不同空气阴极表面结构之锌-空气燃料电池性能

本论文主要针对锌-空气燃料电池之空气阴极表面结构进行改善.锌-空气燃料电池主要以氢氧化钾为电解液,利用不同空气电极表面结构进行空气阴极性能与寿命研究.实验中进行了开回路电压性能测试与定电流放电测试,并讨论其两者电压-电流性能及功率密度差异,比较不同表面结构阴极的对电解液的抗蚀能力,针对放电完的电池电极进行材料分析.由实验结果得知,如此类似保护膜功用之电极表面结构在电池反应时,能够减少电解液本身以及阳极金属氧化物对空气电极表面的影响,提供较长时间稳定电流输出,大大地提升锌-空气燃料电池空气电极之使用寿命.     

土壤中宏电池对X70钢腐蚀作用的研究

摘要：利用失重法、电化学阻抗测试技术等方法,研究了X70钢在土壤中的宏电池腐蚀行为。试验结果表明,宏电池粘土中 阳极的腐蚀速率为自然腐蚀速率的307倍。在宏电池阴阳极面积比15∶1情况下,粘土中宏电池阳极的腐蚀速率为阴阳极面积比1∶1时的210倍。随着实验时间的增加,粘土中X70钢自然腐蚀速率逐渐减 小,而宏电池阳极的腐蚀速率一直保持着相当高的腐蚀速率。     

金属氢化物电极和金属氢化物／镍电池的电化学阻抗谱

用电化学阻抗谱（EIS）方法,对金属氢化物（MH）电极和两种商品化金属氢化物／镍（MH／Ni)电池性能进行了研究,通过建立等效电路模型分析了MH电极的电化学阻抗谱,结果表明,在不同放电深度和充放电循环时,电极的欧姆阻抗,反应电阻和界面电容等呈规律地变化,并与电极性能的变化相一致,欧姆阻抗和由制备工艺带来的电极反应性能折差别,是引起两种商品化MH／Ni电池电化学充放电性能差别的主要原因,也说明EIS可用于检测MH电极的荷电状态和反应性能,并可作为在线无损伤MH／Ni电池性能测试技术。     

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。     

质子交换膜燃料电池停机后吹扫仿真

基于单电池内部水相变和传递的机理建立了燃料电池一维吹扫水传递模型,研究了空气同时吹扫阴阳极方法中电池温度、吹扫气体流量对吹扫的影响,并且对比了氢气和氧气分别作为阳极吹扫气体对吹扫效果的影响.仿真结果表明:吹扫初始时刻存在水从阴极到阳极的反扩散现象;电池温度对吹扫的影响程度大于流量对吹扫的影响程度,并且温度越高,膜含水量减少越快;空气吹扫阳极气体既节能又省时.     

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.     

运行条件对阳极支撑型固体氧化物燃料电池性能退化和阳极微观结构演变的影响

固体氧化物燃料电池(SOFCs)是一种清洁高效的发电技术，在分布式发电站、家庭热电联供以及电动汽车领域具有广阔的应用前景。然而SOFCs性能的快速衰减导致运行寿命缩短，阻碍了其商业化进程。本文旨在研究运行条件对SOFCs性能衰减和阳极微观结构演变的影响规律，给电池性能和稳定性的优化提供理论指导。本文研究了不同运行温度、放电电流密度、运行时间对电池端电压、极化阻抗以及微观结构的影响，解析了阳极微观结构演变规律。研究结果表明，电池放电初期会经历一个快速的衰减期，然后达到稳定状态。大电流密度放电会增加阳极的极化，从而加剧电池初期的衰减率。通过电池阻抗的解析发现初期衰减主要来自于阳极极化电阻的增加。通过阳极微观结构解析，发现阳极与电解质界面活性区域中的Ni催化剂的流失是导致电池运行初期性能下降的主要原因。经过初期快速衰减后，电池性能趋于稳定，在恒流放电工况下运行3000 h，极化电阻增长率仅为0.17%/kh。通过阳极微观结构的三维重构解析可知，在经历初期快速衰减后，电池阳极微观结构的变化较小，电池稳定性较好。未来的研究重点将聚焦在提高电池在复杂工况下的耐久性，并通过调控阳极组成和微观结构抑制电池性能的快速退化。     

碱性锌系列二次电池中无汞多孔锌电极

研究添加少量Bi_2O_3、乙炔黑(AB)对多孔锌电极在碱性溶液中的阳极行为,电结晶形态及自放电速率的影响,得出采用复合添加剂对改善锌电极的性能具有显著的效果,在电流密度为100～400mA/cm~2下,放电性能优于含HgO锌电极,且适于在强电流密度放电,同时,用微电极技术研究,发现添加Bi_2O_3可提高成核速率,改变沉积形态,实验表明,添加Bi_2O_3可减少电极的变形,提高循环寿命;能有效地减缓电极的钝化,防止单电池的反极现象并可抑制因添加AB而引起析氢速率加快的作用。因此,对二次电池特别储备电池具有明显优点和实用价值。     

阴阳极同时作用电化学法降解水中甲基橙

目的研究阴阳极共同作用电化学法的最优电极组合,确定在最优电极下处理水中甲基橙的工艺条件.方法在自制电化学反应器中,通过阴阳极同时作用电化学法降解水中甲基橙的试验,分析Fe3+浓度、Cl-浓度、电流密度各因素对甲基橙脱色率的影响,并通过紫外-可见光谱对反应产物进行定性分析.结果阳极采用钛基铱涂层化学稳定性好、催化性能高、电极电位高;阴极采用钛板具有很高的析氢过电位.当Fe3+浓度为1 mmol/L、Cl-浓度为11 mmol/L、电流密度为7.5 m A/cm2时,甲基橙的脱色率可达90%以上.结论阴阳极同时作用电化学法降解水中甲基橙能很好地脱色,其分子中偶氮结构的n-π*和苯环共轭体系的π-π*结构均遭到了破坏;阴阳极同时作用电化学法处理甲基橙的效果较好.     

用EIS研究PEMFC膜电极的运行条件对其性能的影响

在质子交换膜燃料电池（PEMFC）中，采用电化学阻抗谱（EIS）研究了膜电极（MEA）的一些运行条件对其工作性能的影响，并探讨了其作用机理．通过测量数据的解析和等效电路的数学模拟，得到了与MEA结构关联的电极诸参数随电池温度和反应气体压力的变化规律．研究表明，MEA的氧电极的电化学反应电阻随电池温度的升高显著减小，氧电极的双电层电容随电池温度的升高有所增加，表明电极有效面积得以增加，有利于MEA工作性能的提高．     

电解液添加剂对镜电极性能的影响

通过循环伏安法和Zn-Ni实验电池的实效放电，研究了有机物质DE作为电解液添加剂对锌电极充放电性能的影响。实验表明，DE通过在电极上的吸附，可减少锌电极的变形，提高锌电极的循环寿命。在Zn-Ni电池中可减少对Ni电极的毒化。     

HT-PEM燃料电池性能实验分析

目的研究电池温度、氢气流量和空气流量对高温质子交换膜燃料电池的性能影响.方法通过电化学工作站测试了HT-PEM燃料电池的伏安特性和交流阻抗,利用等效电路法分解得到HT-PEM燃料电池中的欧姆阻抗和法拉第阻抗,分析电池温度、氢气流量和空气流量对燃料电池的伏安特性、欧姆阻抗和法拉第阻抗的影响.结果电池温度、氢气流量和空气流量对高温质子交换膜燃料电池性能有一定影响,温度升高和增大气体流量能够一定程度地提高高温质子交换膜燃料电池的性能.HT-PEM燃料电池的性能不会随着气体流量的增加而一直增加.结论升高温度降低了燃料电池的欧姆阻抗和法拉第阻抗;氢气流量变化和空气流量变化对欧姆阻抗和法拉第阻抗没有明显影响.     

硫脲对BH-4在铜电极上电化学氧化行为的影响

使用循环伏安法、电化学交流阻抗法研究了铜电极上BH4-在不同硫脲浓度时的电化学氧化行为。实验结果表明在扫描速率40 mV/s时,硫脲存在时BH4-氧化峰比没有硫脲存在时明显增大;根据DBFC电池特征设计出等效电路(R(Q(RW))),对交流阻抗实验数据进行了拟合,结果表明,该等效电路与实际测量结果基本一致,具有较高的精确性;循环伏安和交流阻抗实验均表明,适当的硫脲可抑制DBFC阳极的析氢副反应。     

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．     

锌-镍蓄电池电解液组成对锌电极性能影响

研究适合于锌 -镍蓄电池使用的电解液组成及添加剂 ;并采用了循环伏安实验技术研究了电解液性质对锌电极电化学性能的影响 ,通过模拟电池恒流充放电实验对优选出的电解液组成进行了评价     

磷酸铁锂动力电池阻抗谱参数分析

以电动汽车用动力锂离子电池为测试对象,通过等效电路拟合实际测量的电化学阻抗曲线来分析电池电极系统的动力学过程,并选取等效电路模型在不同荷电状态下的参数分析不同交流阻抗组份及阻抗特性对电池充放电特性的影响。 结果表明:基于阻抗谱测试得到的等效电路模型参数有利于得出更高精度的电池电荷转移阻抗以及扩散阻抗,并且较好地区分电化学极化和浓差极化,可以用于分析不同温度和不同荷电状态的电池充放电性能。      

pH值对Q235碳钢与304L不锈钢在典型含硫环境中电偶腐蚀行为的影响

采用电化学法和浸泡法研究了Q235碳钢与304L不锈钢在典型含硫环境中的电偶腐蚀行为.采用SEM观察试样表面形貌.结果表明:在实验体系中304L的阴阳极过程均为电化学活化步骤控制;在pH为4和7的实验溶液中,Q235钢的阴阳极过程均受电化学活化控制;而在pH=13.3的实验溶液中,Q235阴极过程受电化学过程控制,阳极过程受离子扩散控制.在三种实验溶液中的电偶腐蚀效应随阴阳极面积比的增大而增大,但电偶电流随阴阳极面积比的变化并不呈现出对数正比规律.随着溶液pH值的升高,Q235钢的电偶腐蚀速率明显减小,但电偶腐蚀效应变化不明显.     

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.     

锌—镍蓄电池电解液组成对锌电极性能影响

研究适合于锌－镍蓄电池使用的电解液组成及添加剂，并采用了循环伏安实验技术研究了电解液性质对锌电极电化学性能的影响，通过模拟电池恒流充放电实验对优选出的电解液组成进行了评价。     

液流电池电解质的溶液化学研究最终报告

针对高稳定性、高活性全钒液流电池电解液以及高能量密度单液流电池沉积型电对及固体电极电化学性能与电解质溶液之间构效关系、高稳定性浓电解质溶液化学理论及作用机制等关键科学问题,以具备较大应用潜力的全钒双液流以及锌/镍、全铅单液流电池体系电解质的溶液化学为研究重点,通过电化学测试与材料物性表征相结合,深入研究了电解质溶液对全钒双液流以及碱性沉积型锌负极和电池性能的影响,阐明了电解液流速、锌沉积面容量和电流密度的关联;考察了不同种类的无机、有机添加剂以及添加剂中的官能团对电解液的热稳定性以及电化学活性的影响,深入研究了电解液溶液及添加剂对固体氧化镍正极活性和稳定性的影响,探讨了电解液添加剂与锌负极和氧化镍正极的相容性;研究了全铅单液流电池电解质溶液的物化性质,探明电解液组成对电极性能的影响规律;研究了电解液添加剂对全铅单液流电池电极性能的影响及其作用机制;考察了支持电解质对电解液的热力学稳定性、电化学活性以及循环稳定性等的影响,优化了电解液的组成,提高了电池充放电的能量效率和循环稳定性。重要的创新点包括以下方面:(1)确定了对于全钒液流电池电解液的热稳定性和电化学性能具有积极作用的添加剂结构和支持电解质组成;(2)阐明全铅单液流电池电解液中铅活性离子对电极性能的影响规律,优化了铅离子浓度;(3)提出电解液中添加电解PbO_2,降低沉积型PbO_2电极极化,抑制铅累积和枝晶的新方法,获得了高活性、高沉积均匀性Pb负极和PbO_2正极。