Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ-Ag复合阴极材料的性能研究

为发展中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)的阴极材料,用柠檬酸络合法合成了Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ(BSCF)粉体,并在BSCF中加入一定量的金属Ag作为SOFC的阴极材料.高温电阻测试表明复合阴极材料(BSCF-Ag)比纯BSCF材料具有较高的电导率.同时用交流阻抗法研究了BSCF-Ag复合阴极材料的性能,实验结果表明BSCF-Ag复合阴极材料的极化电阻明显小于纯BSCF,在750℃BSCF的极化电阻为0.41Ω.cm2,而BSCF-Ag的电阻仅为0.12Ω.cm2,约为BSCF的1/4.这标志着参杂Ag的BSCF阴极材料的性能明显优于纯BSCF材料.     

直接甲醇燃料电池电化学性能

以Pt-Ru/C和Pt/C分别为阳极、阴极催化剂,自制了膜电极,并组装了直接甲醇燃料电池(DMFC)以及测试系统.通过稳态电流-电压极化曲线法,研究了甲醇流量、甲醇浓度、甲醇温度以及空气增湿温度对DMFC电化学性能的影响.研究结果表明,在电池温度为25 ℃以及阴极为自然空气的条件下,当DMFC输出电压为0.22 V时,其输出电流密度和峰值功率密度分别可以达到68 Ma·cm-2和14.8 Mw·cm-2,且各因素对电池性能存在着明显的影响.实验的最佳运行工艺参数:甲醇流量为2 Ml·min-1,甲醇浓度为2 mol·L-1,甲醇温度为30 ℃,空气增湿温度为40～60 ℃.     

Ba0．5Sr0．5Co0．2Fe0．8O3—δ阴极材料制备与性能表征

采用凝胶浇注法（gelcasting）合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料Ba0.5Sr0．5Co0．2Fe0．8O3-δ粉体。对BSCF粉末和烧结体的性能进行了测试分析。结果表明,制备的试样为单一钙钛矿相,其颗粒尺寸均匀,BSCF阴极材料的电导率随测试温度的升高而降低,其中Ba0．5Sr0．5Co0.2Fe0．8O3-δ在500℃电导率为25．4S／cm。Ba0.5Sr0．5Co0.2Fe0．8O3-δ与SDC的界面阻抗在800℃为0．20Ωm2。     

新型钙钛矿结构复合氧化物材料的电导性能

研究了几种钙钛矿结构以及类钙钛矿结构材料的电导性能.实验表明,La0.8Sr0.2MnO3,La0.8Sr0.2Ni0.1Mn0.9O3,La0.8Sr0.2Ce0.1Mn0.9O3和SrFe0.5Co0.5O3电导率相差不大,均为10-1S·cm-1数量级;高温熔盐中耐侵蚀性能优良的LaLiMnOy和LaLi0.5MnOy电导率差别很大,前者电导率大于1 S·cm-1,达到了MCFC阴极对材料电导性能要求,而后者仅为10-2S·cm-1数量级.高达0.191eV的电导激活能可能是LaLi0.5MnOy电导率过低的原因.     

新型锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2纳米晶的制备与电化学性能

运用溶胶-凝胶法成功合成了层状锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2的纳米粒子,并利用XRD,TEM,SEM手段进行了表征,电化学测试性能满意.在电压范围为2.5-4.5 V和电流密度为0.1 mA·cm-2的条件下,该正极材料能释放出159.8 mA h·g-1/Li的容量.     

阴极共沉积Ni(OH)2薄膜在碱溶液中的电化学特性

采用阴极电沉积法在镍基底上制备Ni(OH) 2 薄膜 ,循环伏安法在 1 0mol·dm-3 KOH溶液中测量了薄膜电极的催化析氧特性 .沉积Ni(OH) 2 的薄膜电极比镍基底增加了 2 0mA·cm-2 的析氧电流 (1 0VvsHg/HgO电极 ) .在制膜过程中掺杂 7?(V/V)得到的复合氢氧化镍薄膜电极在碱溶液中的析氧电流又增加了约 2 0mA·cm-2 .分光光度法和薄层扫描分析法对薄膜进行了成分分析 .     

快速制备不锈钢自支撑析氧催化剂的性能研究

将304不锈钢网在含2 mol·L-1 Ni2+的沸腾溶液中处理120 s,制得了催化析氧性能优异、能规模化生产的自支撑电催化剂(SS/Ni-OH2M-120s).该催化剂在10 mA·cm-2电流密度下的过电位为214 mV,比未经处理的304不锈钢网降低约127 mV,在20 mA·cm-2的电流密度下恒电位极化10 h后,催化性能没有出现明显变化,说明具有良好的稳定性.将其与Pt网电极组成全分解水装置,在1.61 V总分解电压下,便可以提供10 mA·cm-2的电流密度,比Pt-Mesh//IrO2/SS全分解水装置电压降低了0.23 V.     

Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)阴极材料制备与性能表征

凝胶浇注法制备了阴极材料Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ),并对Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)材料的性能进行分析。制备的Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)为钙钛矿相,其颗粒粒度小,并且尺寸均匀。将粉末在1000℃下烧结,所得烧结体的孔隙率为29.86%。在500~800℃温度范围内测试,测试温度升高,电导率降低,在500℃时电导率最大为38.2 S/cm。阴极Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)与电解质Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)做成阴极对称单电池,在800℃时测得欧姆阻抗和界面阻抗分别为1.92Ω·cm~(-2)和0.17Ω·cm~(-2),阴极BSCF与电解质SDC的化学相容性好。     

中温固体氧化物燃料电池PrBa0.5Sr0.5Co2O5+δ-Ce0.9Gd0.1O1.95复合阴极的性能研究

采用固相法制备PrBa0.5Sr0.5Co2O5+δ(PBSC)中温固体氧化物燃料电池阴极材料.研究结果表明:PrBa0.5Sr0.5Co2O5+δ为正交钙钛矿结构.交流阻抗谱的测试结果表明,PBSC-40%GDC电极在800℃时的极化电阻为0.039Ω.cm2.以电解质为支撑体的单电池在800℃时的功率密度达到645 mW.cm-2.     

超声对二氧化铅电极性质的影响

为提高PbO2电极在电催化氧化废水处理中的稳定性及催化性能,在超声场中用电沉积方法制备了PbO2电极,采用扫描电镜、X射线衍射、强化寿命测试、线性扫描测试及电催化降解等手段对所得电极的组成和性能进行了表征,并与未使用超声场的常规制备PbO2电极进行了性能比较。结果表明:超声场对PbO2电极的表面形貌有一定影响,产生了较多花束状的凸起,增加了电极的真实表面积;超声法PbO2电极的强化寿命和电压稳定期分别为166和165h,明显长于常规法PbO2电极的100.5和50h,表明超声法PbO2电极的稳定性优于常规法PbO2电极;超声法PbO2电极的析氧电位为1.67V,高于常规法PbO2电极的1.60V,表明超声法PbO2电极对于析氧副反应具有一定的抑制作用,有利于提高其电催化性能;在扫描电势达到2.0V时,超声法PbO2电极的电流密度响应值为0.018 3A·cm-2,远高于常规法PbO2电极的0.006 85A·cm-2,表明它的导电性能更好,有助于降低电极在电解过程中的能耗;在对酸性红G溶液的降解过程中,超声法PbO2电极的表现优于常规法PbO2电极,其准一级反应动力学常数和总有机碳去除率分别为0.019 7min-1和15.6%,均高于常规法PbO2电极的相应值,而其能耗值却低于常规法PbO2电极。由此证明,超声场的引入可改善PbO2电极的稳定性和催化性能。     

锌电积过程中锰元素对铝阴极的电化学行为影响

传统湿法炼锌工艺采用纯铝板作为阴极,但随着锌精矿品位的降低,电解液中杂质离子含量增大,造成阴极腐蚀消耗增加.本文以铝锰合金为研究对象,研究锰作为添加元素,与铝形成良好铝锰合金阴极材料的电化学行为,进一步提高铝阴极的耐蚀性和电催化活性.采用交流阻抗、阴极极化曲线、恒电流极化曲线、塔菲尔曲线等分析方法,探讨不同Mn元素含量对铝锰合金在40℃恒温条件,Zn2+65g·L-1和H2SO4150g·L-1溶液中电化学行为的影响.研究结果表明:相比纯铝电极,添加Mn元素的铝锰合金电极的耐蚀性普遍提高,腐蚀电流均减小;随着Mn含量的增加,腐蚀电流逐步降低,腐蚀电位与Mn含量增加无明显变化规律;当Mn质量分数为1.5％时腐蚀电流达最低(1.11mA·cm-2),腐蚀电位最小(-1.0954V);零电势下,表观电流密度i0受Mn元素的添加影响显著,i0随Mn含量增加呈现出先增大后减小的趋势,在Mn质量分数1.5％时达到最大值3.7462×10-16mA·cm-2,远大于纯铝电极4.8027×10-33mA·cm-2,整体变化幅度明显,电极的电催化活性得到提高;不同电流密度下的析氢过电位和纯铝电极的整体接近,电化学过程均为电化学传质步骤控制.综合考虑电极材料的耐蚀性和电催化活性,含Mn质量分数1.5％的铝锰合金可作为理想的电积锌阴极使用.     

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.     

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.     

Cu掺杂La0.5Ba0.5CoO3-δ阴极材料动力学性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿结构La_0.5Ba_0.5Co_1-xCu_xO_3-δ(LBCC_-x,0≤x≤0.4)氧化物,系统地研究了Cu部分取代Co对LBCC_-x阴极材料的晶体结构、电导率和电化学性能的影响.研究结果表明：Cu掺杂La_0.5Ba_0.5CoO_3-δ增加了晶格体积和氧空位浓度,降低了电极材料的电导率.Cu部分替代Co有效改善了LBCC_-x阴极材料的电化学性能.当温度为750℃时极化阻抗为0.043Ω·cm^-2,La_0.5Ba_0.5Co_0.7Cu_0.3O_3-δ,(LBCC₃)表现出最优的氧还原反应活性.弛豫时间分布(DRT)分析表明,气体扩散是LBCC_-x阴极材料电催化...     

La0.5Ba0.5-xCaxFeO3钙钛矿结构固体氧化 物燃料电池阴极材料的制备与性能研究

双碳目标背景下,新能源材料与技术开发是绿色能源发展面临的主要课题之一,中低温下Fe基钙钛矿结构阴极材料是固体燃料电池阴极材料的潜在热点材料。利用固相反应法,以La0.5Ba0.5FeO3为基质材料,Ca离子以掺杂方式替换部分Ba原子,实现Ba、Ca双离子比例调节,合成了La0.5Ba0.5xCaxFeO3(x=01,025, 04,05) 系列阴极材料,对其相结构、热膨胀行为、导电性、电催化活性及电池性能进行了系统研究。样品整体为立方钙钛矿结构。La0.5Ba0.5-xCaxFeO3与电解质的热膨胀系数具有良好的热匹配性,La0.5Ba0.1Ca0.4FeO3呈现最大电导率187.7 S/cm。Ca元素掺杂大大提高了La0.5Ba0.5-xCaxFeO3作为电极的电池输出功率密度,且输出功率密度较为稳定,800 ℃时峰值功率密度达到595 mW/cm2。Ca离子的掺杂对La0.5Ba0.5-xCaxFeO3阴极材料性能起到促进作用,是中温固体燃料电池阴极候选材料。     

水热法制备凹凸棒黏土-Mn_3O_4及其电化学性能研究

将水热法制备的负载型凹凸棒黏土-Mn_3O_4(Att-Mn_3O_4)复合材料用做超级电容电极材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)测试对材料的物相及形貌进行了表征.发现Mn_3O_4基本呈棒状结构,较好地分散负载在凹凸棒黏土表面.以该复合材料为活性物质制成电极,采用循环伏安、恒流充放电等电化学方法考察其电化学性能,结果表明:在0.5 mol·L~(-1)的Na_2SO_4溶液中,0~1.0 V扫描电位范围内,其循环伏安曲线矩形特征明显;在0.5 A·g~(-1)电流密度下,电容器充放电性能的最佳电位范围为0~1.0 V,比电容和储能密度达到最大值分别为80.25 F·g~(-1)和250.80 W·kg~(-1),而纯Mn_3O_4电极材料的比电容为40.80 F·g~(-1).可见凹凸棒黏土的加入可以明显提高其电化学性能.恒电流充放电性能测试表明,该复合材料具有较好的电化学稳定性,有望成为一种新型的超级电容器电极材料.     

超硬铝合金作为阴极在锌电积过程中的电化学行为

选取商业纯铝和超硬铝作为锌电积阴极,在ZnSO4-H2 SO4体系中通过电化学测试研究两种阴极的电化学行为,同时利用扫描电镜观察铝合金上电积锌初期形核,X射线衍射分析锌片结晶取向.研究结果表明：500 A·m-2电流密度下纯铝阴极的析出电位和交换电流密度分别为-1.541 V和7.74×10-11 A·cm-2,超硬铝阴极分别为-1.496 V和6.07×10-3 A·cm-2.合金元素的添加会增加初期形核位置,提高形核速率,而形核速率的提高在一定程度上抑制卤族元素对阴极的腐蚀.沉积3h后,锌片结晶取向没有发生变化.超硬铝易发生烧板和鼓泡,电流效率低,只有84.54%;纯铝电流效率达到88.04%,且沉积锌平整、光滑,但阴极板容易被卤族元素腐蚀.     

高密度LiMn0.4 Ni0.4 Co0.2 O2正极材料的合成与研究

用一种改进的氢氧化物共沉淀法制备了粒径均一、近球形的Mn0.4Ni0.4Co0·2(OH)2,再通过高温固相合成法制备了高密度的LiMn0.4Ni0.4Co0·2O2正极材料。结果表明,在沉淀体系中加入F-,可以在较为宽松的条件下制备出振实密度为2·3g·cm-3的LiMn0.4Ni0.4Co0·2O2正极材料。对产物进行了XRD、SEM和充放电测试。SEM测试结果表明,产物具有良好的形貌;XRD测试表明,产物具有良好的层状结构,无杂质相存在。在充放电电压区间为3·0~4·4V,电流密度为30mA·g-1时,首次充电和放电容量分别为185和164mAh·g-1,经过50次循环,放电容量仍能保持90%。     

阴离子膜燃料电池阴极Co_3O_4/C催化剂的制备及ORR性能

为降低阴离子膜燃料电池阴极氧还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)催化剂的成本,通过简单的超声方法制备碳担载纳米Co_3O_4(Co_3O_4/C)催化剂,通过XRD、SEM手段对其结构、形貌进行表征,并评价其催化氧还原性能.结果表明,Co_3O_4/C催化剂在碱性溶液中表现出良好的ORR催化活性:随着Co_3O_4含量增加,催化活性先增加后减小;Co_3O_4含量达50%时,催化性能达到最佳,此时,氧还原反应的极化电流密度为2.93 m A·cm-2(@-0.8 V),氧还原反应的电子转移数为2.51.与传统的Co_3O_4/C相比,本实验采用超声法制备的Co_3O_4/C催化剂合成方法简单、成本低,且有较高的氧还原活性,因此,在阴离子膜燃料电池阴极催化剂中有良好的应用前景.     

直接甲醇燃料电池用Co-N-C电催化剂的制备及性能

以三聚氰胺甲醛树脂和硝酸钴为前驱体,在Ar保护下采用高温碳化方法制备用于直接甲醇燃料电池(DMFC)阴极的含氮碳载钴(Co-N-C)氧还原电催化剂.利用热重与红外光谱联用、X射线衍射分析、元素分析等方法表征了催化剂的制备过程和结构,采用旋转圆盘电极测试考察了不同碳化温度对Co-N-C电催化剂氧还原催化活性的影响及电催化剂的耐醇性能,并采用该催化剂为阴极催化剂进行DMFC单电池测试.结果表明:Co-N-C电催化剂具有较高的电催化活性和较好的耐醇性能;其氧还原起始电位在0.5V(vs.SCE)左右;700℃碳化温度下制备的Co-N-C电催化剂具有最高的氧还原催化活性.