PVP-K30造孔剂对NiO-Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(2-δ)复合阳极结构及性能的影响

采用甘氨酸-硝酸盐法一步合成含有低浓度聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)造孔剂的NiO-Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(2-δ)(NiO-GDC)复合阳极粉体,研究添加不同含量(3%, 5%, 7%)PVP-K30造孔剂对NiO-GDC阳极表面吸附、孔隙率及阳极形貌的影响。实验结果表明,当PVP-K30造孔剂添加比为5%时,阳极比表面积为35.47 m~2·g~(-1),孔隙率为24.75%,孔容较大且成孔均匀。应用5%PVP-K30造孔剂制备的电解质支撑NiO-GDC┃GDC┃LSCF-GDC固体氧化物燃料电池,在650℃下,单电池开路电压为0.91 V,最大功率密度为0.112 W·cm~(-2)。     

微生物燃料电池多孔阳极的制备及阳极改性研究

以石墨粉为阳极基体,使用相转换法,制备了一种孔隙梯度分布的多孔阳极材料。将这种阳极组装为双室型微生物燃料电池进行电化学性能测试。另外,在阳极中添加了10%石墨质量比的聚苯胺,对阳极进行改性。相转换的改性方式能够使聚苯胺与阳极颗粒均匀混合,保证了改性的效率。电化学测试结果表明,单纯石墨阳极的功率密度为26.3mW·m~(-2)。而添加了聚苯胺后,功率密度提高到了80.2mW·m~(-2)。阻抗谱测试也显示,添加聚苯胺后的阳极,其欧姆阻抗与界面阻抗均有一定程度的降低。     

NiO-YSZ-石墨水系浆料的研制及其在注浆成型制备固体氧化物燃料电池中的应用

Ni-YSZ(钇稳定氧化锆)金属陶瓷普遍被用作固体氧化物燃料电池(SOFC)的阳极材料,其氧化物浆料的性质对湿法制备的SOFC的性能具有重要影响.通过zeta电位分析,研究了NiO-YSZ双分散相水系浆料的稳定性.对六种分散剂作用于NiO、YSZ表面的zeta电位进行研究,发现采用的阴离子分散剂和两性分散剂使NiO和YSZ在水中带有相反电荷而引起迅速絮凝;采用阳离子分散剂聚二烯二甲基氯化铵(PDAC)时,NiO和YSZ因带有正电荷相互排斥而稳定分散于水中,在此基础上,加入作为SOFC阳极造孔剂的石墨,采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为石墨的分散剂,制备出了NiO-YSZ-石墨的稳定水系浆料.采用此浆料通过注浆成型制得阳极支撑管,进而组装成SOFC单电池.该单电池在800°C时最大功率密度达到509 mW·cm-2;扫描电镜(SEM)分析表明电极与电解质间接触良好,阳极孔洞分布均匀.     

NiO-YSZ-石墨水系浆料的研制及其在注浆成型制备固体氧化物燃料电池中的应用

Ni-YSZ(钇稳定氧化锆)金属陶瓷普遍被用作固体氧化物燃料电池(SOFC)的阳极材料,其氧化物浆料的性质对湿法制备的SOFC的性能具有重要影响. 通过zeta 电位分析,研究了NiO-YSZ双分散相水系浆料的稳定性. 对六种分散剂作用于NiO、YSZ 表面的zeta 电位进行研究,发现采用的阴离子分散剂和两性分散剂使NiO 和YSZ在水中带有相反电荷而引起迅速絮凝; 采用阳离子分散剂聚二烯二甲基氯化铵(PDAC)时,NiO 和YSZ因带有正电荷相互排斥而稳定分散于水中,在此基础上,加入作为SOFC阳极造孔剂的石墨,采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为石墨的分散剂,制备出了NiO-YSZ-石墨的稳定水系浆料. 采用此浆料通过注浆成型制得阳极支撑管,进而组装成SOFC单电池. 该单电池在800℃时最大功率密度达到509 mW·cm^-2; 扫描电镜(SEM)分析表明电极与电解质间接触良好,阳极孔洞分布均匀.     

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。     

不同Pt-SnO_2制备工艺对乙醇燃料电池性能的影响

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、水热法等制备出不同的Pt-SnO_2/改性碳纤维阳极催化剂。以扫描电镜、X射线衍射仪、拉曼光谱图、电催化性能、单电池发电性能等手段对其结构和性能进行表征。结果表明,添加PVDF造孔后的催化剂催化性能最好,峰电流密度可达137.33mA/cm,其电阻也明显降低;当制备成单电池时,最高功率密度达22.89mW/cm~2。     

“自上而下”方法制备少层石墨用作高容量铝离子电池正极

采用"自上而下"方法制备了具有少片层、小尺寸特征且晶型结构完美的石墨材料,通过增加离子嵌入位点的方式,突破传统石墨作为正极材料的固有容量限制,提升铝离子电池的电化学储能性能。扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等测试结果表明,该方法可以在不破坏石墨材料本身结构的前提下,有效实现对石墨片层的剥离,并且可以通过调节球磨时间的方式实现对石墨片层厚度和尺寸的调控。电化学测试结果表明,在3C的大电流密度下,以剥离的石墨材料为正极的铝离子电池放电容量可以达到93 mAh·g-1,在10C的高倍率下,放电容量仍保持在68 mAh·g-1,并显示出优异的循环性能。另外,该方法制备工艺简单、成本低廉,为促进高容量、长寿命铝离子电池的商业化应用打下了良好的基础。     

采用甲烷燃料的管状固体氧化物燃料电池浸渍阳极电化学性能

以NiO和8％（摩尔分数）氧化钇稳定的氧化锆为原料,采用注凝成型工艺制备了管状同体氧化物燃料电池阳极支撑体．用离子浸渍法对阳极支撑体进行表面修饰．用电化学工作站测单电池交流阻抗和输出性能并且用化学气相色谱仪对电池尾气进行分析．测试结果表明修饰后的阳极在通甲烷的情况下出现了一定程度的积炭,但是积炭现象在一定的测试时间内达到平衡,没有对电池造成破坏,并且显著地提高了电池阳极的电化学性能．单电池存通入氯气和甲烷的情况下最大输出功率密度分别达到了225和400mW／cm^2．     

中温固体氧化物燃料电池高氧电催化活性BaCe_(0.5)Fe_(0.4)Co_(0.1)O_(3-δ)阴极材料的研制

以Ba(NO_3)_2, Ce(NO_3)_3·6H_2O, Fe(NO_3)_3·9H_2O, Co(NO_3)_2·6H_2O等为原料,通过EDTA-柠檬酸法合成出BaCe_(0.5)Fe_(0.4)Co_(0.1)O_(3-δ)(BCFC)阴极粉体,并制得烧结体,对BCFC粉体和烧结体的相组成,微观组织和氧还原过程等进行测试分析;以BCFC作阴极, Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(2-δ)(SDC)为电解质,NiO-SDC为阳极,组装对称电池和单电池,并进行电化学性能测试分析。实验结果表明:所合成的BCFC粉体原位产生BaCe_(0.15)Fe_(0.75)Co_(0.1)O_(3-δ)和BaCe_(0.85)Fe_(0.05)Co_(0.1)O_(3-δ)两相; BCFC在700℃时的表面氧交换系数(K_(chem))为3.8×10~(-4) cm·s~(-1)。对称电池在600℃的比表面电阻(ASR)为0.819Ω·cm~2,400 h长期性测试和10次热震循环试验后, ASR保持在1.6Ω·cm~2左右;单电池在700和650℃时的最大功率密度分别为290和204 mW·cm~(-2),对应的开路电压分别为0.80和0.82 V。初步研究结果表明BCFC应用于中温固体氧化物燃料电池具有良好的电化学性能和稳定性。     

中温固体氧化物燃料电池阴极Sr3Fe2-xNixO7-δ(x=0,0.1,0.2,0.3)的制备与性能

采用溶胶凝胶法(sol-gel)合成了Sr_3Fe_(2-x)Ni_xO_(7-δ)(x=0,0.1,0.2,0.3)系列阴极材料,通过X射线衍射、热膨胀系数测试、电导率测试、极化阻抗(R_p)测试、单电池性能测试等对材料的物相结构、热力学性能、电化学性能进行了表征。结果表明,所有样品均成功合成为具有类钙钛矿结构的单一纯相。热膨胀系数随着Ni元素掺杂含量的提高而不断下降。其高温电导率随着Ni元素掺杂含量的提高而升高,SFN30具有该系列最高的电导率101 S·cm~(-1)。该系列样品的极化阻抗随着Ni元素掺杂含量的提高呈现先下降后上升的趋势,SFN10在800℃具有小的极化阻抗(R_p=0.078 8Ω·cm~2)。电解质支撑的单电池输出功率变化趋势与极化阻抗趋势一致,SFN10在800℃获得421.6 mW·cm~(-2)的输出功率密度。     

共压共烧结法制备固体氧化物燃料电池及其结构性能分析

用共压 共烧结法制备以Ce0.8Gd0.2O1.9(CGO)作电解质的中温固体氧化物燃料电池,其中CGO和阴极材料La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-α(LSCF)由溶胶凝胶法合成.实验表明,,由共压 共烧结法制备的上述材料组装的电池具有致密的电解质层,且与电极的结合非常紧密,测得的最大输出功率0.14W/cm2,相应的操作温度为650℃,电流密度为307mA/cm2.该电池的电化学过程为内阻和浓差极化联合控制,使用造孔剂可改善阳极基底的孔隙结构,降低浓差极化过电位.     

介孔氧化锡的制备及其在锂离子电池中的应用

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作模板剂, SnCl4·5H2O为无机离子源在水溶液中合成了有序介孔氧化锡材料. 通过XRD、N2-吸附脱附、TEM测试手段对合成产物进行表征, 并且测试了该材料作为锂离子电池阳极的可逆容量和循环能力. 结果表明, 合成过程中氨水的加入量对制备有序结构材料至关重要, 适量的OH-离子能将Sn(ClxBry)2-单元诱导组装到表面活性剂液晶模板上; 介孔材料用于锂离子电池阳极时循环容量保持能力良好; 首次不可逆容量高于SnO2理论损失量, 原因是介孔材料将锂离子滞留在孔中.     

聚吡咯的合成与新型双离子电池性能研究

用反相微乳聚合法制备了十二苯磺酸(DBSA)掺杂的导电聚吡咯纳米材料, DBSA既作为表面活性剂又作为掺杂剂, 能够提高聚吡咯的导电性. 用制备出的DBSA-PPy 为正极材料, 石墨为负极材料组装双离子电池, 测试结果表明, C/DBSA-PPy 电池的电化学性能已达到传统锂离子电池的水平, 这是因其具有较高的导电性和特殊掺杂结构的聚吡咯使其电化学性能得到优化.     

Li-SGO掺杂半互穿网络型多孔单离子传导聚合物复合电解质的制备

本文成功制备了磺酸锂功能化石墨烯,通过原位聚合方式成功将其添加到单离子传导聚合物电解质中制备出磺酸锂功能化石墨烯改性半互穿网络型多孔单离子传导聚合物复合电解质。与未掺杂磺酸锂功能化石墨烯半互穿网络型多孔单离子传导聚合物电解质相比,该电解质具有更高的孔隙率、吸液率、机械拉伸强度和离子电导率。电化学测试结果表明,掺杂磺酸锂功能化石墨烯后,单离子传导聚合物电解质表现出与电极界面更好的相容性,组装的Li|LiFePO₄锂离子电池表现出良好的循环性能和更高的倍率性能。对氧化石墨烯磺酸锂功能化可应用于对单离子传导聚合物电解质的改性,有助于提升单离子传导聚合物电解质的综合性能,获得更高的电池性能。     

LaGaO3基固体氧化物燃料电池阳极材料Ce1-xTmxO2-δ（Tm=Cu,Mn,Fe）研究

以研究与Sr,Mg掺杂LaGaO3(LSGM)电解质匹配的阳极材料为出发点,系统研究了Ce1-xTmxO2-δ(Tm=Cu,Mn,Fe)固溶体的晶体结构、热化学稳定性、电化学性能和单电池发电实验。柠檬酸法合成的Ce1-xTmxO2-δ化合物在x<0.2时均为单相材料,与LSGM电解质有良好的热化学相容性。采用交流阻抗法研究了阳极材料的电化学性能,金属元素掺杂可以显著地改善CeO2电化学性能,Fe元素掺杂阳极材料极化电阻最小,随着元素掺杂量的增加以及氢气增湿,极化电阻减小。采用电解质支撑结构单电池进行发电实验,在800℃时,以Ce0.8Fe0.2O2-δ作为阳极的单电池最高功率密度可达98 mW.cm-2,表明该材料作为IT-SOFC的阳极材料具有一定的可行性,有望成为适合LSGM电解质的阳极材料。     

NaBF4对锂离子电池石墨负极性能的影响

利用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗、SEM、EDS等测试技术研究了在锂离子电池石墨负极和浆过程中加入NaBF4对其电化学性能的影响。结果表明:NaBF4的最佳添加量为2%,可明显提高石墨电极的首次放电比容量和充放电效率;电极的自放电性能和循环稳定性得到明显改善。室温条件下,添加了2%NaBF4的电极以放电容量计算的自放电率为0.87%.d-1,比未添加时降低了15%;循环伏安、EDS以及SEM测试结果表明,四氟硼酸钠参与了石墨电极的成膜过程,改变了SEI膜的组分和形貌。     

二氟二草酸硼酸锂对LiFePO4/石墨电池高温性能的影响

研究了二氟二草酸硼酸锂(LiODFB)作为锂盐加入到碳酸丙烯酯(PC)+碳酸乙烯酯(EC)+碳酸甲乙酯(EMC)(质量比为1:1:3)混合溶剂中对LiFePO4/石墨电池高温(60 ℃)循环性能的影响. 用线性扫描伏安法(LSV)测试了电解液的电化学窗口. 通过等离子发射光谱(ICP)和能量散射光谱(EDS)对LiFePO4材料高温条件下在不同电解液中的稳定性进行了研究; 并用扫描电镜(SEM)和电化学交流阻抗谱(EIS)分析了石墨负极表面的固体电解液相界面(SEI)膜的热稳定性. 结果表明: 一方面LiODFB基电解液能抑制LiFePO4材料在高温条件下Fe(II)的溶解, 防止溶解的Fe(II)在石墨上还原, 有效地降低电池阻抗; 另一方面, 在LiODFB基电解液中形成的石墨负极表面SEI膜具有更好的热稳定性, 能显著提高LiFePO4/石墨电池的高温循环性能.     

稀土-铅合金在硫酸溶液中阳极行为研究

利用极化曲线、阳极恒流腐蚀、室温析气实验等研究了稀土低钙高锡型铅钙合金在硫酸中的阳极行为，研究结果表明稀土的加入改善了合金的电化学性能，相关结果进一步丰富了免维护铅酸电池开发研制的理论和实践，具有重要的意义。用SEM对腐蚀膜的形貌进行了分析，同时测试了膜的力学性能。结果表明：新型铅钙合金的耐腐蚀性能较好，稀土的加入使阳极腐蚀膜具有良好的力学性能，有利于电池深循环性能的提高和板栅与活性物质之间的结合，对延长电池的使用寿命有促进作用。     

以丁烷为燃料的便携直接火焰固体氧化物燃料电池堆的研究(英文)

以丁烷液化气为燃料,以固体氧化物燃料电池为电源,可以进行全天候的充电,是未来理想的充电模式。研究了以丁烷为燃料的可以便携的直接火焰燃料电池堆。该电池结构和电性能分别用扫描电子显微镜SEM和电化学工作站进行了表征。该电池堆由3片以Ni/YSZ为阳极支撑形的单电池构成。该电池堆操作开路电压为2.1 V,最大输出功率为0.24 W,可带动小风扇连续运行超过4 h。运行4 h后电池阳极没有积炭发生,说明该电池可以连续运行多个小时,可用作便携充电电源。     

阳极负载型SOFC阳极基底厚度对性能的影响

制备不同厚度阳极负载型YSZ薄膜固体氧化物燃料电池 ,并对电池的极化、放电性能进行了测试 .结果表明 ,电池的性能明显受阳极性能的影响 ,阳极过电位大的原因之一是受多孔阳极气体扩散的影响 .降低阳极基底的厚度 ,阳极过电位明显减小 ,电池性能明显提高 .当阳极基底厚度为 0 .5mm时 ,在 80 0℃工作温度下 ,电池的功率密度达到 0 .1 9W·cm- 2 ,较之阳极厚度为 1 .0mm的电池性能提高近 1 .5倍 (0 .1 3W·cm- 2 ) .