燃料电池:从电催化到关键材料

介绍了在燃料电池关键材料与电催化方面的一些研究进展,特别是理论计算与实验研究相结合对燃料电池催化剂构效关系和聚合物电解质的研究.主要内容包括1 nm Pt颗粒的构效关系;Pd催化活性的电子调控与形貌剪裁;以及使用非贵金属催化剂的碱性聚合物电解质燃料电池研究等.     

带电多孔二氧化硅纳米颗粒在硫醇/磷脂混合双层膜上的非特异性吸附

制备了表面带阴/阳离子的多孔二氧化硅纳米颗粒, 通过QCM-D研究了颗粒在不同pH值环境下与磷脂膜的非特异性吸附情况. 结果表明, NH₂-MSN 在4–8的pH值范围内与磷脂膜相互吸引, 而COOH-MSN由于与磷脂膜的电性始终保持一致而无法发生吸附现象. 本研究能够帮助理解和预测纳米颗粒与细胞膜间的相互作用, 为药物输运提供载体, 有助于多孔二氧化硅纳米颗粒在药物输运体系中的应用. 关键词： 多孔二氧化硅纳米颗粒 磷脂膜 非特异性吸附 QCM-D     

电沉积－退火工艺制备铜铟硒太阳能电池薄膜及表征

利用电沉积硒气氛下后续退火的工艺制备出了高结晶质量的铜铟硒薄膜．通过X射线衍射、扫描电子显微镜、拉曼光谱、紫外-可见-近红外光谱和阻抗谱技术对退火后的铜铟硒薄膜进行表征,结果表明530 oC硒化退火后的铜铟硒薄膜具有四方的黄铜矿晶体结构,晶粒尺寸达到微米量级,光学带隙为0.98 eV,经过KCN溶液去除表面高导电性的铜硒化合物后铜铟硒薄膜的载流子浓度在10¹⁶ cm^-3量级．利用硒化退火的铜铟硒薄膜作为光吸收层制备了结构为AZO/i-ZnO/CdS/CIS/Mo/glass的太阳能电池,在AM1.5光照条件下对其电流-电压特性测试后发现面积为0.2 cm²的电池可以达到0.96％的能量转换效率,并对限制电池效率的原因做出了初步的分析和讨论.     

大气二氧化硫检测反应室的光学特性研究

为了适应检测大气中低浓度二氧化硫的需要,提出两个物理模型来定量分析反应室的横截面半径和内壁吸光率对反应室信噪特征的影响,计算结果表明存在一个最佳的半径,为反应室的优化设计提供理论依据。     

菱形网格的行人疏散元胞自动机模型

利用改进的层次域元胞自动机模型,研究了正菱形网格空间中的行人疏散问题.这类网格可以避免行人贴近房间墙壁或障碍物,转移概率考虑了各种逃生受阻因素.数值仿真显示,出口处的行人分布与实验快照展示的行人分布基本相同,疏散时间和出口宽度呈线性关系,行人流率接近实验结果.     

图胞映射的一种改进方法

通过引入新的概念,提出了图胞映射动力系统中瞬态胞的新的分类方法,基于新的分类方法研究了动力系统中不变流形的胞映射逼近问题;并结合计算机的计算速度与内存特点,建立了完成上述压缩分类的有效算法.通过对典型算例Henon映射的应用分析,证实了该方法的有效性. 关键词： 图胞映射方法 不变流形 Henon映射     

非晶/微晶两相硅薄膜电池的计算机模拟

在对不同晶相比硅薄膜的实验研究的基础上，利用有效介质理论估算了这种两相材料的光吸 收系数、迁移率寿命乘积及带隙宽度等参量，计算机模拟了不同结晶比硅薄膜电池的伏安特 性及光谱响应；结果为随着本征层微晶成分的增多，电池的开路电压逐渐减小，短路电流逐 渐增大，本征层的最佳厚度逐渐增大，填充因子有降低的趋势，电池的效率随晶相比的增大 而减小. 电池的光谱响应曲线表明，随晶相比的增大电池的长波响应明显提高. 根据这些模 拟结果，分析讨论了在考虑Lambertian背反射的情况下，非晶/微晶叠层电池的底电池采用 晶相比为40％—50％的两相硅薄膜材料做本征层是最佳选择. 关键词： 两相硅薄膜 太阳能电池 计算机模拟     

利用电化学微分质谱在燃料电池的阴极研究碳载体的氧化

利用电化学微分质谱,在双薄层流动电解池中,通过检测二氧化碳产物的信号研究氧气与铂纳米粒子对碳载体氧化机理与动力学的影响．研究发现,碳载体可以在不同的电位区间内被氧化;氧气可以加速碳的氧化,在相同的电位下碳氧化生成二氧化碳产物的速率在氧气饱和溶液中是在氮气饱和溶液中的两倍;铂纳米粒子可以催化碳的氧化,在碳电极上,担载的铂纳米粒子可以大大降低碳氧化的过电势．讨论了铂与氧气促进碳氧化的机理．     

金刚石对顶砧原位电导率测量系统

 在金刚石对顶砧中进行原位高温高压电阻测量时,由于受到绝热层的限制,从而达不到理想的温度条件。采用普通的粉末绝热材料,会给电极的引入造成很大困难,而且不规则的电阻丝使电阻测量很难精确量化。利用溅射镀膜方法,在对顶砧的砧面上镀氧化铝膜作绝热层,溅射的金属钼膜作电极材料,成功地完成了高温高压条件下原位电阻的测量。利用此装置,测量了铁镁硅酸盐(Mg_0.875,Fe_0.125)₂SiO₄在高温高压环境下（31~35 GPa,1 500~3 400 K）的电导率,得到了样品的导电粒子激活能,发现其激活能随着压强的升高而增大,与低压低温（小于15 GPa,低于1 200 K）条件相比,其激活体积和激活能都明显减小。     

大面积染料敏化太阳电池的串联阻抗特性研究

在电子扩散微分方程的基础上,研究了染料敏化太阳电池光生电流和光生电压随光照强度不同的变化关系.提出敏化太阳电池串联阻抗功率损耗模型,理论模拟了大面积电池（有效面积>1 cm²）光电转换效率随多孔薄膜有效面积宽度变化的曲线、透明导电基底膜与银栅极的比接触电阻以及在不同入射光强下银栅极体电阻对大面积染料敏化太阳电池光伏性能的影响.结果表明透明导电基底膜的方块电阻和银栅极体电阻对大面积染料敏化太阳电池的性能有很大影响,而这种影响随光强的减弱逐渐减小. 关键词： 染料敏化 太阳电池 串联阻抗 光电转换效率