一种铝-空气燃料电池能量重整技术的研究

为探究4 mol/L氢氧化钾电解液中不同锌离子浓度对铝-空气燃料电池负极自腐蚀的影响，提高其放电性能，采用6061铝合金作为负极，氧化锌作为电解液添加剂，进行了析氢失重分析. 利用网包负极结构完成了能量的重新整合，并测试了电池的放电性能. 结果表明:当4 mol/L氢氧化钾电解液中含0.3 mol/L锌离子时，6061铝合金的抑氢效率最高，约为64.364%. 在该电解液下，使用网包负极结构的燃料电池以20 mA/cm2电流密度放电时的电极效率和比容量最高，分别约为41.633%和1240.665 A·h/kg，较优化前提升了64.440%. 燃料因腐蚀耗散的能量被存储于其表面的沉积锌中，并在负极网的辅助下转化成电能，达到了能量重整的目的，使电池性能得到了显著提升.      

空气扩散电极的结构对扣式锌空气电池性能的影响

为了研究空气扩散电极的结构对扣式锌空气电池性能的影响,采用辊压法制作了单层膜、三层膜和两种不同结构的双层膜分别作为扣式锌空气电池的空气电极;测试了空气电极的透气性、极化曲线;并测试了用各种膜电极制作的扣式锌空气电池的放电性能.研究结果表明,单层膜空气电极的透气性能最好,在相同的极化电位下的极化电流密度最大;三层膜空气电极防漏液性能相对最好;催化层与透气层直接接触的双层膜电极由于具有较好的透气性、放电电流密度较高、防漏性能好并延长了电极使用寿命,因而由其装配所得的扣式锌空气电池具有最长的放电时间和最高的平均工作电压.     

环保新能源——锌-空气电池

机械式锌-空气电池是属一次电池。它是以空气中的氧(O_2)当作阴极活性物,锌(Zn)当作阳极活性物的电池。氧本身不能直接作为电极,必须先溶解在电解液(KOH)中,借扩散机制然后吸附在多孔性碳电极表面上,在碳电极表面发生电化学反应,产生电流,氧气的消耗则来自空气中的氧气,因此,     

一种金属复合氧化物为催化剂的空气电极的研究

以一种金属复合氧化物为催化剂,以活性炭为载体,制备了空气电极.采用三电极体系测试了空气电极的阴极稳态极化曲线和200 mA/cm2电流密度下连续放电曲线.结果表明,在ω(NaOH)=30%的溶液、300 mA/cm2电流密度下,氧还原的过电位仅0.180 V;200 mA/cm2的电流密度下放电,寿命可长达6 000多小时.用此种空气电极作为阴极,可以大幅度提高锌-空气电池和铝-空气电池的电压.     

一种微型锌/空气电池的开发

针对微型自治系统的应用要求,提出了一种具有层状锌电极/碱性电解液/空气阴极结构的微型平板锌空气电池.设计了一种具有高密度微小柱体结构的三维锌电极来获得高空隙率,从而提供最佳的性能.针对所开发的微型电池,根据锌在电解液中的电化学反应原理和电池中的传质过程,综合考虑了质量和电荷守恒定律、液相中的欧姆定律、固相中的电流传输(Buter-Volmer方程),以及锌分解的析出/分解速率和动力学速率,建立了理论模型,在此基础上模拟并讨论了微型电池的性能.采用四掩模工艺制造了原型微型电池.初步试验结果表明,这种微型电池能够提供的最大功率为5 mW,在2 h内可以稳定提供的平均功率为100ìW.尽管这种微型电池的制造工艺仍然有待进一步优化,但是初步的试验结果已经表明,电池的结构设计和计算机建模结果是令人满意的,这种锌空气电池的概念用于微型自治系统是可行的.     

一种简易的铝空气电池制作及其性能探究

为了探究铝空气电池的相关性能,设计了一种由电极和电解液组成的铝空气电池,并对影响电池性能的电解液pH值、电解液物质的量浓度及电池的层数进行了分析.结果表明:铝空气电池在电解液为碱性的条件下,物质的量浓度为4 mol/L时,开路电压及短路电流最大.     

聚合物膜对锌空气电池空气扩散电极性能的影响

为了研究聚合物膜对空气扩散电极性能的影响，采用辊压法制备出空气扩散电极，并将选用的两种聚合物溶液涂覆于空气扩散电极的透气层，测试了空气扩散电极对氧气和水蒸气的选择性、吸水和失水性能以及用各种空气电极制作的锌空气电池的放电性能．研究结果表明，涂覆聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液的空气扩散电极对氧气和水蒸气的分离系数达到2.11；由涂覆一层聚二甲基硅氧烷膜透气层制成的空气扩散电极所装配的AA型锌空气电池不论在干燥环境和在潮湿环境中，都大大提高了电池的放电容量，锌电极的利用率明显提高．     

碱性介质中空气电极性能改进的研究

考察了在空气电极的催化层中添加稀土氧化物La2O3对催化剂存在形态、空气电极性能的影响;并在碱性介质中以锌为负极组成碱性一次锌-空电池,考察了电池的放电性能.实验结果表明,La2O3作为空气层的添加剂可以提高催化剂对氧气还原的催化活性.在碱性介质中,La2O3是对空气电极具有较理想的助催化效果的添加剂.     

碱性锌氧燃料电池性能的实验研究

对以KOH溶液为电解液的碱性锌氧燃料电池进行了实验研究,探究了电解液中KOH的质量分数和电解液的用量（液面高度）对电池放电特性的影响．实验发现,用40ml质量分数为40％左右的KOH电解液最有利于延长电池的放电时间,改善电池的性能．     

琼脂对凝胶电解质镁空气电池性能的影响

针对液体电解液安全性低和可塑性低的问题,把不同质量分数的琼脂加入到氯化钠水溶液中制作环保型琼脂凝胶电解质,作为镁空气电池的电解液。通过傅里叶变换红外光谱、离子电导率、腐蚀和电流放电,研究了电池电化学性能。研究结果表明:2.0%琼脂的琼脂凝胶电解质性能最好,其离子电导率为6.952×10~(-2) S·cm~(-1)。组装成电池的放电电压为1.3～1.4 V、电池容量为1.292×10~3 mAh·g~(-1)、能量密度为1.710×10~3 Wh·kg~(-1)。     

锌–空气电池抑制阳极钝化的研究进展

锌–空气电池凭借其高能量密度、电极材料资源丰富、生产成本低、储存寿命长、绿色环保无污染等优点而被广泛研究，但由于锌阳极在循环过程中存在锌枝晶生长、钝化等问题，导致锌–空气电池的实际能量密度低于理论容量密度，严重制约了其发展与应用。本文根据锌–空气电池的锌阳极工作原理和钝化机理，从电解液优化、锌阳极结构设计和表面改性等方面分析提出解决锌阳极钝化的措施，并提出了关于这些问题未来的研究方向，最后对锌–空气电池的未来发展做出展望。     

原电池型氧传感器的研制

研究原电池型氧传感器的原理、结构和性能，对传感器所用电极、电解质的性质和浓度进行了选择，以可极化金属为阴极，以不可极化金属为阳极，并对不同膜覆盖下的传感器进行了性能测试。运用催化和电化学原理研究了氧传感器的作用机制，分别对不同电解质溶液、不同氧浓度和不同温度下氧还原的极化曲线进行研究，得到了有关氧催化还原电极过程动力学的参数，进而对这些参数进行推断分析，可以得到在酸性溶液中，低电流密度区和高电流密度区氧还原反应的速率方程。     

质子交换膜燃料电池阴极扩散特性的数值分析

针对交指型质子交换膜燃料电池阴极,采用通用Darcy定律来描述多孔介质内的流体流动,建立一个二维的稳态的多组分的传输模型.通过求解模型,得到电极内的压力、速度、质量分数分布,并讨论进、出口之间压差、电极厚度和电极肋条宽度的改变对电池性能的影响.结果表明:随着进、出口之间压差的增加,电流密度是增大的,但是增大的幅度是逐渐降低的;电极厚度存在一个最优值,该值依赖于电极结构和气体分配器的设计参数;采用窄的电极肋条有利于提高电池的性能.     

Pt-SnO2/C电催化剂异型直接乙醇燃料电池的性能

以掺杂石墨粉的中间相碳微球(MCMB/G)烧结管为阴极支撑体,采用浸涂工艺分别制备了扩散层和催化层,通过在其外表面包裹Nafion 117膜制得管状异型阴极并组装成异型直接乙醇燃料电池,采用水热乙二醇制备了适用于直接乙醇燃料电池的阳极电催化剂,并通过XRD,TEM和EDS等技术对其进行了表征.采用线性循环伏安曲线、交流阻抗等测试手段,对Pt-SnO2/C电催化剂异型直接乙醇燃料电池进行了性能测试,并考察了温度、氧气流量等对电池极化性能的影响.结果表明:异型电池阻抗大于传统的平板电池,但其活化后电池阻抗明显下降;较高的氧气流量和较高的工作温度有利于提高电池性能;60℃条件下,Pt-SnO2/C电催化剂异型直接乙醇燃料电池功率密度达到8.5 mW·cm-2.     

(La,Sr)(Co,Fe)O_3与(La,Sr)MnO_3阴极材料的表征与性能

采用氨水沉淀法分别制备La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)与La0.8Sr0.2MnO3-δ(LSM)两种阴极材料,并用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和比表面积(BET)对所制备材料的结构、晶粒大小、形貌及比表面积进行表征.结果表明,LSCF和LSM前驱体分别在900℃和1200℃煅烧5h后产物均形成单一正交的钙钛矿结构,但LSCF具有较小的粒径和较大的比表面积.电化学性能测试结果表明,LSCF阴极比LSM阴极的过电位低,且LSCF为阴极单电池的输出功率较高.     

MoSi_2对二硼化钛惰性阴极材料性能的影响

用冷压烧结法制造了二硼化钛惰性阴极,研究了ＭｏＳｉ２对二硼化钛惰性阴极烧结性能的影响,得到致密的ＴｉＢ２基惰性阴极试样·在电解实验后,通过对二硼化钛阴极的表面和剖面的电子显微分析,发现铝液对此种惰性阴极的湿润性好于电解质对惰性阴极的湿润性,避免了电解质与阴极表面的直接接触·发现惰性阴极的腐蚀为电解质对阴极晶界的腐蚀·测得腐蚀速度为２－５３ｍｍ／ａ,证明其耐蚀性能良好     

Development and Experimental Research of kW—scale Molten Carbonate Fuel Cells

A kW-scale moten carbonate fuel cells stack was developed and 800-hours‘ operating test and performance experimental research had been done.Utilizing domestic materials completely,we developed NiO cathode and Ni-Al aonde with the active area of 336cm^2 and γ-LiAlO2 electrolyte tile and bipolar plate with the area of 900cm^2,The stack was composed of thirth cells,with 62% Li2CO3 38% K2CO3 as its electrolyte,During the 800hours continuous operating,the performance of the stack was stable.With 99.7%(mole fraction)H2 as fuel and O2 from air as oxidant,the average operating voltage of a cell was about 0.72V.The maximal current density attained to 165mA/cm^2.and the maximal output power attained to 1080Watt.The whole perfomance of the stack approached to the international level in the early 90‘s ,This paper gives the main works and experimants results.     

300kA铝电解槽阴极破损机理研究

研究了300 kA大型铝电解预焙槽的阴极破损机理,电解槽停止运行后通过干法剖炉,现场取样分析与观测,研究阴极炭块破损现象,阴极炭块发生断裂、漏眼,表面存在腐蚀坑.由钠渗透、阴极生成碳化铝、电毛细现象、铝和电解质等向阴极炭块缝隙渗透是造成阴极膨胀开裂的原因.分析了影响槽寿命的因素,认为提高阴极质量,加强电解槽启动初期管理,并通过采用石墨化阴极等新材料新技术,不但可降低炉底压降,形成完好的炉帮,而且有效地提高槽寿命.