高效传质与电子转移的全纳米线光催化燃料电池自驱动净水同步产氢

分别以三维分级碳布基底上组装的TiO₂纳米线阵列和铂化的硅纳米线阵列作为光阳极和光阴极,构建了具有高效传质和电子转移特征的全纳米线光催化燃料电池。在光照作用下,光阳极微流道内的光生空穴能有效氧化降解有害污染物,这同时增强了光电子还原水产氢的活性。与传统的平面式光电极相比,全纳米线光催化燃料电池在不需要外部偏压条件下即可高效降解模拟印染废水和同步生成氢气新能源。     

高效传质与电子转移的全纳米线光催化燃料电池自驱动净水同步产氢

分别以三维分级碳布基底上组装的TiO₂纳米线阵列和铂化的硅纳米线阵列作为光阳极和光阴极,构建了具有高效传质和电子转移特征的全纳米线光催化燃料电池。在光照作用下,光阳极微流道内的光生空穴能有效氧化降解有害污染物,这同时增强了光电子还原水产氢的活性。与传统的平面式光电极相比,全纳米线光催化燃料电池在不需要外部偏压条件下即可高效降解模拟印染废水和同步生成氢气新能源。     

再生燃料电池的研究与应用

与传统二次电池（铅酸蓄电池、锂电池）相比,再生燃料电池在储能时间、能量密度、使用寿命和环境保护方面占有优势,可广泛应用于航天、军事领域和现场蓄能系统。本文介绍了再生燃料电池的原理、分类和应用情况,详细阐述了再生燃料电池双效电极和双效电极催化剂的制备方法以及水热管理的研究进展,指出再生燃料电池的不足之处并进行了展望。     

电助光催化技术研究进展

电助光催化技术是一种通过外加电场提高光催化技术处理效率的光电联合技术.本文对电助光催化技术的基本原理、反应器类型、影响因素、能量效率及应用方向的研究进展进行了综述,并对今后研究工作的重点提出一些建议.     

直接甲醇燃料电池催化活性层的优化

本文考察了直接甲醇燃料电池 (DMFC)不同催化剂载量的膜电极性能 .对催化剂层中Nafion含量进行优化 ,研究了Nafion含量对电池的阻抗的影响 .实验发现 :DMFC适宜的阳极Pt_Ru/C载量为Pt 4mg/cm2 、Nafion质量百分含量为 2 1.4 % ;高电流密度下 ,阴极Pt/C载量为Pt4mg/cm2 、Nafion质量百分含量为 2 1.4 %时 ,有较好的放电性能 ,继续增加Nafion含量 ,阴极的欧姆极化和浓差极化增大 ,电池性能下降     

基于水溶性多金属氧酸盐的光催化燃料电池

以水溶性多金属氧酸盐作为光催化剂和电子载体构建了一种新型光催化燃料电池.该光催化燃料电池发生燃料的均相光催化降解反应,可实现在无光照情况下的持续放电.使用生物柴油副产物甘油作为燃料时,该光催化燃料电池的输出功率达0.24 m W/cm~2.在持续光照条件下,电池可长时间运转近50 h,电流稳定在0.75 m A/cm~2以上.甘油在电池中可持续循环放电,根据实际的反应程度可被转化为醛和酸,进一步氧化得到COx.对多种有机燃料的应用表明该光催化燃料电池具有广泛的适用性.     

质子交换膜燃料电池的研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种高效节能、工作稳定、环境友好的理想发电装置.质子交换膜是PEMFC的核心组成,是一种选择透过性膜,主要起传导质子,分隔氧化剂与还原剂的作用.PEMFC用电催化剂有铂系和非铂系电催化剂,提高铂的利用率和开发非铂系催化剂是今后催化剂研究的主要方向.文中对电极的制备技术和电池的水管理、热管理方法也作了简要介绍.     

石墨炔界面:从微观到宏观电极优化策略

石墨炔是新兴的二维碳同素异形体,其独特的结构和性质已经为绿色能源、绿色化学、生物医药、智能电子等领域带来诸多原创的理念.在电化学能源领域,石墨块已经逐渐发展成为该领域中具有巨大发展潜力的关键材料之一,为解决电化学能源领域的诸多关键问题提供了新的思路.本文系统总结了利用石墨炔优异本征性质,解决目前电化学能源器件的瓶颈问题...     

抗生素废水中的光催化:污染物降解和产氢综述（英文）

近些年来,关于抗生素药物的研究越来越多.在1998-2018的20年间,共计发表了超过5000篇关于抗生素废水处理的研究论文.其中,由于绿色环境友好型的特点,光催化降解抗生素废水成为一个新的研究热点而备受关注.本文总结了近些年来的光催化技术在抗生素废水中应用的研究进展,包括抗生素废水的降解以及转化抗生素废水产氢.对于常用的催化剂材料体系也同样进行了讨论.所涉及到的抗生素主要包含了四种常见的种类,分别是四环素类,磺胺类,β-内酰胺类以及喹诺酮类抗生素.此外,本文还列出了光催化在抗生素废水中的未来发展与挑战的前景,特别是在光催化转化抗生素废水制氢方面.在光催化氧化去除抗生素的研究中,早期的催化剂体系以TiO₂基氧化物体系为主.然而,随着研究的深入, TiO₂基催化剂材料一般只能响应紫外光,将极大限制其在未来的工业化应用中.人们致力于开发新的可响应可见光甚至远红外光的材料体系.而硫化物以及氮化物基材料可以满足在可见光实现光催化抗生素废水的降解.然而,由于这两类催化剂材料的价带位置过高,氧化能力不足,在可见光下的降解效果也有限.铋系材料则同时可以解决...     

聚合物电解质膜燃料电池薄电极制备技术的研究

为降低聚合物电解质膜燃料电池 (PEMFC)电极中铂的载量 ,本文建立一种新的薄电极制备技术 (TEFT) ,制备了表面平滑、颗粒分布均匀的低铂载量电极 .结果表明当电极的铂载量为 1mg/cm2 ,用Nafion 117膜作电解质时 ,电池的最大功率密度达 0 30W·cm-2 .系统地考察了阴极中不同PTFE和Nafion含量对PEMFC性能的影响 .     

Using 3D Composite Electrode Materials for Electricity Generation from Swine Wastewater in a Dual‐Chamber Microbial Fuel Cells

Swine wastewater has a high concentration of organic matter, suspended solids, and higher ammonia nitrogen, odor, complex polluting ingredients, and large emissions. A two‐chambered cubic microbial fuel cell (MFC) was used to evaluate the effect of a novel three‐dimensional (3D ) electrode made of 3D iron composites and 3D stainless composites on the electricity generation. Swine wastewater with a total chemical oxygen demand (TCOD ) of 3688 ± 300 mg/L was used as the feedstock in the anode chamber. The MFC reactor was incubated with an initial pH of 7.0 in an air shaker with a temperature of ~35°C and 100 rpm in the fed‐batch mode. A fixed external resistance (R ) of 100 Ω was connected between the electrodes, and the closed‐circuit potentials of the MFCs were recorded every 5 min. The results showed that using an iron–carbon fiber composite 3D electrode resulted in a peak electricity generation of 321 mV on the first 2 days and maintained a stable voltage of 163 mV during the second to sixth days. The COD removal efficiency could reach 75%. Using a stainless–carbon fiber 3D electrode could generate a peak voltage of only 29.5 mV and a stable voltage of 15.2 mV with a COD removal efficiency of 54%.     

燃料电池反应器在化学品与电能共生中应用

燃料电池作为能源转换装置能够高效地将化学能转化为电能,随着技术的发展人们将其作为反应器来完成高附加值的化学品的合成,同时产生一定的电能. 燃料电池反应器因具有反应条件温和、反应过程可控、产物选择性高、能源利用效率高等特点,而被广泛地应用于医药中间体的制备、气体分离、水处理等多个领域. 本文首先按照反应器中阴阳极区域发生反应的类型进行分类,介绍燃料电池反应器在化学品与电能联产中的研究现状和研究进展. 随后描述了燃料电池反应器中存在的问题,并依照催化剂、反应过程等方向对解决方案进行探讨. 最后,对几种新型燃料电池反应器的研究进行了简要的介绍并对其发展做出了展望.     

微生物燃料电池处理餐饮废水及同步发电性能研究

针对食堂餐饮废水,建立微生物燃料电池实验系统,研究微生物燃料电池废水处理与同步发电性能。首先使用Fe(NO3)3溶液作为阴极电解液进行实验,证明餐饮废水生物降解及产电的可行性;分别采用NaCl溶液和K3[Fe(CN)6]溶液作为阴极电解液进行对比实验,研究不同运行环境下微生物燃料电池的发电性能和污水净化效果。结果表明,采用NaCl溶液和K3[Fe(CN)6]溶液作为阴极电解液时的COD去除率分别是30%和22%左右,平均电流密度分别为5.6和5.2mA/m2。在污水稀释比为2∶1、NaCl电解液浓度为0.4mol/L的情况下,微生物燃料电池系统的发电性能和净水效果达到最佳状态,稳态电流密度为8.8mA/m2,COD去除率为33.3%。     

Anode Catalysts for Direct Hydrazine Fuel Cells: From Laboratory Test to an Electric Vehicle

Novel highly active electrocatalysts for hydrazine hydrate fuel cell application were developed, synthesized and integrated into an operation vehicle prototype. The materials show in both rotating disc electrode (RDE) and membrane electrode assembly (MEA) tests the world highest activity with peak current density of 16 000 A g^?1 (RDE) and 450 mW cm^?2 operated in air (MEA).