钒电池电解液体积变化规律研究

研究了钒电池在使用阳离子交换膜稳定运行过程中电解液体积的变化情况, 分析了影响因素, 并总结了变化规律. 离子的电迁移使电解液体积随充放电容量的变化线性改变, 充电过程正极电解液体积线性减小, 负极电解液体积线性增大; 放电过程反之. 多次充放电循环过程中, 钒离子的净渗透方向是由负极到正极, 水的净变化方向与钒离子相同, 最终使得多次循环过程正极电解液的体积逐渐增加.     

复合钙硅固硫剂的固硫反应动力学研究

用机械混合法、沉淀法及溶胶-凝胶法制备了Ca-Si系列复合固硫剂,并用热分析法分别研究其固硫性能和固硫过程,用等效粒子模型对固硫反应的动力学过程进行表征,计算了各固硫反应的动力学参数.研究结果表明,氧化钙固硫动力学参数活化能与指前因子之间存在着耦合现象,即反应活化能E_a下降时,指前因子k₀相应下降,反之,活化能增加时,指前因子相应增加.用不同方法制备的Ca-Si复合固硫剂的固硫性能和固硫过程有明显差别,但其固硫率都高于纯CaCO₃,其中溶胶-凝胶法效果最好;Ca-Si系列复合固硫剂对固硫反应的影响表现为在反应初期(即化学反应控制阶段),其反应速率较纯CaCO₃的低;而到反应后期(即产物层扩散控制阶段),其反应速率显著增加,固硫反应温度越高,这种影响越明显,与固硫转化率的实验结果非常吻合.     

颗粒尺度对钙基固硫剂的固硫反应影响规律

采用热重法对不同粒子尺度的超细钙基固硫剂在固在本反应中的转化率和反应活化能的影响规律进行了研究，实验结果表明，在８００℃－１１００℃温度范围内，钙基固硫剂的粒子尺度愈小，其反应转化率愈高，随着温度的升高，其三者的反应转化率都逐渐下降，而当温度高于１２５０℃后，各种粒子尺度的钙基固硫剂的固硫反应转化率都急剧下降并趋于最低值。因此分析判断：高于１２５０℃后，颗粒尺度的变化对ＣａＯ的固硫转化率已不起主导作用，用等效粒子模型对实验数据进行处理结果表明，随着固硫剂粒子尺度的减小和比表面的增大，固硫反应活化能也依次减小。     

CaO固硫反应机理研究的新进展

CaO固硫反应的机理研究一直是高温钙基固硫的难点，最近研究认为CaO固硫反应分为两个阶段：前期为表面化学反应阶段，后期为产物层扩散控制阶段。前期反应生成的CaSO4不仅堵塞了CaO颗粒之间的微孔，也逐渐包覆了CaO颗粒，致使后阶段固硫反应转化率明显降低。传统上认为是SO2和O2通过CaSO4产物层向内扩散与CaO进行反应，依此机理提出了核收缩模型和等效粒子模型。新的研究结果认为，固硫反应后期的产物层扩散控制阶段，主要发生的反应是Ca2+通过产物层CaSO4扩散至表面与SO2和O2进行反应，而与传统的机理不同。本文主要介绍了两种实验技术在CaO固硫机理研究中的应用，并在实验现象基础上，对固硫机理提出了新认识。最后对在CaO中添加了不同添加剂能明显提高固硫率的试验数据作了新的机理解释。     

烧结程度对CaO固硫反应转化率及动力学参数的影响

The conversion and kinetic parameters of desulfurizors of CaO of different particle agglomeration degree are investigated with themogravimetric method (TG). The results showed that the CaO particle agglomeration degree increases when CaO calcined temperature or time increases. The dusulfurizors that have higher particle agglomeration degree have low conversion in the desulfurization reaction. The kinetic behavior of desulfurization can be explained by a grain model. The activity energies of suface reaction (Ea) and of product layer diffusion (Ep) were determined by using the grain model. The overall rates of desulfurization are controlled initially by surface chemical reaction, and then shift to product layer diffusion control. The activity energy of surface reaction (Ea) enhances when the CaO particle agglomeration degree increases.     

全钒氧化还原液流电池用Nafion/有机硅复合膜

采用原位化学反应的方法制备了Nafion/有机硅复合膜, 并对所制备复合膜的离子交换容量(IEC)、电导率和水渗透率等进行了测试. 结果表明, 所制备复合膜具有优异的阻水性能. 以Nafion/有机硅复合膜作为离子交换膜的钒电池的库仑效率(CE)和能量效率(EE)都得到了大幅度提高. 此外, 以所制备复合膜为离子交换膜的VRB单电池充放电80次后性能几乎无衰减, 说明所制备Nafion/有机硅复合膜即使在强酸和强氧化性的钒电池体系中也可以稳定使用, 表明Nafion/有机硅复合膜是一种性能优异的适用于全钒氧化还原液流电池的新型质子交换膜.     

CaO固硫过程中Ca~(2+)在CaSO_4产物层内扩散的研究

应用标记实验技术，研究CaO固硫反应过程中产物层扩散控制阶段的反应机理 。利用扫描电镜和反射式光学显微镜，对压制烧结并带有Pt标记的CaO样品在固硫 反应前后的形貌变化观察，结果表明：经过较长时间的固硫反应后，在Pt标记层外 表面形成一层覆盖物，XRD分析结果证明该覆盖物是CaSO_4。利用电化学综合测试 仪测量了CaO及CaSO_4在高温下的电导率，结果表明在1000 ℃时CaSO_4的电导率达 到了10~(-3)数量级，说明在高温下CaSO_4内Ca~(2+)有较高的离子迁移特性。根据 标记实验、电导率测试的结果和CaO掺杂体系的固硫动力学数据的分析认为：CaO固 硫反应在后期的扩散层控制阶段的主要反应是Ca~(2+)通过CaSO_4产物层扩散至 CaSO_4外表面与SO_2和O_2进行反应，生成CaSO_4，而不是SO_2和O_2气体通过 CaSO_4产物层向内扩散，在颗粒内部与CaO发生固硫反应。     

CaO固硫过程中Ca~(2+)在CaSO_4产物层内扩散的研究

应用标记实验技术 ,研究CaO固硫反应过程中产物层扩散控制阶段的反应机理 .利用扫描电镜和反射式光学显微镜 ,对压制烧结并带有Pt标记的CaO样品在固硫反应前后的形貌变化观察 ,结果表明 :经过较长时间的固硫反应后 ,在Pt标记层外表面形成一层覆盖物 ,XRD分析结果证明该覆盖物是CaSO4.利用电化学综合测试仪测量了CaO及CaSO4在高温下的电导率 ,结果表明在 10 0 0℃时CaSO4的电导率达到了 10 -3 数量级 ,说明在高温下CaSO4内Ca2 + 有较高的离子迁移特性 .根据标记实验、电导率测试的结果和CaO掺杂体系的固硫动力学数据的分析认为 :CaO固硫反应在后期的扩散层控制阶段的主要反应是Ca2 + 通过CaSO4产物层扩散至CaSO4外表面与SO2 和O2 进行反应 ,生成CaSO4,而不是SO2 和O2 气体通过CaSO4产物层向内扩散 ,在颗粒内部与CaO发生固硫反应 .     

质子交换膜对钒氧化还原液流电池性能的影响

采用溶液接枝聚合法制备了一种新型的质子交换膜PVDF-g-PSSA, 测定了PVDF-g-PSSA膜、Nafion 117 膜和PE01均相膜的离子交换能力和电导率, 并分别研究了以这3种膜为隔膜的钒电池的电化学性能. 实验结果表明, PVDF-g-PSSA膜具有优良的质子电导率和离子交换能力, 室温下其离子交换能力和质子电导率分别为1.13 mmol/g和3.22×10-2 S/cm, 在不同的充放电电流密度下, 以PVDF-g-PSSA膜为隔膜的钒电池的库仑效率和能量效率明显高于Nafion 117膜和PE01均相膜为隔膜的钒电池; PVDF-g-PSSA膜阻钒离子的渗透性能与PE01均相膜基本一致, 都明显优于Nafion 117膜的阻钒离子渗透能力.     

熔盐法合成NiO纳米微晶

纳米科技的基础是纳米结构材料的合成．它是纳米科技在分散与包覆、高比表面材料、功能纳米器件、强化材料等方面实现突破的起点。纳米颗粒（1-100nm）本身具有宏观量子隧道效应、量子尺寸效应、表面效应许多独特的性能．其制备研究日益得到广泛关注和重视．