超级电容器用无定形水合二氧化钌材料及Nafion作粘接剂的电极制备研究

本文采用改性的中和反应和随后的热处理方法制备了较大产量的超级电容器用无定形水合二氧化钌材料(RuO2.0.93H2O),同时,制作了电极进行了电化学性能表征。实验中,以自制的喷雾装置和十二烷基磺酸钠(SDS)分别作为反应辅助技术和表面分散剂。经175℃处理前驱体后,实验获得了比表面积为223m2/g、蓬松状、深黑色无定形水合二氧化钌材料。研究了以Nafion为粘结剂和以碳纤维纸为集流体所制备电极的电化学性能。循环伏安实验(CV)结果表明,该合成材料具有较好的比电容(988F/g at 1mV/s)和倍率特性     

硼氢化钠水解制氢的研究

采用置换镀的方法在泡沫镍基体上获得不同载钌量的NaBH4水解制氢催化剂。实验结果表明，NaBH4水解制氢反应为零级反应，氢气生成速率随载钌量的增加而变快；当泡沫镍表面完全被钌覆盖时，载钌量为6%，相应的催化能力最强。与离子交换树脂载钌催化剂相比，泡沫镍载钌催化剂更稳定、耐用。实验还证实，30%比35%的NaBH4水溶液在相同的催化剂作用下更易发生水解反应；NaBH4水溶液中加入少量的NaOH有助于提高钌催化剂的催化性能。通过对NaBH4储氢体系的能量计算，说明采用该氢源体系的微型燃料电池的能量密度有望达到甚至超过锂离子电池的比能量水平。     

微型质子交换膜燃料电池

针对近期微能源领域对微型质子交换膜燃料电池的各种应用,特别是在移动电子产品中的应用研究日益受到重视,本文较为详细地介绍了各国、特别是美国、日本和欧洲等国家开展微型燃料电池研发的特点和趋势,并对微型质子交换膜燃料电池研发过程中存在的困难及商业化前景作了简要分析。     

基于阴极新结构的高性能自呼吸式mems微型氢/空气燃料电池

微型质子交换膜燃料电池;阴极结构;自呼吸;mems技术     

石墨/Li（Ni1/3Co1/3Mn1/3）O2电池充放电过程中电极材料的XRD研究

利用XRD系统地研究了石墨/Li（Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3）O₂ 18650型锂离子电池充放电过程中正负极活性材料的晶体结构和微结构的变化.已观测到,由于Li原子的脱嵌,使得LiMO₂点阵参数a缩小,c增大,微应变增大,衍射强度比I₁₀₄/I₁₀₁和I₀₁₂/I₁₀₁降低;此外,由于Li原子的嵌入,2H-石墨的点阵参数a和c,以及微应变ε和堆垛无序度P都增加.同时,讨论了活性材料Li（Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3）O₂和石墨在电池充放电过程中的嵌脱锂的物理机理.在充电时,正极Li（Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3）O₂中处于（000）位的Li原子优先脱离晶体点阵,继后才是位于（2/3 1/3 1/3）和（1/3 2/3 2/3）位的Li原子离开点阵.锂嵌入石墨,优先进入碳原子六方网格面间的间隙位置,当负极的堆垛无序度达到一定值后,3R相逐渐析出.当电池满充或过充时,在六方石墨中形成LiC₁₂和LiC₆相.放电时,与上述过程相反,但并非是完全可逆的. 关键词： 锂离子电池 微结构 X射线衍射 嵌脱锂物理机理     

Pt纳米粒子修饰的多孔硅电极的制备及其电催化性能

通过循环伏安法电沉积使直径约为7 nm的Pt纳米粒子均匀地分散于多孔硅表面, 拟用作微型质子交换膜燃料电池的催化电极. 与刷涂法相比较, 电沉积Pt纳米粒子的多孔硅电极(Pt/Si)呈现出高的Pt利用率和增强的电催化活性. 当Pt载量为0.38 mg•cm−2时, 其电化学活性比表面积高达148 cm2•mg−1, 是刷涂相近质量的纳米Pt/C催化剂的多孔硅电极Pt-C/Si的2倍多；该修饰电极对甲醇氧化也呈现了增强的催化性能和好的稳定性, 在0.5 V(vs SCE)极化1 h后电流密度为4.52 mA•cm−2, 而刷涂了相近Pt量的Pt-C/Si电极的电流密度只有0.36 mA•cm−2.     

PEMFC氧电极的研究——助催化元素Ni和Co对Pt/C电催化剂性能的影响

通过液相共沉积技术在PEM燃料电池氧电极的Pt/C电催化剂中引入了Ni和Co两种助催化元素。经氧电极极化实验证明，这种新的电催化剂提高了氧的阴极还原的催化活性。当Ni和Co含量的质量分数分别为0.8%和1%时(以碳为基准)，电催化活性较佳。SEM和TEM测试结果表明， Ni、Co助催化元素的引入有利于Pt在载体碳上的分散，减小了Pt的颗粒大小。经过96 h的恒流极化测试，电催化剂的活性没有明显的变化，显示稳定性良好。     

微型氢气/空气自呼吸式质子交换膜燃料电池

数码相机、手提电脑和移动电话等各种新型的电子产品对电池的能量要求越来越高．例如,配备最新的Li离子电池的数码相机只能连续工作30min,手提电脑只运行3h．显然传统电池的发展已越来越不能满足便携式电子设备的用电需求．微型质子交换膜燃料电池(μPEMFC)由于具有高比能量、无需充电和无自放电等优点,在便携式电子设备中具有广阔的应用前景．然而,用传统技术制作μPEMFC不能适应PEMFC微型化要求．因此基于微机电系统(MEMS)技术的微型质子交换膜燃料电池(μPEMFC)已成为国际上的研究热点．2000年,Kelley等基于MEMS技术制作了μPEMFC,随后又在30℃,用加湿氢气作燃料,压缩空气为氧化剂(流速为0．2L／min),电池峰值功率约为120mW／cm^2等条件下进一步研究了μPEMFC。     

超级电容器用无定形水合二氧化钌材料及Nafion作粘接剂的电极制备研究(英文)

本文采用改性的中和反应和随后的热处理方法制备了较大产量的超级电容器用无定形水合二氧化钌材料(RuO2·0.93H2O),同时,制作了电极进行了电化学性能表征。实验中,以自制的喷雾装置和十二烷基磺酸钠(SDS)分别作为反应辅助技术和表面分散剂,经175℃处理前驱体后,获得了比表面积为223m2/g、蓬松状、深黑色无定形水合二氧化钌材料。研究了以Nafion为粘结剂和以碳纤维纸为集流体所制备电极的电化学性能。循环伏安实验(CV)结果表明,该合成材料具有较好的比电容(988F/g at 1mV/s)和倍率特性;电化学交流阻抗(EIS)实验进一步证明了该材料具有较低的等效串联内阻(~30mΩ)和频率响应特性。合成材料有望在国防及民用领域超级电容器中得到规模化应用。     

石墨/LiCoO_2电池充放电过程电极活性材料结构演变研究

利用X射线衍射分析(XRD)详细地研究了石墨/LiCoO2体系18650型锂离子电池充放电过程中正负极活性材料的晶体结构和微结构的变化.结果发现,在电池充电过程中,锂嵌入石墨层中,优先进入碳原子六方网格面间的间隙位置,导致石墨的点阵参数a和c,以及微应变ε增加和堆垛无序度P的变化,电池充电至20%后负极中形成Li-C化合物;电池充电时,正极LiCoO2中处于(000)位的Li原子优先脱离晶体点阵,随着正极材料脱锂量的增大,其晶格参数a减小,c增大,微应变ε也随之增加.LiCoO2在整个充电和放电过程中均未发生相变.最后,讨论了锂离子电池的导电机制.发现,充电时,锂离子的迁移从负极-电解液界面开始;放电时,其迁移从正极-电解液界面开始;在充放电过程中,正负极活性材料的嵌脱锂都有一个从活性材料颗粒表面到内层的过程.电池的充放电过程不完全可逆.