石墨毡电极酸、热处理方法对全钒液流电池性能的影响

目的研究聚丙烯腈基(PAN)石墨毡电极的酸、热处理方法对全钒液流电池放电性能及交流阻抗的影响.方法先对石墨毡在不同酸、热条件下进行处理,然后对处理后的石墨毡电极进行循环伏安特性试验和SEM表面测试分析,最后再将处理后的石墨毡电极组装到全钒液流电池中,对电池进行性能试验,采用等效电路法对交流阻抗进行分析.结果酸化处理和热处理可以提高电池的性能,降低法拉第电阻阻值,使电化学反应变得容易.试验表明经过酸处理(98%H_2SO_4、5 h)和热处理(400℃、30 h)石墨毡电极性能较好.结论酸处理后的石墨毡电极表面含氧官能团数量增加,对电化学反应有催化作用;热处理后的石墨毡电极表面活化位置增多,有效比表面积增大,进而提高了钒电池的性能.     

二氧化碳水二元混合流体的分子动力学模拟研究

对二氧化碳、水的二元混合流体进行分子动力学模拟,研究了温度、压强、浓度条件变化对二氧化碳水二元混合流体性质的影响．所得计算结果与实验值符合得非常好．分析结果得出,混合物中水的自扩散系数与二氧化碳的自扩散系数随压强增大而减小,混合物中水的径向分布函数受温度、压强的影响较二氧化碳显著,水中的H与二氧化碳中的O形成的氢键作用力随温度增加而增强,随水的浓度增加而减弱．     

基于蒙特卡罗方法的水扩散系数及其与温度的关系

使用蒙特卡罗方法,在计算机上模拟了水分子在水中的自扩散过程,进而估算了水的自扩散系数.通过对1标准大气压、不同温度条件下水的自扩散系数进行计算,并与相同条件下的实验值以及其他文献中的计算值进行对比,发现数值较为接近,说明模拟方法较为成功.同时,研究了模拟的自扩散系数与温度的关系,发现自扩散系数随温度升高而快速增加,与温度的倒数间成负指数关系,这与实验和理论结果符合得很好.     

水在Nafion膜中扩散行为介观分析

目的从介观角度研究水在全钒液流电池隔膜中的传质特性.方法采用耗散粒子动力学模拟方法,使用Materials Studio软件构建Nafion膜与水的粗粒化模型,分析了Nafion膜中水通道三维拓扑结构,研究温度、水含量对Nafion膜中水的扩散行为的影响.结果随水含量的增加,全钒液流电池隔膜中的水团簇逐渐形成相互连接且贯穿的海绵状连续水通道、隔膜中磺酸基配位数增加、水在膜中的扩散系数增大;随着温度升高,水在隔膜中的扩散系数增大;在磺酸基周围配位的水分子大部分分布在0.5 nm范围内.结论在一定范围内增加水含量和提高温度有利于Nafion膜中的质子传递,可以提高全钒液流电池的性能.     

烷烃中少量芳烃的模拟移动床吸附及模拟

在实验研究烷烃中少量芳烃的模拟移动床吸附动态过程及其条件的基础上,用模拟移动床吸附模型进行了模型化拟合计算,传质采用线性推动力模型,得出轴向扩散系数和总传质系数.结果表明:模拟移动床吸附动态模型的计算值与实验值相符;用吸附动态模型计算得出的轴向扩散系数与由关联式计算出的值相一致,且与流速成正比;总传质系数随着进料流量的增加而增大;区域Ⅰ和区域Ⅱ中,总传质系数随着温度和质量分数的升高而逐渐增大.区域Ⅲ和区域Ⅳ中,总传质系数随着温度的升高和质量分数的降低而逐渐减小.在低流量下,区域Ⅲ和区域Ⅳ中的总传质系数远比区域Ⅰ和区域Ⅱ中的总传质系数小.以上实验与计算结果为在直链烷基苯的生产过程中,降低循环烷烃中芳构化物的含量,实现延长脱氢催化剂的寿命提供了技术基础.     

受限Lennard-Jones流体自扩散系数的分子动力学模拟

基于平衡态分子动力学(EMD)方法,建立了受限空间中的Lennard-Jones(LJ)流体自扩散模型.采用径向分布函数对LJ流体微观结构进行了表征,模拟了LJ流体在纳米尺度受限空间中的自扩散系数,并将其与相应的自由空间内LJ流体自扩散系数进行了比较,同时从分子水平分析了温度、密度和受限尺度对自扩散系数的影响.研究结果...     

超临界水密度和自扩散系数预测的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了温度范围为673.15～873.15 K,压力范围为22.1～131.3 MPa条件下不同状态点水的密度和自扩散系数,并与实验结果进行对比.模拟体系为256个水分子,模拟系综为等温等压系综.模拟结果表明:密度和自扩散系数的模拟预测值与实验值基本一致;密度的模拟预测值大多低于实验值,最大相对误差小于-20 %;自扩散系数的模拟预测值大多高于实验值,但最大相对误差小于±20 %.在缺乏实验数据时,利用单点电荷 (SPC)势能模型,可采用分子动力学方法预测超临界水的密度和自扩散系数.     

石墨烯-钴-聚吡咯复合电极改善藻菌微生物燃料电池性能的研究

通过恒电位法一步将氧化石墨烯、过渡金属Co和聚吡咯（PPy）三者共固定于碳毡电极表面,制备了复合膜电极,采用循环伏安法、交流阻抗对复合电极进行了电化学测试,并将其用作微生物燃料电池（MFC）的阳极和阴极,考察了其对MFC产电性能的改善作用. 结果表明:碳毡电极表面经修饰后,在三者协同作用下碳毡电极的电容显著增大. 这种修饰有效增加了电极比表面积和导电性能,减小了电荷传递阻抗,提高了电极的电子传递效率. 同时,该电极具有良好的生物相容性及稳定性,使藻菌MFC产电功率增大了3.1倍,且内阻减小了76%.     

氮化硼复合石墨毡及其氧还原电极的电化学性能研究

为了提升石墨毡作为氧还原电极的电化学性能,将五硼酸铵热解生成氮化硼原位复合至石墨毡碳纤维上,具体探究了不同比例氮化硼/石墨毡复合材料用作锂—空气电池的氧还原电极时的电化学性能,其中10%比例下氮化硼/石墨毡的电化学性能最佳,主要表现在首次深度放电容量较原始石墨毡提升了20%,首次放电充电的氧还原反应和氧析出反应极化降低了约0.3 V.该方案操作简便,成本低廉且绿色无污染,对锂空电池性能的提升有较好效果.     

温度和外加电场对水分子团簇影响的分子动力学模拟

应用分子动力学（MD）模拟方法研究了温度从273～373K，电场强度从0-2×10^10V／m时水分子团簇的热力学性质、微观结构和动力学性质．研究发现，内能与温度成正比与电场强度成反比，通过分析径向分布函数，我们得知，温度升高使水的氢键作用减小，外加电场增加使氢键作用增强，使水的有序程度加强．水的自扩散系数随温度升高而增大，随电场强度的增加而减小，且在低温时，有电场时水的自扩散系数是无电场时的十分之一．     

石墨毡阴极电Fenton法降解水中亚甲基蓝试验研究

针对难降解染料废水,本文研究使用电Fenton法处理亚甲基蓝模拟废水,阴极采用石墨毡,阳极采用石墨棒,考察电解质阴离子种类、pH、电压对亚甲基蓝去除率的影响,对石墨毡阴极、石墨毡阳极(阴极石墨棒)、石墨毡双电极和石墨棒双电极电Fenton去除亚甲基蓝的效果进行比较,并且研究电Fenton体系中铁离子的循环再生效果.结果...     

外磁场作用下乙醇团簇的分子动力学模拟

采用NVT正则系综对乙醇分子团簇进行了分子动力学模拟．模拟结果表明,外加磁场和温度对乙醇分子簇的影响比较大．同一磁场下,乙醇分子簇的自扩散系数随温度的升高而逐渐增大;同一温度下,随着外加磁场的不断增强体系的自扩散系数逐渐减小．值得注意的是：当磁场增加到0．5T时,298K温度下的自扩散系数变化最为明显．同时,在273K和298K时随着外加磁场的增大乙醇分子簇的径向分布函数的峰值逐渐增大;而在323K时径向分布函数基本重合．     

Bi/石墨毡电极对铁铬液流电池性能的影响

石墨毡是液流电池的首选电极材料,而Bi增强石墨毡电极材料在铁铬液流电池中的应用参数并不完善.本文将不同浓度的BiCl3加入到电解液中,并将石墨毡电极切割形成交叉型流道,组装铁铬液流电池.通过充放电测试分析BiCl3含量以及流道对铁铬液流电池循环充放电性能的影响,并采用场发射扫描电镜对充放电后的石墨毡进行成分分析,利用循环伏安曲线和交流阻抗谱图分析Bi对正负极反应活性的影响.结果表明,电解液中BiCl3的浓度为5 mmol/L时,铁铬液流电池容量和效率的综合效果最优.     

电池装配力对全钒液流电池性能的影响

目的研究全钒液流电池组装预应力对电池性能的影响.方法基于固体力学、流体力学和电化学原理,建立二维模型.模型耦合了固体力学的本构方程和流体控制方程、Nernst-Planck电流分布方程,分析组装预紧力对石墨毡内应力、变形、孔隙率和电流密度分布的影响.结果预紧力的增大加剧了石墨毡内应力、变形和孔隙率的不均一性,从而导致全钒液流电池内电流密度分布的不均衡性.结论随着装配预应力的增大,石墨毡内应力和变形分布不均匀性加剧;预应力越大,孔隙率分布不均匀性越剧烈;预应力越大,石墨毡内电流密度不均匀性越剧烈.     

氧和铝在氧化铝中的自扩散参数评估

评估了氧和铝在Ａｌ２Ｏ３中的自扩散参数,分析了其扩散机理．得出：（１）在１７７０～２１００Ｋ 温度范围内,氧分压不超过１．０×１０５Ｐａ时,杂质总含量为３０×１０－６～５００×１０－６,Ｍｇ,Ｔｉ含量低于３０× １０－６的未掺杂Ａｌ２Ｏ３单晶中,氧的自扩散系数与温度的关系式,氧分压和扩散方向对该扩散系数 值影响不明显．（２）在１９４３～２１７８Ｋ范围,多晶Ａｌ２Ｏ３中铝的自扩散系数在１０－１５到１０－１４ｍ２／ｓ之间, 扩散活化能为 ４７７ ｋＪ／ｍｏｌ．（３）单晶Ａｌ２Ｏ３中主要杂质为ＴｉＯ２和 ＭｇＯ,掺Ｔｉ将降低氧的自扩散系 数,增加铝的自扩散系数;掺Ｍｇ使氧的自扩散系数略有增加;其他杂质对氧和铝在Ａｌ２Ｏ３中的 扩散系数影响不大．（４）氧和铝均通过空位扩散．     

温度对水的粘度和扩散系数影响的研究

采用分子动力学方法(MD)研究了水在不同温度下的内能、粘度、扩散系数及径向分布函数.研究结果表明,随着温度的升高,内能增加,粘度系数减小,扩散系数增大,且粘度系数和扩散系数符合Arrhenius行为.从径向分布函数的分析町知,温度升高,加剧了水分子的运动和碰撞,改变了水的微观结构,使内能增加,从而改变了水的粘度系数和扩散系数.     

全钒液流电池正极传质的介观分析

目的研究全钒液流电池正极传质的介观机理,为多孔电极传质效率的提高和全钒液流电池整体性能的提升提供理论指导.方法采用粗粒化分子动力学模拟方法,分析全钒液流电池正极反应中各粒子的介观传递特性.分析电池荷电状态(SOC)、温度、碳纳米管长度以及碳纳米管含量对正极电解质中各组分粒子扩散系数和有序性的影响.结果粒子扩散系数随着温度增高而增大,但随碳纳米管长度的增加而减小.当电池荷电状态SOC为50%时,溶液中离子种类最多,多种离子间的相互作用阻碍单个离子的扩散,从而降低了电解液中各粒子的扩散系数.在碳纳米管质量比为1/4～1/2,正极电解液浓度较低,减小了VO2+和VO+2之间的缔合作用,溶液黏度也随之下降,有利于扩散.结论深入研究全钒液流电池正极传质过程,降低因传质因素导致的浓差极化,增大电池反应速率.     

过冷态水表面性质的分子动力学研究

采用SPC/E 和TIP4P 两种势函数, 分子动力学模拟了228~293 K 温度范围内水的表面性质. 模拟结果表明, 表面张力随温度的降低而增大. 当温度低于273 K 时, 表面张力的温度系数开始缓慢升高, 但在228 K 附近没有观察到类似某些体热力学参量的奇异发散行为, 这与实验结果相一致. 与实验测量值比较, SPC/E 势函数的模拟结果符合较好, 而TIP4P势低估了表面张力. 造成这种差异的主要原因可能是SPC/E 势较好地描述了过冷态水的表面结构. 在表面水分子的方向分布模拟中, SPC/E 势下的水分子表现出更强的方向有序性, 而且表面势也比TIP4P 势下的相应值高.     

全钒液流电池多孔负极内传质介观分析

目的深入研究电极的传质机理,提高全钒液流电池的性能.方法采用Materials Studio软件构建包含碳纳米管(CNT)、水、V~(2+)、V~(3+)、SO_4~(2-)的介观模型,应用粗粒化分子动力学模拟方法对负极反应时电解液中各种粒子的传递特性进行介观分析.在Martini力场作用下,研究温度、碳纳米管长度、碳纳米管浓度对水、V~(2+)、V~(3+)、SO_4~(2-)的分布有序性和扩散系数的影响.结果随着温度的升高,粒子的扩散系数增大;随着碳纳米管长度的增加或碳纳米管浓度的增加,粒子的扩散系数减小.V~(2+)的扩散系数为2.54×10~(-6)~8.23×10~(-6)cm~2/s,V~(3+)的扩散系数为2.51×10~(-6)~5.26×10~(-6)cm~2/s.结论控制温度、碳纳米管长度、碳纳米管浓度获得了优化的扩散速率,减小了因为传质导致的浓差极化问题,提升了全钒液流电池的整体性能.     

活性炭固定床上氯苯气体的吸附过程

研究了氯苯气体在活性炭固定床上的吸附过程。对不同温度下氯苯在活性炭中的吸附特性进行了测定,并用过热蒸气对活性炭吸附的氯苯进行了脱附回收。采用线性平衡吸附体系的动力学模型对实验数据进行关联,得到了活性炭吸附氯苯的总传质系数和吸附带长度。结果表明:吸附温度升高时,总传质系数减小,吸附带长度增大。根据模型计算得到的穿透曲线与实验结果进行比较,两者吻合较好。