超级电容器充放电性能测试系统的设计

设计了一套超级电容器在线测试系统,能够对超级电容器的运行状态进行实时的监控,防止超级电容器在运行过程中出现的过压,过流,超温以及超级电容器老化等情况.测试系统采用实时动态图像更加直观的显示出超级电容器的工作状态.系统主要由微处理器STM32、数控直流电源、QT设计的上位机软件等构成.实验表明该系统工作性能稳定可靠,监测数据精准,满足超级电容器测试系统的设计需求.     

血红蛋白在SWCNTs-CTAB修饰电极上的直接电化学和电催化研究

利用血红蛋白（Hb）结合单壁碳纳米管（SWCNTs）-十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）制备纳米复合物修饰到玻碳电极（GCE）表面,并研究了电极上Hb的直接电化学和电催化行为.用紫外可见光谱（UV-Vis）检测键合到电极表面的Hb,可知复合膜中的Hb保持了类似于本体环境中的亚结构.通过电化学实验可知,复合膜中的Hb表现出了表面控制的可逆的直接电子转移反应.得到了标准式电位（Eθ＇）和表面覆盖度（Γ＊）等电化学参数.在7.00×10-5mol L-1-1.26×10-3mol L-1范围内（R=0.9983,n=18）内,Hb-SWCNTs-CTAB修饰电极对过氧化氢（H2O2）表现出较好的催化还原活性,得检测限为1.96×10-5（S/N=3）.该传感器具有良好的稳定性和重现性,可用于H2O2的测定.     

氢氧化镍-炭复合超级电容器的研究

用化学沉淀法制备出Ni(OH)2,以Ni(OH)2和活性炭为正负极组成复合超级电容器.用循环伏安法和恒流充放电实验研究了电极的电化学性能和容量性质.恒流充放电实验表明,该复合超级电容器具有良好的充放电性能及循环寿命,在6mol·L-1KOH电解液中的最大比容量可达450F·g-1.     

Co_3O_4超级电容器电极材料的制备及电化学性能研究

使用简单的化学沉积法制备出直接生长在泡沫镍上的前驱体Co(OH)2,之后经程序升温得到Co_3O_4超级电容器电极材料.通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外吸收光谱和拉曼光谱对制备的电极材料进行了表征,并进行了电化学性能测试.结果表明,生成了前驱体Co(OH)2和Co_3O_4超级电容器电极材料,形貌为由纳米片组成的网状结构.该形貌结构易于电解质渗透和电荷转移,减小了电荷转移电阻,与前驱体Co(OH)2相比,Co_3O_4的电化学性能得到显著提高.在三电极体系下,电流密度为0.75 A/g时,Co_3O_4的比电容达到820.62 F/g,且循环稳定性较好,经过1 000次充放电循环后,比电容仍为初始比电容的95.6%.     

碳和碳基复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

超级电容器是一种介于传统电容器和二次电池之间的新型储能装置,具有功率密度高、循环寿命长、充放电速度快等优点,已广泛应用于通讯设备、混合动力汽车、航空航天等诸多领域。电极材料是决定超级电容器性能的主要因素,对电极材料的研究一直是该领域的研究热点。碳基电极材料因其原料丰富、价格低廉且性能优异等特点在超级电容器中具有很好的应用前景。因此,本文总结了近年来碳和碳基复合材料的研究进展及其在超级电容器中的应用。     

用于结构整体与局部健康监测的光纤超声传感器

本文提出并展示了两种光纤超声传感系统,一种是基于菲索干涉仪的结构,另一种是类萨格奈克干涉仪的结构.当系统中光纤传感器采用长跨度光纤时,可实现结构整体内部是否有微裂纹所导致超声发射的情况监测.系统中的光纤传感器部分也可以选用一段短光纤或绕成一个光纤环,从而实现单点的局部探测.文中分析了作为传感的光纤与超声的相互作用.实验上,将1 m长的光纤作为一段直线传感器和绕成光纤环形点传感器分别埋入混凝土试件中,进行了10、25和50 kH超声测量实验.结果表明,这两种光纤传感器均具无损检测的应用潜力.尤其是长尺度光纤传感器更适合于监测大尺度混凝土建筑结构的由于内部微裂纹的发生及其发展情况,对于评估结构的健康状况具有十分重要的意义.     

有机电解质的黏性系数对超级电容充电特性的影响

黏性系数是量度流体黏滞性大小的物理量,它是与流体传输现象相关的最重要的物理性质之一.在超级电容充电过程中,电解质黏性系数对充电性能存在一定的影响,目前大部分理论计算将其忽略,而Archer的动态密度泛函理论对其进行了很好的考虑.该文采用Archer的动态密度泛函理论,对超级电容两种常见有机电解质(四乙基六氟磷酸铵/碳酸丙烯酯和四氟硼酸锂/乙腈)的充电特性进行研究.通过模拟运算得到超级电容在充电过程中电极表面的电荷密度随时间的动态演化及电极附近的离子密度分布和电容内的静电势分布情况.并与含时密度泛函理论描述的结果进行对比,发现超级电容电解质黏性系数较小时,在充电过程中电极表面的电荷密度随时间存在弱阻尼振荡现象,从而证明有机电解质黏性系数对超级电容充电特性的影响.     

磷钨酸电极材料的超级电容器性能研究

多金属氧酸盐由于具有快速可逆的多电子氧化还原反应特点,已成为备受瞩目的新一代超级电容器电极材料.但多金属氧酸盐易溶于水以及众多溶剂的缺点导致其循环稳定性能差、电容值偏低,制约了该电极材料的实际应用.将典型的多金属氧酸盐——磷钨酸盐通过四丁基溴化铵进行处理后,得到不溶于水的磷钨酸盐四丁基溴化铵电荷转移配合物.在三电极系统中测试其超级电容器性能,在5 A·g~(-1)电流密度下的电容值是64.1 F·g~(-1),在电流密度为15 A·g~(-1)时循环充电/放电15000次以后的电容保持率高达97%.磷钨酸盐四丁基溴化铵电荷转移配合物的循环稳定性能优于多数赝电容器电极材料,为磷钨酸盐在超级电容器电极材料方面的应用提供了一定的基础.     

基于开腔式马赫-曾德尔光纤干涉仪的高灵敏溶液浓度传感器

溶液浓度是表征溶液特性的关键参数之一，当监测和控制溶液浓度特性时，需要实时分析监测某些溶液的浓度。光纤传感器由于具有灵敏度高、结构小巧紧凑、响应速度快、抗电磁干扰及远距离实时检测等优点，广泛用于各种物理、化学以及生物测量传感。为了实现高灵敏的溶液浓度测量，通过大错位熔接技术将三段单模光纤制备成开腔式马赫-曾德尔(Mach-Zehndel, M-Z)光纤干涉仪，通过监测干涉条纹某一损耗峰的波长漂移，实现了溶液溶度高灵敏度的检测。实验结果表明，该开腔式光纤干涉型溶液浓度传感器结构小巧、可重复性高、灵敏度高，灵敏度为-25.27 nm/%。     

基于静电传感的航空发动机气路监测

针对航空发动机气路部件需要实时在线监测的要求,提出了基于静电感应的状态监测方法. 分析了气路颗粒的荷电机理和静电传感器原理,用静电传感器对气路中出现异常碳烟颗粒和金属颗粒的情况进行了模拟监测. 结果表明,静电传感器能有效监测到异常碳烟颗粒和金属颗粒引起的气路静电荷水平变化,验证了该传感器用于气路状态监测的有效性,为进一步研究机载化发动机气路静电监测提供了依据.