200W MCFC电池组的电化学性能及热平衡计算

MCFC电池组 (6对电池 ,电极面积 2 2 6cm2 )在 0 .9MPa/cm2 反应气压下 ,输出功率为2 17.6W .热平衡计算表明 ,该电池组在 30 0mA/cm2 电流密度下放电 ,当气体利用率为 2 0 %时 ,电池组处于热平衡状态下运行 .若维持此热平衡 (电池组内最高温度为 70 0℃ ,运行温度 6 5 0℃ )状态且提高反应气体利用率 ,则电池组热平衡点的电流密度将下降 ,以空气 +CO2 为氧化剂 ,H2 +CO2 为燃料气时 ,在不同气体利用率下电池组热平衡点的电流密度均大于 10 0mA/cm2 .提高电池组的输出功率 ,热电效率将下降 ;提高反应气压 ,热电效率相应提高     

大肠杆菌在直流电场刺激作用下的生长机理研究

以钛网电极和铂网电极对培养瓶中大肠杆菌生长过程进行加电刺激,考察其在直流电场作用下的生长情况,并结合盐桥、循环伏安扫描、恒电流等技术对电场作用机理进行研究。结果表明,在电流密度为0.2275mA/cm2时,直流电场能有效促进大肠杆菌的生长,且随着电流密度的增大,菌体的生长速度逐步加快;当使用盐桥屏蔽电极反应产物时,单纯的离子电流对细胞的生长没有显著影响,水的阴极电解产物是促进微生物生长的主要因素。通过对析氢活性不同的铂网电极与钛网电极加相同电流密度0.0455mA/cm2的电场后,起促进生长作用的主要是阴极电解产物吸附氢和氢气,其中对摇瓶培养的细菌氢气的促进作用显著。     

PANI/MWCNT电极在硫酸锂溶液中电容性能

化学氧化法制备聚苯胺/多壁碳纳米管复合材料(PANI/MWCNT),扫描电镜(SEM)、XRD及IR表征样品结构及形貌,电化学方法测定复合电极循环伏安曲线、恒流充放电曲线及电极交流阻抗.结果表明,PANI/MWCNT电极在1mol/L的Li2SO4溶液中具有较好电容性能,在电流密度为5mA/cm2时,比电容为412F/g.PANI/MWCNT电极较PANI电极有更好的大电流放电能力,50mA/cm2下复合电极的比电容仍达318F/g,为5mA/cm2时该电极比电容的77.2%,而PANI电极的比电容仅为其5mA/cm2时的56.2%.交流阻抗证明碳纳米管降低复合电极的电阻,显著提高大电流放电能力.     

β-MnO2纳米带的制备及其电催化氧还原活性

在150℃水热条件下,以十六烷基三甲基溴化铵为模板,用HMnO4氧化MnSO4,得到的反应产物通过X射线衍射和扫描电镜测试表明为β-MnO2纳米带.分别用β-MnO2纳米带和电解二氧化锰(EMD)作为氧还原催化剂冷压制成气体扩散电极,在6 mol/L KOH水溶液中进行稳态极化测试.结果表明,β-MnO2纳米带的电极电位比EMD正移30~60mV,当催化膜中β-MnO2纳米带的含量在35%时催化活性最高.在一般锌/空气电池的工作电流密度40 mA/cm2下,通过电池放电测试得到β-MnO2的工作电压达到1.12V.     

SnO2/GDE阴极的制备及电催化还原CO2产甲酸性能

采用低温水热合成法制备了碳纸基底的SnO₂气体扩散电极(SnO₂/GDE), 并对其物化特性与催化还原CO₂产甲酸性能进行了研究. 扫描电子显微镜、 X射线衍射及X射线光电子能谱表征结果表明, 在60, 75, 100 ℃下制备的催化剂均为分散性良好的纳米SnO₂粉体, 其粒径分别为7.9, 11.8和12.9 nm. 循环伏安、 线性扫描伏安和电化学交流阻抗测试结果显示电极均具有优异的电催化活性, 其电化学活性表面积分别为150, 470, 240 cm ², 通过等效电路拟合后电阻分别为8.5, 3.9, 6.6 Ω·cm ². 在-1.8 V(vs. SCE)电位下电解, 通入电量500 C时, 电极都具有较高电催化还原CO₂产甲酸性能, 而75 ℃下制备的电极性能最佳, 产甲酸电流密度为22.8 mA/cm ² , 产甲酸法拉第效率高达93.5%; 该电极经过20 h长时间电解后, 产甲酸电流密度可维持在12.8 mA/cm ² , 产甲酸法拉第效率稳定在约65%.     

碱性溶液中空气电极催化剂Co-N/C的研究

采用简单热处理方式制备了空气电极用氧还原电催化剂Co-N/C(800),利用线性电位扫描、控电流极化曲线及单电池测试等方法评价Co-N/C(800)的氧还原反应(ORR)催化活性。结果表明:该催化剂在碱性溶液中(1 mol/LNaOH)对ORR有很好的催化活性,起始氧还原电位约为0.04 V(vs.Hg/HgO);在室温及空气气氛条件下,以Co-N/C(800)制备的空气电极在7 mol/L NaOH溶液中时性能最佳,在电极电位为-0.6 V(vs.Hg/HgO)时电流密度达100 mA/cm2;自制的空气电极与纯锌片所组装的锌-空气电池,以7 mol/L NaOH为电解液,在电池过电位为0.8 V时,电流密度超过了100 mA/cm2,催化性能优于常规MnO2催化剂;同时进行了单电池放电测试,放电平台保持在1.25～1.30 V且性能稳定。     

新型电磷光咔唑-co-吡啶共聚物的合成与发光性能

用Suzuki缩聚反应制备了一系列新型咔唑-吡啶共轭主链上含有金属铱配合物单元的共聚物. 共聚物发光器件结构为ITO/PEDOT:PSS/polymer＋PBD (w＝30%)/CsF/Al [氧化铟锡/苯磺酸掺杂聚乙烯基二氧噻吩/聚合物＋2,4-二苯-5-4-叔丁基苯-1,3,4-恶二唑(w＝30%)/氟化铯/铝]. 基于共聚物PCzPyIrMppy2的器件在电流密度为20.8 mA/cm2时, 最大外量子效率和流明效率分别达到4.1%和6.1 cd/A. 在电流密度200 mA/cm2时, 器件的最大外量子效率和流明效率仍分别达到3.2%和4.8 cd/A, 器件的发光的最大波长位于570 nm, 最大亮度达到13251 cd/m2. 研究结果表明, 在共轭聚合物主链上引入螯合金属铱配合单元是实现高效、稳定的电致磷光器件的有效方法之一.     

碳纳米管/纳米二氧化钛-聚苯胺载铂复合电极对葡萄糖的电催化氧化

采用循环伏安(CV)、微分脉冲伏安(DPV)和计时电位法研究了碳纳米管/纳米TiO2-聚苯胺膜载Pt(CNT/nanoTiO2-PAn-Pt)复合电极对葡萄糖的电催化氧化作用。结果表明,在碱性介质中CNT/nanoTiO2-PAn-Pt复合电极对葡萄糖的电氧化具有高催化活性。当葡萄糖浓度为1.25×10-2mol/L时,氧化峰电流密度达到32.8 mA/cm2,且有很高的灵敏度和稳定性;当葡萄糖浓度为1.0×10-5mol/L时,其响应电流密度为13.8mA/cm2。大电流氧化时未发生振荡现象,是葡萄糖传感器的高活性催化电极。     

碳酸铅制备铅酸蓄电池电极的研究Ⅱ.涂膏式电极的制备

由PbCO3 、添加剂和硫酸溶液分别混合成正、负极膏 ,制成涂膏式铅酸蓄电池电极 .研究了不同化成方法和充放电条件对电极放电容量和活性物质利用率的影响 .结果表明 ,正极以 2 .0mA/cm2 化成后 ,在同一电流密度下充放电时 ,其性能优于较高电流密度化成的电极 ,活性物质利用率达 74.4% ;以不对称方波电流化成的负极 ,其活性明显高于恒电流化成负极的活性 .这种电极在 2 .0mA/cm2 放电条件下 ,活性物质利用率达 90 %以上 .文中还讨论了由上述正负极组成的简单模拟电池的放电行为 .     

Ti/α-PbO2/β-PbO2电极电化学降解2-氯酚

采用电化学沉积法在Ti基底上制备了复合电极Ti/α-PbO2/β-PbO2,扫描电镜结果表明电极呈现由β-PbO2小晶体组成的菜花状微观形貌.所制电极在电化学降解环境污染物2-氯酚时表现出较高的电催化效率、较好的电极稳定性和较长的电极寿命.用正交实验优化了电化学降解2-氯酚的实验条件.在最优的实验条件(2-氯酚初始浓度50 mg/L,电解质0.1 mol/L Na2SO4,温度35oC,阳极电流密度20 mA/cm2)下电化学降解180 min后,2-氯酚的去除率达100%.动力学结果表明, Ti/α-PbO2/β-PbO2电极上2-氯酚的电化学氧化符合准一级动力学过程.     

Sn/Cu电极电化学还原CO2的研究

采用电沉积法制备Sn/Cu电极,由SEM观察并研究了电沉积电流密度对电极形貌的影响.在碱性三电极体系中考察了Sn/Cu电极对析氢、CO2还原的影响.发现10 mA.cm-2和15 mA.cm-2电沉积电流密度下制得的电极活性较高,尤以15 mA.cm-2时电极性能更佳,并指出了电还原CO2关键材料的结构特性.     

不同Pt-SnO2制备工艺对乙醇燃料电池性能影响

本文在石墨烯改性碳纤维的基础上,通过添加聚偏氟乙烯(PVDF)造孔、浸渍法、水热法制备出不同的Pt-SnO2/改性碳纤维阳极催化剂。以扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱图、电催化性能、单电池发电性能等手段来表征和测试,结果表明添加PVDF造孔后催化剂催化性能最好,峰电流密度可达137.33mA.cm-2,其电阻也明显减少,当制备成单电池时也具有最高功率密度,为22.89 mW.cm-2。     

以Fe2O3为原料制备LiFePO4/C复合材料及其性能研究

以Fe2O3为铁源原料, 利用热还原法成功地制备了LiFePO4/C复合材料. 用XRD以及SEM对材料的晶体结构以及表面形貌进行了表征. 通过循环伏安和充放电测试研究了材料的电化学性能. 研究结果表明， 于700 ℃下制备的LiFePO4/C复合材料在0.1C的倍率下可以得到放电容量144.8 mA·h/g, 在循环160次后, 容量仍保持在141.4 mA·h/g. 这种以廉价的Fe2O3代替目前常用的二价铁盐原料方法, 具有减少LiFePO4合成成本的优点.     

锌离子电池正极材料V2O5的储能机理和容量衰减原因

采用水热法结合热处理制备了具有高结晶性的V₂O₅,利用X射线衍射仪、球差校正扫描透射电子显微镜和扫描电子显微镜对V₂O₅的物相和形貌进行了表征,发现制备的V₂O₅择优取向生长并且具有良好的结晶性.电化学测试结果表明,以V₂O₅为正极材料的电池在电流密度为0.5 A/g下首次放电比容量约为340 mA·h/g.在电流密度为5 A/g下电池的首次放电比容量为170 mA·h/g,并且循环100次后衰减为50 mA·h/g.对不同放电态的V₂O₅正极材料的物相进行了分析,得出了V₂O₅正极材料在充放电过程中发生了锌离子和质子共嵌入（脱出）的反应机理;V₂O₅正极材料在充放电过程中发生的非晶化和副产物碱式硫酸锌的生成是导致以V₂O₅作为水系锌离子电池正极材料的电池系统发生容量衰减的主要原因.     

Adsorption of formaldehyde on Pt(111) and Pt(100) electrodes: cyclic voltammetry and scanning tunneling microscopy

The adsorption of formaldehyde (HCHO) on Pt(111) and Pt(100) electrodes was examined by cyclic voltammetry (CV) and in situ scanning tunneling microscopy (STM) in 0.1 M HClO(4). The extent of HCHO adsorption at both Pt electrodes was evaluated by comparing the CVs, particularly for the hydrogen adsorption and desorption between 0.05 and 0.4 V, obtained in 0.1 M HClO(4) with and without HCHO. The adsorption of HCHO on these Pt electrodes was significant only when [HCHO] >/= 10 mM. Adsorbed organic intermediate species acted as poisons, blocking Pt surfaces and causing delays in the oxidation of HCHO. Compared to Pt(111), Pt(100) was more prone to poisoning, as indicated by a 200 mV positive shift of the onset of HCHO oxidation. However, Pt(100) exhibited an activity 3 times higher than that of Pt(111), as indicated by the difference in peak current density of HCHO oxidation. Molecular resolution STM revealed highly ordered structures of Pt(111)-( radical7 x radical7)R19.1 degrees and Pt(100)-( radical2 x radical2) in the potential region between 0.1 and 0.3 V. Voltammetric measurements further showed that the organic poisons produced by HCHO adsorption behaved differently from the intentionally dosed CO admolecules, which supports the assumption for the formation of HCO or COH adspecies, rather than CO, as the poison. On both Pt electrodes, HCHO oxidation commenced preferentially at step sites at the onset potential of this reaction, but it occurred uniformly at the peak potentials.     

1-丁基-3-甲基咪唑碘对染料敏化太阳电池的影响

采用季铵化反应合成了1-丁基-3-甲基咪唑碘([Bmim]I).以此制备了DSCs用液体电解质.通过对比不同浓度的1-丁基-3-甲基咪唑碘、碘化钾、碘,研究其对电池性能的影响.经过优化后,当c_IL=0.9 mol·L^-1、c_KI=0.5 mol·L^-1、c_I2=0.12 mol·L^-1时,所组装的离子液体DSCs在AM1.5,100 mW·cm^-2下,DSCs的短路电流密度为15.97 mA·cm^-2、开路电压为0.71 V、填充因子为0.55、光电转换效率可达6.34%.     

尿素-NaBr低温熔盐中Fe2+和Sm3+的电化学行为及其诱导共沉积

利用循环伏安法、计时电位法和计时电流法 ,研究了尿素$CNaBr熔盐中Fe2 +在Pt,Cu ,Ag及Ti电极上的电化学行为 ,获知Fe2 +电还原为金属铁是一步不可逆过程 ,扩散系数为 2 74× 10 - 6cm2 ·s- 1 ,交换电流密度为 2 6 8× 10 - 5A·cm- 2 。使用循环伏安曲线和断电后的放电曲线研究熔体中Sm3 +的电化学行为 ,表明Sm3 +难以单独沉积 ,但通过加入Fe2 +可以诱导其共沉积。在Cu基体上进行恒电位和恒电流电解 ,得到Sm含量高于 90 % (质量分数 )的Sm Fe合金膜 ;发现Sm含量与阴极电位、电流密度以及SmCl3 /FeCl2 的摩尔比有关。用电镜研究了不同电解方法及钐含量对Sm$CFe合金表面的影响     

Oxygen is electroreduced to water on a "wired" enzyme electrode at a lesser overpotential than on platinum

The first enzyme-based catalyst that is superior to platinum in the four-electron electroreduction of oxygen to water is reported. The smooth Pt cathode reached half and 90% of the mass transport-limited current density at respective overpotentials of -0.4 and -0.58 V in 0.5 M sulfuric acid, and only at even higher overpotentials in pH 7.2 phosphate buffer. In contrast, the smooth "wired" bilirubin oxidase cathode reached half and 90% of the mass transport-limited current density at respective overpotentials as low as -0.2 and -0.25 V. The mass transport-limited current density for the smooth "wired" enzyme cathode in PBS was twice that with smooth Pt in 0.5 M sulfuric acid. Under 1 atm O2 pressure, O2 was electroreduced to water on a polished carbon cathode, coated with the "wired" BOD film, in pH 7.2 saline buffer (PBS) at an overpotential of -0.31 V at a current density of 9.5 mA cm-2. At the same overpotential, the current density of the polished platinum cathode in 0.5 M H2SO4 was 16-fold lower, only 0.6 mA cm-2.     

CO2 reduction at low overpotential on Cu electrodes resulting from the reduction of thick Cu2O films

Modified Cu electrodes were prepared by annealing Cu foil in air and electrochemically reducing the resulting Cu(2)O layers. The CO(2) reduction activities of these electrodes exhibited a strong dependence on the initial thickness of the Cu(2)O layer. Thin Cu(2)O layers formed by annealing at 130 °C resulted in electrodes whose activities were indistinguishable from those of polycrystalline Cu. In contrast, Cu(2)O layers formed at 500 °C that were ≥~3 μm thick resulted in electrodes that exhibited large roughness factors and required 0.5 V less overpotential than polycrystalline Cu to reduce CO(2) at a higher rate than H(2)O. The combination of these features resulted in CO(2) reduction geometric current densities >1 mA/cm(2) at overpotentials <0.4 V, a higher level of activity than all previously reported metal electrodes evaluated under comparable conditions. Moreover, the activity of the modified electrodes was stable over the course of several hours, whereas a polycrystalline Cu electrode exhibited deactivation within 1 h under identical conditions. The electrodes described here may be particularly useful for elucidating the structural properties of Cu that determine the distribution between CO(2) and H(2)O reduction and provide a promising lead for the development of practical catalysts for electrolytic fuel synthesis.     

石墨烯/硫酸铅复合材料的制备及其在铅酸电池中的电化学性能

利用简单的浸渍法制备了石墨烯/硫酸铅复合材料,使得硫酸铅可以直接用作铅酸电池负极材料。该复合材料分别以100 mA·g^-1、200 mA·g^-1和300 mA·g^-1电流密度放电时,平均放电比容量分别可达到110、94和69 mAh·g^-1,而硫酸铅仅为49、5和0.5 mAh·g^-1,显示出复合材料在高倍率充放电下更好的比容量和再接受充电能力。循环伏安测试表明石墨烯的电容效应随扫描速率增大而增强,同时析氢也变得严重,使得复合材料在充放电过程中充电效率比纯硫酸铅低20%。在充放电过程中,石墨烯能够提高硫酸铅1倍以上的放电容量,并将充电电压提高0.1 V。XRD和SEM结果显示硫酸铅均匀分布在石墨烯片层上,没有出现团聚现象。