可逆电池表示式的设计

本文是关于通过把氧化还原反应分为氧化反应和还原反应两个半反应．对应可逆电池反应中的负极反应和正极反应，辅以电极的需要，设计成可逆电池的讨论，并阐述了电池设计的步骤与方法．     

全钒液流电池的稳态充电数值模拟

为研究大容量蓄电储能全钒液流电池的充电能力,建立基于电池内部传递与反应相耦合的机理模型,模拟电池二维、等温、稳态、充电的状态,得到电池极化的比重数据,并从机理出发深入分析极化的主要来源.通过数值模拟碳毡电极电导率对电极过程的影响,给出反应区域的二维分布特点及规律.研究结果表明:欧姆极化约占总极化电压的50%,浓差极化约占30%,动力学极化占20%;反应区域的分布与多孔电极电导率及电解液电导率的相对大小有关,电流总是选择电阻较小的方式传导.     

D型MH/Ni电池过放电机理的研究

通过对D型密封MH／Ni电池在放电过程中电池电压和放电容量以及开口MH／Ni电池在放电过程中电池电压、正负极电极电位和放电容量的关系分析，探讨了电池的过放电机理。发现电池在放电全过程中存在着三种反应过程，而当电池深度过放电时，正极上析出氢气，负极上析出氧气。本文还采用循环伏安法对电池正负极的反应过程进行了研究，从而进一步说明了电池的过放电机理。     

材料对锂离子电池热稳定性的影响

采用差示扫描量热法研究锂离子电池材料包括导电剂、粘结剂、电解液、Li0.5CoO2与LiC6对锂离子电池热稳定性的影响,并对由这些材料制备的063048型方形锂离子电池进行安全性测试.研究结果表明:锂离子电池的热稳定性受正极、负极及电解液3种因素的影响,电池热反应释放的热量由大到小顺序为:负极、正极、电解液.负极反应热主要来源于LiC6与粘结剂及电解液之间的反应,且与粘结剂的性质、用量及电解液用量有关;正极反应热主要来源于Li0.5CoO2的分解反应及其分解产生的氧气与有机溶剂之间的燃烧反应.聚偏二氟乙烯粘结剂比丙烯酸系水基粘结剂的热稳定性高,导电碳黑导电剂的热稳定性比乙炔碳黑导电剂的热稳定性高.过充实验结果表明,聚偏二氟乙烯粘结剂及导电碳黑能显著提高LiCoO2/石墨型锂离子电池的热稳定性.     

三乙醇胺对全钒液流电池正极电解液的影响

通过热稳定性考察、紫外-可见吸收光谱、循环伏安和充放电测试,研究了三乙醇胺作为全钒液流电池正极电解液添加剂对电化学活性和5价钒电解液热稳定性的影响.实验结果表明,三乙醇胺对电解液的热稳定性有较大的提高,5价钒离子浓度在50℃下保存12h后仍有1.08mol/L,高于空白电解液的0.16mol/L.由可紫外-可见吸收光谱可知,三乙醇胺的加入没有改变钒的成键方式.同时,三乙醇胺对正极电解液的电化学活性和可逆性也有提高,有更高的峰电流和更小的峰电位差,组装的电池前30个循环平均能量效率可达80.4%,高于空白电池的1.4%.     

基于植酸钠热分解制备新能源电池碳基负极材料

通过控制温度在750℃和950℃煅烧植酸钠,制备两种结构和性质不同的碳材料作为锂离子电池和钠离子电池的负极材料.通过对两种材料在负极材料应用中的性能对比,判断材料的适用对象.结果表明,750℃下的碳材料作为锂离子电池负极时的性能更好,而950℃下的碳材料则更适合作为钠离子电池负极材料,展现了植酸钠制备的碳材料具有作为锂离子电池和钠离子电池双功能负极材料的潜力.     

全钒液流电池荷电状态检测方法研究

提供了2种方便快速在线检测全钒液流电池SOC状态的方法. 其一,将一定SOC状态的参比溶液,与待测的正负极电解液通过离子交换膜,用石墨棒做电极组成电池,检测其开路电压,对比在此浓度下的标准电势曲线,确定电解液所处的SOC状态;其二,在电解液管路中并入一个装置将正负极电解液通过离子交换膜连接起来,使用石墨棒做电极,检测其两电极间电势差,即为电池的开路电压;可以将这2种方法结合起来,可以准确地实时检测到电池所处的SOC状态,对于电池的安全有效运行,有着十分重要的意义.     

锂离子电池电极材料的研究进展

综述了国内近年来锂离子电池的正极和负极材料的研究进展，对正极材料中LICoO2，LiNiO2和LiMnO4，负极材料中的碳素和非碳素材料以及合金等的研究现状及发展趋势分别作了评述.。     

有机弱酸添加剂稳定全钒液流电池正极电解液的微观机制

正极电解液是全钒氧化还原液流电池的重要组成部分,对电池性能有直接影响.随着温度升高,电解液中的五价钒离子以五氧化二钒形式生成沉淀,导致电池性能变差.使用少量添加剂可以提高正极电解液稳定性,但其微观机制尚未明确.使用密度泛函理论方法探讨了草酸盐、醋酸盐、柠檬酸盐等有机弱酸盐添加剂对正极电解液稳定性的影响,尝试从分子水平理解添加剂提高钒电池效率的微观机制.研究发现:草酸盐、醋酸盐和柠檬酸盐等添加剂可与电解液中的五价钒物种发生反应,其反应势垒低于形成五氧化二钒的势垒,减少了五氧化二钒的生成概率,从而提高了正极电解液的稳定性.     

电池充放电曲线基本变化特征的分析

在证明了阴极极化时阴极电势总是向负移,而阳极极化时阳极电势总是往正移这一基本规律的基础上,在简化条件下,采用电化学热力学和动力学的基本理论简述了电池的充放电曲线的几个基本变化特征:电池电位随着恒流放电时间的延长而降低;电池电位随着放电电流的增大而降低;在电池放电接近完成时,电池电位急剧下降;当电池存在不止一对反应时,充放电时反应发生的次序.     

Feasibility of new ladle-treated Hadfield steel for mining purposes

A debate has arisen over the possibility of using a new ladle-treated Hadfield steel instead of conventional heat-treated Hadfield steel in mining applications. This debate might be solved by identifying the differences between the mechanical properties and strain-hardening properties of conventional heat-treated Hadfield steel and its counterpart ladle-treated Hadfield steel. Tensile and compression tests demonstrated that the ductility of ladle-treated Hadfield steel is similar to that of conventional heat-treated steel. However, the strain-hardening property of the ladle-treated Hadfield steel is almost two times higher than that of the heat-treated Hadfield steel. The results of this study demonstrate that the improvement of the strain-hardening behavior is attributable to the low stacking-fault energy of the main austenite matrix, which results from the high segregation coefficient of carbon and manganese solutes of the main austenite matrix into the new eutectic phase. Superior wear abrasion resistance is a potential consequence of different strain-hardening properties under low and high loads.     

基于轴承座结构的轧制力补偿与修正装置研究

针对轧钢机轧制压力测试的准确性要求,提出了一种用于补偿轧制压力测试的传感器结构。该新型结构传感器有利于提高一般轧制压力测试传感器测试值的正确性,并进行适当的补偿与修正,避免因由轴承座与机架之间的摩擦力对传感器获取值的影响,改善了传感器的工作性能。建立补偿与修正轧钢机轧制压力测试装置的力学模型,并对该装置在工作时的测试特性进行了受力分析。在研究补偿与修正装置设计的基础上,开展装置的结构设计、理论分析和有限元验证。研究了常规轧制压力测试因忽视轴承座与机架之间的摩擦力对传感器获取值引起误差的因素,并提出了由附加拉杆传感器对传统轧制压力传感器测试值进行补偿与修正加以解决的办法。     

新型结构吸波材料研究

以碳毡为骨架，通过沉积镍或镍铁合金，辅之以传统吸收剂，获得制备工艺简单，成本低廉，并具有良好吸收性能的结构吸波材料，研究表明，呈网状结构的金属镀层，配合以碳黑和少量铁氧体添加剂，可以在８－１８ＧＨｚ的波段上实现６．８ＧＨｚ的１０ｄＢ以上吸波带宽。     

PEI/MWCNT修饰含铁电芬顿电极 处理印染废水的研究

以褐铁矿粉为铁源,用聚乙烯亚胺/多壁碳纳米管(polyethylenimine/multi-walled carbon nanotube,PEI/MWCNT)修饰石墨毡为外层,制备含铁电芬顿阴极。PEI/MWCNT修饰层可使石墨毡电还原产生H2O2的能力增强:在阴极电位为-0.95 V(vs.SCE)、曝气速率为200 m L/min的条件下,90分钟反应器内H2O2的积累量为66.5±2.4 mg/L,比普通石墨毡阴极提高56.8%。PEI/MWCNT修饰层具有较好的稳定性,连续使用20个周期,修饰石墨毡电还原产生H2O2的能力未发生明显变化。采用以制备电极为阴极的电芬顿体系处理橙Ⅱ染料模拟废水,结果表明:橙Ⅱ染料初始浓度为20 mg/L,在近中性(初始p H为6~7)条件下,60分钟内降解效率为96.8%;制备电极具备一定稳定性,可重复使用多次。最后对以制备电极为阴极的电芬顿体系处理实际印染废水的能力进行测试,在近中性条件下电解2小时后,废水色度去除率为91.7%,COD去除率为69.4%,氨氮去除率为56.2%。     

SEM analysis of the changes of carbon layer structure of mesocarbon microbeads heat-treated at different temperatures

Mesocarbon microbeads (MCMB) with narrow size distribution, excellent sphericity and no obvious conglutination have been prepared with a coal tar pitch containing quinoline insolubles (QI) as the raw material. Optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM) are used to examine the structure of the MCMB. It has been found that SEM technique shows the structural information of MCMB clearly in the form of micrographs even when the structure of MCMB is complex, while the optical technique is useful for analysis of the regular structure of the mesophase spheres but cannot be effectively used to analyze either the complex structure of the green MCMB or the structures of the further heat-treated ones at different temperatures. According to the characteristics of the carbon layers, the structures of the as-prepared MCMB in the present experiment could be classified as (I) Parallel Layer type structure and (2) Bent Layer type structure with the carbon layers gathering at one or two points in the MCMB. In the experiments, SEM is also utilized to investigate the structures of MCMB that are heat-treated at different temperatures. It has been found that the MCMB without any further heat-treatment show no layered-carbons, while the ones heat-treated at temperaturehigher than 1000℃ exhibit obvious layered carbons across their sections. When increasing the heat-treatment temperature, the carbon layers become thinner and flatter.     

泡沫炭用作铅酸电池集流体的可行性研究

利用沥青采用有机多孔模板法制备泡沫炭,以用做铅酸电池的集流体,用循环伏安、充放电实验研究泡沫炭电极和制备的铅酸电池的电化学行为.结果表明,多孔模板法制备的泡沫炭具有三维连通开孔结构,其阴极析氢电位低于-1.25 V,能用做铅酸电池的负极集流体;泡沫炭经表面电沉积铅后阳极析氧电位达到1.5 V,能用做铅酸电池的正极集流体...     

304不锈钢双极板性能研究

以304不锈钢做为研究对象,测定了其在模拟PEMFC环境下的极化曲线,极化时间分别为4h和10h的交流阻抗谱,用伏安法测量了304不锈钢表面氧化膜／钝化膜与碳纸之间的接触电阻。实验结果表明,304不锈钢能够钝化且钝化电流密度低于16μA·cm^-2;随着极化时间增加,不锈钢表面生成的钝化膜的界面极化电阻增加,表面钝化膜有增厚的趋势;经过恒电位极化后,304不锈钢的钝化膜与碳纸的接触电阻显著增加,模拟阴极环境的接触电阻大干模拟阳极环境的接触电阻。     

特种石墨尾料用作锂离子电池负极的研究

特种石墨尾料具有低灰分、较高的石墨化度和较大的碳微晶尺寸等特点,有望用于锂离子电池的负极材料。通过XRD、SEM和比表面分析仪对特种石墨尾料石墨化处理前后样品的微观结构进行了分析对比,评价了其电化学性能,探讨了特种石墨尾料用于锂离子电池负极材料的可行性及对其进行石墨化处理的必要性。结果表明,特种石墨尾料可以直接用作低端负极材料的生产原料;经过高温石墨化处理后,负极材料的循环性能、首次库仑效率和可逆容量均得到不同程度提升,应用范围进一步扩大。     

阴阳室微生物燃料电池对磺胺嘧啶的降解性能及其产物生物毒性

抗生素类污染物对水体环境的污染日益严重,磺胺嘧啶(Sulfadiazine, SDZ) 作为一种典型的磺胺类药物,其降解研究引起广大研究者的关注。本研究采用阴阳室微生物燃料电池(Microbial fuel cells, MFC),选择孔隙率高、导电性能良好的石墨毡为电极材料,探究MFC对SDZ的降解性能,并通过功率密度考察了以石墨毡为电极材料MFC的产电性能。采用UPLC-MS/MS测定该体系中SDZ的中间代谢产物。以大肠杆菌为受试菌体,对SDZ代谢产物的生物毒性进行了检测。结果表明,微生物驯化五个月后,SDZ初始浓度为40 mg?L-1时去除率可达到98.23%;由中间产物推测出两条主要的SDZ降解路径,其中苯亚磺酸为主要代谢产物;功率密度曲线表明以石墨毡为电极材料的MFC具有良好的产电性能;毒性检测结果表明,SDZ在降解周期末,其产物对大肠杆菌的生长并无产生抑制作用。     

酚醛树脂热解炭的制备及其电化学行为的研究

采用SEM,XRD,恒流充放电等方法研究了一种新型开环自聚酚醛树脂在不同温度下炭化产物的形态、结构及电化学储锂行为。结果表明：酚醛树脂热解炭的微观形态为片层结构,具有较大的d002值,较小的Lc值和较大的La值;它的电化学性质呈现出含氢炭材料的行为,表现出高的储锂容量和较大的不可逆容量损失,随着炭化温度的提高,所得炭的储锂容量由600 ℃时的616mAh/g减小为800 ℃时的208 mAh/g,相应的不可逆容量损失也由600 ℃的219 mAh/g减小为800 ℃的31 mAh/g;探讨了该聚合物炭的储锂机制,认为除了锂对微晶石墨片层的插层作用之外,还可能存在锂离子与炭材料中氢原子的结合,导致放电电压的滞后。但随着热处理温度的提高,氢含量减少,上述电压滞后现象也随之减弱,直至消失。