纳米碳管储能的化学原理与储存容量研究

通过在大温度、压力范围内系统地测定氢在纳米碳管粉末与压片上的吸附等温线和对所得等温线的理论分析,计算出吸附热,并用超临界气体的吸附模型充分地描述了氢在纳米碳管上的吸附行为,证明纳米碳管储氢的原理是超临界吸附;比表面积和储气温度控制着储气容量.甲烷在干纳米碳管上的吸附机理与氢气相同,但在湿纳米碳管中的存储机理在于甲烷水合物的生成,因此孔容控制储气容量.单位质量多壁管的湿储容量是干储容量的5.1倍 ,单壁管可能产生更大的增强存储作用.     

尼龙-1010结晶结构

用WAXD方法测定了Nylon-1010为三斜晶系结晶结构;α=4.9(?),b=5.4(?),c=27.8(?),α=49°,β=77°,γ=63.5°,每个聚合物单胞含有一个重复单元,空间群为P(?)。模压试样用Ruland方法分析结晶度为60％。以上。电子密度相关函数法分析了SAXS现象,求得了Nylon-1010结晶片层厚度、过渡层厚度、长周期、比内表面及电子密度差。     

电化学双电层电容器电极材料——豌豆荚基活性炭的制备与表征

以豌豆荚为碳源、ZnCl₂或KOH为活化剂制备了活性炭, 并用作双电层电容器的电极材料. 采用比表面及孔隙度分析仪表征了豌豆荚基活性炭的孔结构. 通过KOH或ZnCl₂活化后, 活性炭比表面积从1.69 m²·g^-1增大到2237或621 m²·g^-1. 采用循环伏安法和恒流充放电测试技术表征了豌豆荚基活性炭的电化学特性. 结果表明: 在6 mol·L^-1 KOH溶液中经KOH活化处理的活性炭的质量比电容高达297.5 F·g^-1, 并具有良好的充放电稳定性, 在5 A·g^-1的高电流密度下循环充放电500次后, 质量比电容仅衰减8.6%.     

pH响应性P(MMA-co-MAA-co-HEMA)微凝胶的制备及其性能

利用预乳化乳液法制备了不同单体配比的聚(甲基丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸-co-甲基丙烯酸羟乙酯)(P(MMA-co-MAA-co-HEMA))微凝胶分散液;采用透射电子显微镜、动态光散射仪研究了微凝胶的微观形态、粒径大小及其溶胀率;利用试管倒转法对微凝胶分散液的凝胶化相转变行为进行了研究,借助椎板流变仪考察了所形成胶态凝胶的储能模量与单体配比、微凝胶分散液浓度和温度的关系.结果表明,所制备的微凝胶的数均粒径为90 nm左右,当MMA与MAA的投料质量不变时,随着HEMA含量的增加,分散液凝胶化所需的临界最小浓度增大,临界最大pH值减小,胶态凝胶的储能模量增加.当保持单体MMA与HEMA的投料质量不变时,随着单体MAA投料质量的增多,微凝胶的数均粒径和溶胀率增大,胶态凝胶的储能模量先升高后降低;当MAA占单体总摩尔数的25%时,浓度为15 wt%的微凝胶分散液在扫描频率为100 rad/s时,胶态凝胶的储能模量最高可达2×104Pa.这类微凝胶分散液在组织工程支架材料方面有潜在的应用价值.     

胶体离子超容电池体系中的尺度与反应

寻求兼具高能量密度和高功率密度的储能器件是电化学储能领域一直以来的发展目标,也是应对全球能源危机发展可再生能源的有效举措.胶体离子超容电池体系基于电极材料水平上的创新,将电池的高能量密度和超级电容器的高功率密度及长循环寿命集结于一体,是极具发展前景的一种新型储能体系.胶体离子超容电池体系的优异电化学性能源于其活性物质的多尺度与反应特性,这要求从微观上的化学尺度到宏观上的器件系统尺度对整个电化学单元实现多尺度调控以及复杂的原位耦合反应设计.在前期工作的基础上,从尺度和反应两个重要方面重新审视胶体离子超容电池体系产生优异电化学性能的本质.     

三氧化钼——一种新型有机系钠离子储能器件负极材料

由于锂资源短缺,我们尝试使用三氧化钼作为钠离子储能装置负极材料。通过一种简单的方法合成了三氧化钼,使用XRD、SEM和TEM等测试手段对其物性进行了表征。利用三氧化钼作为有机系钠离子储能器件的负极材料,通过循环伏安和恒流充放电测试探讨了负极材料的储钠机理。以三氧化钼(MoO3)作为负极材料,活性炭(AC)和石墨(graphite)作为正极材料,组装成新型的电化学储能器件,研究了两种器件在1mol/L NaPF6的碳酸丙烯酯(PC)中的电化学性能。两种器件的电压范围分别为0~3.2V和0~3.5V,能量密度最高可分别达到31.6和53 Wh/kg,长循环性能远远优于AC/AC对称电容器。此种储能装置有望成为锂离子电池的一个很好的替代。     

镧掺杂锡酸钡/多壁碳纳米管改性隔膜的制备及其在锂硫电池中的应用

通过将共沉淀法制备的钙钛矿型氧化物镧掺杂锡酸钡(LBSO)与多壁碳纳米管(MCNT)混合均匀,制成浆料,并利用刮涂法将其涂布在商业隔膜Celgard 2500(PP)表面构筑阻挡层,获得改性隔膜(LBSO/MCNT/PP)。基于该改性隔膜的锂硫电池在0.1C下具有高达1 433 mAh·g^-1的初始放电比容量,1C时300次循环后每圈容量衰减率为0.114%;当电流密度提高到3C时,仍具有764 mAh·g^-1的放电比容量,表现出优良的倍率性能和循环稳定性,这主要是由于该阻挡层能够有效抑制多硫化物的穿梭。     

表面增强拉曼光谱原位捕获Pt-NiO界面水煤气变换反应中的碳酸盐中间物种（英文）

水煤气变换反应(WGSR)是制备高纯氢的重要反应之一,一直是人们的研究热点.以Pt为代表的贵金属催化剂,在低温条件下表现出优异的WGSR活性.其中, Pt可还原性氧化物界面往往被认为是水煤气变换反应最高效的活性位点.然而,由于缺乏直接的光谱证据,该界面处的水煤气变换反应分子机理仍然存在争议.本文通过制备具有三元核壳结构的Au@Pt@NiO纳米结构,在具有高表面增强拉曼效应的Au纳米颗粒表面构建了丰富的Pt-NiO界面,成功实现了Pt-NiO界面处WGSR过程及其关键中间物种的原位表面增强拉曼光谱(SERS)研究.通过控制镍前驱体的量,结合透射电镜和元素面扫描表征,制备了一系列具有不同NiO壳层厚度的Au@Pt@NiO纳米结构.以CO作为探针分子,利用原位SERS表征,当镍前驱体添加量为0.05 mL时,可以同时得到Pt-C以及Ni-O的拉曼信号,说明此时NiO是以岛状形式沉积于Au@Pt表面,从而构筑出丰富的Pt-NiO界面.原位SERS测试结果表明,当将此Au@Pt@NiO纳米粒子置于WGSR气氛时,随着反应温度的升高,在1065 cm-1处出现了碳酸根物种的拉曼信号.而当将Au@P...     

常温干燥法制备纳米炭粉

以煤焦油沥青为原料,浓硫酸和浓硝酸为氧化剂,利用溶胶-凝胶方法制备水性中间相沥青.将水性中间相沥青溶解于氨水中得到水相炭基凝胶,经过乙醇与水交换后进行常温干燥和热处理制备纳米炭粉.利用FT-IR光谱、TG、XRD和TEM等分析手段对水性中间相沥青、纳米炭原粉以及纳米炭粉进行了表征.结果表明:采用常温干燥方法制备纳米炭粉是可行的,制得的纳米炭粉粒度均匀、规则,形状近似于球形,平均粒径为20 nm左右,其炭结构为无序的乱层石墨结构.在沥青与混酸氧化过程中,主要发生硝化、氧化、磺化反应;纳米炭原粉的热解过程分为脱醇脱水、预热解、强烈热分解和结构重排等四个阶段.     

低压直流微电网母线电压控制仿真研究

为了改良直流母线电压并优化储能系统的性能,提出了一种基于混合储能系统的母线电压控制策略.在此基础上设计一种基于二阶低通滤波器原理的功率分配方法,合理配置储能系统功率.搭建混合储能系统模型,并对该模型进行Matlab仿真,分析了直流微电网混合储能系统在负荷突变情况下的运行特性,仿真结果表明该控制策略能快速控制直流侧母线电...