FTIR研究LiFePO4的充放电过程

随着便携式电子设备的日益普及,人们对支撑这些设备运行的后备电源提出了越来越高的要求.锂离子电池与传统的铅酸和镍镉电池相比具有更大的电动势、更大的比能量(120～150 Wh/kg,是常用的Ni-Cd电池的2～3倍)以及较好的充放循环性能,因此成为目前使用较多的高性能便携能源设备.作为锂离子电池的重要组成部分,正极材料一直是人们重点研究的一个内容,目前应用较广的是LiCoO2,它具有放电电压高、放电平稳、高倍率放电性能好、比能量高、循环性好和生产工艺简单等优点,但由于Co的毒性大、储量低导致这种材料不环保、价格高,并且由于Co4+的高氧化性使LiCoO2只能获得理论值一半的容量,并存在一定的过充电安全隐患,因此人们一直在寻找更好的正极材料.1997年Padhi等人[1]首次报道了具有橄榄石结构的LiFePO4可以作为锂离子电池正极材料,这种材料具有较平坦的3.4 V电压平台、较高的比容量(大于160 mAh/g)、所含元素储量丰富、绿色环保、易于制备和安全性好等优点,被认为是有望替代LiCoO2的正极材料,成为近年来这一研究领域的热点.为了了解LiFePO4的电化学反应机理,Padhi[1]和Takahashi[2]等人用XRD研究了LiFePO4化学脱锂和电化学脱锂后的结构变化,表明Li+的脱嵌过程中LiFePO4和PO4两相共存.Burba等人[3]也使用FTIR和Raman光谱研究了LiFePO4化学脱锂后的结构变化,表明分子光谱是研究LiFePO4结构变化的很好手段,为了更深入理解LiFePO4电化学反应过程中的变化, 本文使用FTIR对LiFePO4在充放电过程中不同充放电阶段的结构变化进行了研究.     

质子交换膜燃料电池及电池组模型分析

本文对现有质子交换膜燃料电池以及电池组模型进行比较分析,认为数学模型的建立,可以增加对燃料电池及电池组内部的传递现象和反应机理的认识,同时可以预测电池以及电池组的性能,并且对优化电池结构参数具有指导意义.模型分析包括了现阶段质子交换膜燃料电池单电池模型和电池组模型的基本类别,它们是单电池CFD数值模拟模型、单电池以及电池组性能模拟模型、燃料电池组气体分配模型、系统模型和非稳态模型.比较了几种模型的建模方式及不同模型的应用范围和各自的优缺点.     

预氧化对石油焦物理活化的作用

Activated carbon was prepared from pretreated petroleum coke by the vapor activation. The effect of pretreatment process on activation performance of coke was studied by low temperature N₂ adsorbtion-desorption and XRD. The results show that when the temperature is increased, coke loses volatiles with obvious volume contraction, resulting in decline in coke activation performance, the activated carbon obtained from carbonization coke after treatment at 650 ℃ is with a higher degree of graphitization, while pores below 1.5nm are disappeared. The oxidation pretreatment would modify the micro-structure of the coke and make the graphitization degree of coke decline. The activation performance of coke is improved greatly by air-oxidation pretreatment due to the formation of a mass of pore in coke with specific surface area about 146 m²·g^-1, and the surface area of activated carbon is considerably increased. The specific surface area of the activated carbon from air-oxidated coke reached 499m²·g^-1. Nitric acid pretreatment also had effect on improving activating performance of the petroleum coke.     

超级电容器炭电极材料孔结构对其性能的影响

采用无瓶颈的系列酚醛树脂活性炭为电极材料，用氮吸附和恒流充、放电，以及交流阻抗法，研究孔径和孔表面积等孔结构对其性能的影响.结果表明，活性炭电极材料双电层电容与微孔(孔宽度< 2.0 nm)表面和外孔(孔宽度 >2.0 nm)表面都有关系，但主要取决于微孔表面双电层电容.微孔表面比电容为21.4 μF•cm－2，外孔表面比电容< 10 μF•cm－2.外孔表面比电容较低可能是由于空间电荷层的影响.微孔孔径较大的炭材料具有高比电容和良好的高倍率放电的特性.     

一类2(1H)-喹喔啉化合物的裂解机理

用电子轰击质谱（EI-MS）研究了一类喹喔啉化合物；1-烷基-3-甲基-2（1H）-喹喔啉-2-酮（1-alkyl-3-methyl-2(1H)-quinoxalin-2-one，简称AMQ，其中alky1=H,CH3，C2H5，n-C3H7，n-C5H11；结果表明随着烷基链的增长，样品熔点通常会有所降低，结合在电子轰击下所产生的裂解碎片离子，并根据其结构特征为乙基化样品为代表，推导了该类化合物在电子轰击作用下可能发生的裂解机理。     

石墨化碳载体对Pt/C质子交换膜燃料电池

研究了碳载体Vulcan XC-72石墨化处理对Pt基催化剂稳定性的影响.在不同温度下对碳材料Vulcan XC-72进行了石墨化处理,并以处理后的材料为载体通过浸渍还原法制备了20%Pt/C催化剂.采用X射线衍射、氮气物理吸附/脱附等测试手段对碳载体材料进行表征,并用电化学实验和热重分析法考察了催化剂的稳定性.结果表明,碳材料在1 500℃左右开始石墨化,温度越高,石墨化程度越高,但比表面积逐渐减小;以石墨化的碳材料为载体的催化剂的稳定性明显优于普通Pt/C催化剂.     

高比能锂硫电池关键材料的研究

锂硫电池具有突出的高比能量优势和原料廉价、环境友好等优点,有望成为新一代高能电池体系,但循环性能差是制约其实用化的主要障碍.本文介绍了锂硫电池的国内外发展水平,综述了锂硫电池在正极材料、电解质、负极及体系方面的重要进展,并着重介绍了防化研究院近5年在这一领域的主要成果:制备了硫化导电高分子材料和介孔炭/硫复合材料两类正...     

车用燃料电池现状与电催化

本文综述了近年来车用燃料电池电催化的发展状况,分析了车用燃料电池电催化的发展趋势,重点介绍了大连化学物理研究所在燃料电池电催化方面的研究进展．指出车用燃料电池电催化的发展方向是提高现有铂基催化剂的活性,在保证车用燃料电池在变载等动态工况下的可靠性与寿命的前提下,应降低膜电极的贵金属铂用量,发展低铂／非铂电催化剂．针对车用燃料电池的使用条件,应发展抗燃料气与空气中杂质的电催化方法与抗腐蚀催化剂载体．从长远考虑,重点发展碱性聚合物膜燃料电池,拓展利于活化顺磁性氧的催化方法,有望摆脱车用燃料电池对铂催化剂的依赖．     

气体扩散层中聚四氟乙烯的分布对质子交换膜燃料电池水淹的影响

通过在不同真空度下进行碳纸的聚四氟乙烯（PTFE）浸渍处理,考察了PTFE在碳纸中的分布对燃料电池水淹情况的影响. 碳纸PTFE浸渍过程中,抽真空作用可以将碳纸微孔中存留的空气移除,使PTFE更均匀地扩散到内部微孔中. 碳纸的断面电镜照片显示真空浸渍可以改善PTFE的分布. 在总浸渍量相同时,由于真空浸渍使更多的PTFE进入到碳纸内部微孔,故其表面的PTFE比例减少. 实验进一步考察了碳纸中亲水孔和憎水孔的分布,结果表明真空浸渍处理的碳纸具有更高比例的憎水孔. 将不同处理方法的碳纸制备成膜电极,通过全尺寸电池考察其性能,结果表明PTFE的均匀分布可以改善电池性能,并且电化学阻抗分析表明其有利于改善水淹问题.     

大孔碳载Ir催化剂对氧还原的电催化性能和抗甲酸能力

本文用X射线能量色散谱(EDS)、X射线衍射(XRD)谱、拉曼光谱和电化学等技术研究了直接甲酸燃料电池(DFAFC)中Vulcan XC-72炭黑载Ir(Ir/XC)和大孔炭载(Ir/MC)催化剂对氧还原的电催化性能和抗甲酸的能力。发现Ir/MC催化剂对氧还原的电催化性能要优于Ir/XC催化剂,氧起始还原电位比在Ir/XC催化剂上正移0.1V,极限电流密度比在Ir/XC催化剂上大30％左右。由于Ir/MC和Ir/XC催化剂的Ir粒子平均粒径和相对结晶度相似,因此,这只能归结于MC有大的孔径和孔率及高的石墨化程度。另外2种催化剂都有很好的抗甲酸能力。因此MC是一种比XC更好的催化剂的炭载体。