阴极电化学阻抗谱参数的影响

通过降低阴极催化剂载量强化了阴极氧还原反应的电化学极化, 测量了不同操作条件下直接甲醇燃料电池(DMFC)的极化曲线和交流阻抗谱,并提出了改进的等效电路模型LR(CR)(QR(LR))用以分析温度、空气流量和甲醇流量对DMFC阴极电化学反应和传质极化过程的影响. 研究结果表明, 提高工作温度会导致更多的甲醇渗透到阴极, 加大阴极氧气还原反应的电荷转移电阻; 只有采用大的空气流量,才会有效地防止水淹, 加大氧气向催化剂层的传质, 促进阴极反应的进行; 适当提高甲醇的流量可以促进阳极和阴极电化学反应的进行, 但是过高的甲醇流速可能会降低电极表面的温度, 加剧甲醇的渗透.     

交流阻抗法在细胞分析中应用的研究进展

交流阻抗法作为一种新型的无标记、全程动态、实时分析方法已在细胞研究中得到了广泛应用。本文综述了基于交流阻抗法进行细胞分析的研究新进展,重点对非法拉第阻抗谱法和法拉第阻抗谱法用于细胞分析的原理及应用进行了总结,主要包括交流阻抗法在细胞形态、细胞生长、细胞增殖、细胞凋亡以及作用于细胞的药效和毒性研究中的应用,并对其发展趋势进行了展望。     

交流阻抗法在细胞分析应用中的研究进展

交流阻抗法作为一种新型的无标记、全程动态、实时分析方法已在细胞研究中得到了广泛应用。本文综述了基于交流阻抗法进行细胞分析的研究新进展,重点对非法拉第阻抗谱法和法拉第阻抗谱法用于细胞分析的原理及应用进行了总结,主要包括交流阻抗法在细胞形态、细胞生长、细胞增殖、细胞凋亡以及作用于细胞的药效和毒性研究中的应用,并对其发展趋势进行了展望。     

燃料电池聚合物电解质膜的研究进展

本文根据聚合物电解质膜燃料电池操作温度、使用的电解质和燃料的不同,将其分为高温质子交换膜燃料电池、低温质子换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池和阴离子交换膜燃料电池,综述了它们所用电解质膜的最新进展.第一部分简要介绍了这4种燃料电池的优点和不足.第二部分首先介绍了Nafion膜的结构模型,并对平行柱状纳米水通道模型在介观尺度上进行了修正;接着分别对应用于不同燃料电池的改性膜的改性思路作了分析;最后讨论了用于不同燃料电池的新型质子交换膜的研究,同时列举了性能突出的改性膜和新型质子交换膜.第三部分介绍了阴离子交换膜的研究现状.第四部分对未来聚合物电解质膜的研究作了展望.     

贮氢电极电化学阻抗谱及其数学模型

从分析贮氢电极的放电过程着手，建立了具有明显物理意义贮氢电极电化学阻抗谱的数学模型，以该数学模型为基础，讨论了与电极材料性质和电极荷电状态相联系的一些参数。     

电化学阻抗谱弛豫时间分布基础

电化学阻抗谱（EIS）是一种高效的原位/非原位电化学表征技术,已在电化学能源领域得到广泛应用,如用于锂离子电池、超级电容器、燃料电池等材料及器件性能的诊断和优化. 弛豫时间分布（DRT）是一种不依赖于研究对象先验知识的EIS解析技术,可用于分离和解析EIS中高度重叠的物理化学过程. 为了促进DRT解析技术的应用和推广,本文详细阐述了如下问题： 1） DRT解析原理、实现算法及重要扩展; 2） 典型电路基元的DRT解析分析; 3） DRT的具体实现及在电化学能源中的典型应用举例; 4）DRT解析技术研究进展、存在问题及发展趋势.     

粉末多孔镍电极电化学阻抗谱及其数学模型

镍电极反应动力学在大多情况下是受固态质子扩散过程控制的，以此为出发点建立了具有明确物理意义的镍电极电化学阻抗谱（EIS）的数学模型．并以该模型为基础，讨论了一些模型参数如双电层电容C（d1）、质子扩散系数D及活性物质位于半径γ0等的改变，电极的不同行电状态以及多孔镍电极中的传质过程对镍电极阻抗谱的影响．理论模型较好地解释了一些实验结果．     

粉末多孔镍电极电化学阻抗谱及其数学模型

镍电极反应动力学在大多情况下是受固态质子扩散过程控制的，以此为出发点建立了具有明确物理意义的镍电极电阻抗谱（ＥＩＳ）的数学模型，并以该模型为基础，讨论了一些模型参数如双电层电容Ｃｄ１，质子扩散系数Ｄ及活性物质粒子半径ｒ０等改变，电极的不同荷电状态及多孔镍电极中的传质过程对镍电阻阻抗谱的影响，理论模型较好地解释了一些实验结果。     

Evaluation of the Performance of a Mediatorless Microbial Fuel Cell by Electrochemical Impedance Spectroscopy

A mediatorless microbial fuel cell was developed using Escherichia coli bacteria and platinised titanium mesh as electrodes, producing a maximum power density of 627 mW m^?2. The performance characteristics of the fuel cell were evaluated using both electrochemical and optical techniques. Cyclic Voltammetry showed that an anaerobically grown cell suspension of E. coli was electrochemically active, and is consistent with a role for E. coli‐secreted mediators in the functioning of the cell, after the formation of a biofilm on the surface of the electrode. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) data show a variation in the internal resistance during bacterial growth. EIS analysis based on an equivalent circuit revealed that the initial internal resistance of the cell (5.6 MΩ) initially reduces by around 50 % over an 8 hour period; more or less the same time where the fuel cell reaches its maximum potential of 860 mV, whereupon the resistance begins to increase resulting in the corresponding fall in potential; this trend was reversible upon the introduction of further nutrients into the cell.     

铁表面组装磷酸三乙酯缓蚀功能分子膜的研究

研究一种新型的自组装成膜物质—磷酸三乙酯(TEP).实验发现,TEP自组装膜能有效抑制铁在0.5mol.L-1硫酸溶液中的腐蚀.电化学测试显示,组装时间对成膜效果产生影响.在最初较短的组装时间内,TEP自组装膜的缓蚀效率随组装时间延长而快速增加,之后增加速率减慢直至恒定.     

氯离子侵蚀下钢筋在混凝土中腐蚀行为的EIS研究

应用电化学阻抗谱（EIS）和氯离子探针技术，研究在氯化物侵蚀作用下混凝土中钢筋的腐蚀行为.结果表明，钢筋混凝土体系的阻抗谱中包含两个时间常数，分别对应于界面的双电层和钢筋表面的混凝土保护层.自行研制的氯离子探针可连续、无损地测量钢筋/混凝土界面的氯离子浓度.根据腐蚀反应电阻Rct、Warburg阻抗等元件参数和界面氯离子浓度的变化，讨论了混凝土中钢筋腐蚀发生、发展各阶段界面化学环境及钢筋腐蚀参数的变化规律.     

Impedance spectroscopic study of corrosion inhibition of Al-Pure by organic Schiff base in hydrochloric acid

A new corrosion inhibitor namely o-Chloroaniline-N-benzylidene (o-CANB) has been synthesized and its inhibitive performance toward the corrosion of Al-Pure in 1.0 M hydrochloric acid has been investigated. Corrosion inhibition was studied by chemical method (weight loss) and electrochemical techniques including polarization method and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The present study has shown that this inhibitor is good in acidic media and the inhibition efficiency up to >99% in 1.0 M HCl. Polarization measurement revealed that the investigated inhibitor is a mixed type with a predominant action on cathode. Impedance measurement showed that the charge transfer resistance (R_ct) increased and double layer capacitance (C_dl) decreased with an increase in the inhibitor's concentration. Obtained results about inhibition efficiency from weight loss, polarization study and EIS are in good agreement with each other. The adsorption of the inhibitor on the metal surface in the acid solution was found to obey Langmuir's adsorption isotherm.     

导电高分子膜的电化学阻抗谱研究进展

本文结合近年来导电高分子的电化学阻抗谱（EIS）的研究进展,综述了几个EIS理论模型在导电高分子膜研究中的应用和发展。