高容量超级电容器电极材料的设计与制备

超级电容器寿命长,安全性高,并可以实现快速充放电,是化学电源研究的热点之一。然而,超级电容器的能量密度较低限制了其更多的应用。因此,超级电容器领域的研究关注点在如何提高超级电容器的能量密度。其中,提高比容量是提高能量密度的一种有效途径。本文通过对电极材料和电解液的优化来研究制备得到高容量超级电容器的方法。电极材料的比表面积、孔道结构和导电性对其电化学性能有着直接的影响。一方面,通过优化电极材料的孔道结构和比表面积可以增加活性位点并提高电解液离子传导率,从而得到高比电容。另一方面,电极材料导电性的提高有利于提升其电子传导率从而得到较高的比容量。本文分别对碳材料和金属氧化物/氢氧化物的优化达到了增加双电层电容和赝电容的目的。不仅如此,还可以通过在电解液中增加氧化还原电对从而得到高比电容。这一方法为高容量超级电容器的制备提供了新的思路。     

基于室温离子液体的活化石墨烯粉末超级电容储能性能

室温离子液体(RTILs)具有电压窗口高等优点,被认为是实现超级电容高性能储能的绿色电解液。但是,离子液体的电导率低、粘度高,使得其储能性能不佳。本文探究了溶剂效应对离子液体超级电容储能性能的影响。以石墨烯粉末为活性材料,选取1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐为离子液体,通过添加乙腈溶剂配置了具有不同摩尔分数ρIL的电解液(从0.25到1.0)。结果表明,溶剂效应对超级电容性能的影响与电压扫描速率或电流密度密切相关。低扫描速率下,溶剂对储能基本没有影响,而高扫描速率下,添加溶剂可显著提升比电容(在ρIL=0.25时,增加~2倍)。这是由于溶剂削弱了离子-离子间交互作用,从而降低了电解液粘度(~29倍),内阻(~5.5倍)和介电弛豫时间(~6.3倍)。在ρIL=0.25时,超级电容最大能量和功率密度分别为65.2 Wh·kg~(-1)和18066.6 W·kg~(-1),显著优于近期文献报道结果。特别地,当工作温度提升到50°C时,其能量密度将达到85.5 Wh·kg~(-1),显著高于传统水系、有机电解液超级电容和铅酸电池,与镍金属氢化物和锂离子电池性能相当。     

介孔氧化镍的合成、表征和在电化学电容器中的应用

以十二烷基硫酸钠为模板剂, 采用尿素为沉淀剂, 用均匀沉淀法, 适当控制尿素的水解速度, 制备具有介孔结构的氢氧化镍胶体, 在不同温度下焙烧处理得到孔分布集中的氧化镍介孔分子筛. 结果表明, 在523 K下焙烧得到的氧化镍BET比表面达到477.7 m²•g^－1. 结构表征还显示, 介孔氧化镍的孔壁为多晶结构, 其孔结构形成机理应为准反胶束模板机理. 循环伏安法表明用NiO介孔分子筛制备的电极有很好的电容性能. 与浸渍法和阴极沉淀法制得的NiO相比, 这种介孔结构的NiO能够大量用来制作电化学电容器电极, 并且保持较高的比电容量和良好的电容性能.     

石墨烯膜在水处理中的应用

节约用水和保护水资源,实现水资源的可持续利用,对人类和社会有着极其重要的意义。 石墨烯以sp²杂化方式形成的单原子层二维晶体,具有独特的电学、机械、热学性质,同时还拥有大的比表面积以及低廉的制造成本,近年来引起了水处理领域研究者们的兴趣。 本文概述了石墨烯膜应用于水处理方面的研究进展,同时对其在水处理应用方面还存在的问题及应用前景做了评论和展望。     

石墨烯微超级电容的制备和光伏组件储能性能

采用滴注法制备了氧化石墨烯薄膜进行激光光刻,通过显微观察证实了还原态氧化石墨烯的生成,根据薄膜的方阻测试确定了最优的光刻参数。然后,在非晶硅组件电池的背面制备氧化石墨烯薄膜,光刻出平面叉指状电极。5个单节微超级电容的超薄电极进行串联,具有高工作电压,实现了对光伏电能的存储。结果表明该储能器件具有高循环稳定性,50次充放电循环的容量保持率为99.85%。该研究为设计制作用于光伏组件的一体化储能系统提供了新思路。     

THE SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF SOME POROUS CROSS—LINKED POLY （VINYLACETOPHENONE） RESINS AND THEIR CAPACITIES IN ADSORBING GYPENOSIDES

In search of a suitable adsorbent used for the enrichment and separation of natural saponins from an aqueous solution,a series of porous cross-linked poly (vinylaceto-phenone) resins I-Ⅸ were synthesized via the Friedel-Crafts acylation of styrene-divinyl-benzene copolymer beads.Their carbonyl contents were characterized by infrared spectra and elemental analysis.Their physical properties such as bulk densities,skeleton densities,and specific surface areas were also determined.The tests for the resins adsorption of gypenosides showed that only those resins with high carbonyl contents and large specific surface areas could favorably adsorb gypenosides from an aqueous solution with much higher capacities.     

利用电荷-电压李萨如图形法测量介质阻挡放电参量

采用电荷-电压李萨如图形法,设计了大气压介质阻挡放电参量测量实验装置.利用Matlab GUI编写了计算软件,可实现实验数据的快速处理.利用该装置测量了电源频率为4.5～9.0 kHz时介质等效电容、气隙等效电容和放电功率等参量,测量结果表明：电源频率为5.75 kHz时,介质等效电容最高;电源频率为5.5 kHz时,气隙等效电容最低;电源频率为5.0 kHz时,放电功率最高.     

一种新型的电容式角度位移测量仪

本文设计了一种新型的可以测量角度以及位移的变极板正对面积式的差动电容测量仪。其中电容部分是由四块内极板以及一块外极板按照一定的方式安装形成的。当测量仪进行角度位移测量时,待测物体带动外极板旋转平移,外极板与四块内极板所形成电容的电容值发生变化;之后利用差动电容测量电路对这一变化进行测量,进而得出测量电路输出与电容值变化的关系,从而得到角度和位移的变化量,实现角度和位移的测量。     

二氧化锰纳米束超级电容器电极材料制备及分析

由聚苯胺捆绑二氧化锰纳米束作为超级电容器的电极材料,具有良好的赝电容特性。聚苯胺良好的导电性影响二氧化锰纳米束的电化学性能,使其阻抗变小,稳定性增强。     

一种局部相含率测量方法

在局部电导探针和单丝电容探针的基础上,提出一种新型局部电容探针,用于测量两相流的局部相含率。静态研究表明,局部电容探针能够测量空气水两相流的局部相含率,测量结果不受导电相电导率变化的影响。从工业蒸馏水变化到饱和食盐水(NaCl的质量分数0～5%),局部电容探针输出结果没有明显变化。电极距离在0～30 mm的范围内变化,测量结果变化小于1%。动态实验表明,局部电容探针测量的两相流的局部相含率,能够很好反映流动过程(以弹状流为例),和实验观察结果完全一致。只需要设置简单的阈值大小,就可以得到相含率的大小。