PVP/PVDF-HFP微孔聚合物电解质的制备及性能

以聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)和聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)为基质材料,采用倒相法,在不同的PVP:PVDF-HFP配比下合成PVP/PVDF-HFP微孔聚合物电解质膜,将制备的微孔膜浸入电解液中活化得到了一系列锂离子电解质膜,并通过扫描电镜、力学、红外光谱进行能分析。研究结果表明:所制备的微孔聚合物电解质膜在PVP:PVDF-HFP配比(质量比)为0.2:1时综合性能最好,其吸液率为210%,抗拉强度为2.86 N/mm2,电导率为1.82×10-3 S/cm,电化学稳定窗口为5.7 V。     

一种新型聚氧化乙烯基凝胶型聚合物电解质的制备及其性能

通过紫外固化的方法合成了一种新型的聚氧化乙烯(PEO)基凝胶型聚合物膜,该聚合物膜具有适当的交联密度、良好的空间结构稳定性以及吸附液体电解液的性能.利用所合成的凝胶型聚合物膜制备了凝胶型聚合物电解质.研究表明,该聚合物电解质膜具有较高的离子电导率,其室温离子电导率最高可达1 mS/cm左右;较宽的电化学稳定窗口和较好的热稳定性能,可达到锂离子二次电池的使用要求.     

改性海藻酸钠-壳聚糖双极膜的性能及其在电合成乙醛酸中的应用

分别用戊二醛和二价锡离子改性壳聚糖和海藻酸钠,制备改性海藻酸钠-壳聚糖双极膜.用扫描电镜观察膜的形貌,IR分析表明该聚合物膜两边分别含有-NRH2 、-COO-官能团.该膜溶胀率较小,并能稳定存在于酸碱溶液中.将该膜应用于电合成乙醛酸体系,在电场的作用下,双极膜中水解离产生的H 传输入阴极室中,及时地补充了电生成乙醛酸时消耗的H .     

改性剂对PVA基碱性固体聚合物电解质性能的影响

为了改善PVA-KOH-H2O体系碱性固体聚合物电解质(ASPE)的性能,采用溶液浇铸法向其中添加改性剂制备复合电解质膜,利用X射线衍射仪(XRD)、循环伏安法(CV)和交流阻抗法(AC)等对电解质膜的物相和性能进行了表征.研究结果表明:聚合物电解质以无定形态为主,含极少量晶相,改性剂的适量添加可以降低电解质膜的结晶度增大无定形区域,离子电导率随PEO的加入先减小后增大,随增塑剂的加入先增大后减小,三种改性剂中GROL效果最好可达4.52×10-2 S/cm,电化学稳定窗口随改性剂的添加略微变窄,但仍显示了较好的电化学稳定性,当三种物质同时共混加入时电化学性能优于单个组分.该研究结论对制备高能量碱性固体电池具有一定的参考价值.     

碱性固体聚合物电解质膜的制备及性能研究

以聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)和KOH为原料,运用溶液浇注法制备了PVA-KOH-PEG-H2O电解质膜,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、交流阻抗(AC)和循环伏安(CV)等技术对其结构和性能进行表征。结果表明,碱性固体聚合物电解质膜(m(PVA)∶m(KOH)∶m(PEG)=1∶3∶1)的室温(15℃)电导率可达到0.106 S/cm,电导率与温度关系符合Arrhenius方程。XRD测试结果表明,PVA和PEG均以无定形形式存在于碱性固体聚合物电解质膜中;SEM测试结果表明,PVA和PEG在聚合物中形成均一的形貌;循环伏安曲线表明,碱性固体聚合物电解质膜的电化学稳定窗口为2.4 V。此外,组装了Al/AgO电池,并进行了充放电测试。     

含氟聚合物对电解质电导率的影响

采用溶液浇铸的方法制备了以PEO LiClO4(聚氧乙烯高氯酸锂)为基质的共混聚合物膜.运用差热示差扫描热分析和交流阻抗的测试方法,研究了聚合物电解质电导率的影响因素.交流阻抗的测试结果显示,随着PVDF(偏氟乙烯)的加入,含有PEO LiClO4的聚合物电解质的离子电导率会随之下降,然而偏氟乙烯六氟丙烯共聚物P(VDF HFP)加入后,在适量范围内聚合物电解质的电导率会增加.当PEO∶P(VDF HFP)的质量分数为1∶0.5时,电导率(δ)最大,其值为2.3×10-4S/cm.DSC的测试结果表明,P(VDF HFP)的加入后,混合物的熔融温度和熔融峰热焓都会随之下降.研究表明对PEO的共混改性可以显著提高电解质电导率.     

掺杂聚合物电解质膜性能

以型号为Kynar2801的PVDF-HFP(偏氟乙烯-六氟丙稀共聚物)为基质,制备了掺杂微米TiO2粉体的聚合物锂离子电池用多孔电解质隔膜,并采用SEM、XRD、交流阻抗法以及充放电测试等测试手段研究分析该电解质膜的物理及电化学性能. 实验结果表明:掺入质量分数6.5%的微米TiO2聚合物电解质膜的室温离子电导率为1.66×10-3S·cm-1,拉伸强度为2.78MPa;在以掺杂电解质膜为隔膜的锂离子电池中,分别以28,70,140,280mA·g-1的电流密度放电时,正极材料LiCoO2的放电容量分别为140.6,127.48,120.25,99.17mAh·g-1.     

含硅氧交联网聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯双极膜在电还原丙烯腈中的应用

利用两室型聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)双极膜电渗析法将丙烯腈还原制备丙烯胺,探讨操作电压,丙烯腈质量浓度,pH值,反应温度等工艺参数对转化过程的影响.实验结果表明,以石墨电极为阳极,铅为阴极,阴极液pH=3,质量分数为2.3%的丙烯腈,质量分数为4%的磷酸二氢钠为支持电解质,体积分数为10%的硫酸溶液为阳极液,电流密度为10.5mA/cm2,25℃反应200min,丙烯胺的转化率为73.2%.     

两室电化学沉淀法制备超细氧化锌粉体

针对传统的超细氧化锌粉体制备过程存在设备要求严格、操作条件复杂和需外加分散剂等问题,采用以阳离子交换膜为隔膜的两室电化学沉淀法,控制阴极电流密度在50～150 A/m2,阴极产生的OH-与通过阳离子交换膜迁移进入阴极室的Zn2+相结合得到氢氧化锌沉淀。该沉淀物经过350℃焙烧2 h后得到氧化锌粉体。由TEM和XRD分析可知:氧化锌粉体颗粒随着阴极电流密度增加而逐渐降低,当阴极电流密度达到150 A/m2时,获得的氧化锌粉体粒度为50～80 nm,为六方晶系结构。实验研究表明:该两室电化学沉淀法具有操作条件简单、设备要求不高、不需外加化学分散剂等优点,是制备超细氧化锌粉体的有效方法。     

PAA碱性聚合物电解质电化学稳定性及其在镍氢电池中的应用

采用溶剂法制备了聚丙烯酸(PAA)-KOH碱性聚合物电解质薄膜.循环伏安(CV)和激光拉曼光谱(Raman)结果表明,该电解质膜具有较好的电化学稳定性.交流阻抗(EIS)结果表明,随着KOH含量的增加,该薄膜的离子电导率先增大后减小.当PAA:KOH的质量比为10:21时,薄膜电导率最大,为2.7×10-2S/cm.将该薄膜应用于以AB3金为负极活性物质的镍氢二次电池中.结果表明,与以KOH水溶液为电解质的电池相比,聚合物电池具有更优的循环寿命,但倍率性能仍需改善.     

铁盐吸收液电解再生过程中离子膜阻力变化

以合理配置电解槽为目的,对阳极室的离子交换膜的工作状况进行了研究．结果表明：经4h过沉淀和0．45啪滤纸过滤后分离后,残留在吸收液中的单质硫没有导致离子膜的阻力发生明显变化．此外,过量单质硫进入阳极后将转化为溶解性的硫酸盐类物质,也不会导致膜阻力的变化．     

双阴极室隔膜电解制备高铁酸盐及其应用

采用双阴极室隔膜电解槽电解制备高铁酸钾,以铁丝网作为阳极材料,石墨碳棒作为阴极材料,两极室用Nafion117阳离子交换膜隔开.探索不同NaOH浓度、电解液成分、电流密度以及助剂对高铁酸盐产率的影响.并用制得的高铁酸盐降解苯胺,考察了pH值、反应时间、苯胺初始浓度以及高铁酸盐投加量对苯胺去除率的影响.助剂KIO 4、石墨和ZnCl 2的添加无法提高高铁酸盐的生成.在pH=10、n（苯胺）∶n（Fe）=1∶10、处理时间30 min的条件下,苯胺的去除率可达80.60%.     

以垃圾渗滤液为燃料的微生物燃料电池产电性能

以吉林省四平市某垃圾场渗滤液为燃料, 纯钛板为负载微生物阳极和阴极, 用盐桥转移电子方式组建双室微生物燃料电池(DCMFC). 研究阴极室溶液电子受体质量浓度、 pH值、 温度等因素对输出功率密度、 开路电压、 内阻等电池性能的影响, 并考察了对垃圾渗滤液的处理效果. 实验结果表明, 阴极溶液以1.0 g/L双氧水为电子受体, 在pH=2.5、 ρ(硫酸钠)=0.5 g/L、 温度约为30 ℃的最佳实验条件下, 该微生物燃料电池的输出功率密度达12.074 W/m², 开路电压为1.13 V, 内阻为76.868 Ω. 经过连续30 d的运行, 垃圾渗滤液化学需氧量(COD)去除率达95%, 表明选择恰当的阴极室溶液能提高微生物燃料电池的产电性能.     

真空弧镀过程中阴极耗损率的研究

在真空弧镀过程中，阴极耗损率随阴极材料特性、真空室的温度、压力、气体成分、阴极和阳极的结构等因素而变化。笔者测量了铜、铝、铁、镍、钼、不锈钢、软铁和黄铜等工程上常用镀层材料的阴极耗损率，并分析了弧电流强度、真空室内气体成分和压力等因素对阴极耗损率的影响。     

复合光催化膜MoS2/Ag/TiO2同步降解有机物及产氢的研究

以玻璃纤维膜为基底制备了具有三元结构的新型MoS2/Ag/TiO2光催化膜. 该复合催化剂膜具有多层结构,能够在模拟太阳光和紫外光下进行产氢反应. 该光催化膜可以用于新型的双室光催化反应器中进行同步产氢与有机物降解. 在光催化过程中,氢气在反应器的阴极室产生,而有机物在阳极室进行降解. 当Ag负载量为1wt%, TiO2负载量为160wt%时,MoS2/Ag/TiO2复合催化膜的比产氢速率达到了最大值,在模拟太阳光下为产氢速率为85 mmol·h-1·m-2（产二氧化碳速率为88 mmol·h-1·m-2）,能量转化较率最高可达0.85%,是纯TiO2 的2.3倍;在紫外光下产氢速率为68 mmol·h-1·m-2,是纯TiO2的1.2倍. 在光照下TiO2 和 MoS2同时受光的激发产生光生电子与空穴,由于Ag功函数比TiO2 的功函数低,电子从TiO2导带上转移至Ag再转移到MoS2价带上形成TiO2→Ag→MoS2 的电子传递模式.因此,能更有效的实现电子与空穴的分离,提高产氢的效率.     

反应阴极弧镀过程中N_2流量与弧电流强度对TiN镀层的影响

研究了反应阴极弧镀过程中Ｎ２流量及弧电流强度对Ｔｉ阴极耗损率的影响，以及Ｎ２耗损与Ｔｉ阴极耗损间的关系，并对各种情况下的镀层进行结构分析。试验表明Ｔｉ阴极耗损率与Ｎ２流量有关，且在弧镀过程中，只要保持Ｎ２在真空室中有一定的压力，单位时间内Ｎ２耗损的原子数与Ｔｉ阳极耗损的原子数的比约为１：１．镀层沉积速度与结构取决于Ｎ２流量和弧电流强度。     

质子交换膜燃料电池多孔介质中水的两相迁移

在混合流动模型的基础上,建立了一个新的二维两相流模型来研究质子交换膜燃料电池内水分的传递规律和分布状态,在该模型中,催化剂层作为一个有厚度的实体包含在电极中.模型耦合了质子交换膜燃料电池电极中的流动方程.组分方程、催化剂层和质子交换膜中的电势和电流密度分布方程,可以应用在质子交换膜燃料电池的阴极,也可以使用在阳极.同时,模型还考虑了相变引起的液相和气相间的动量变化,重点模拟了水分在燃料电池的阴极、阳极和质子交换膜中的传递规律及其分布状态.模拟结果显示:升高加湿温度、提高电流密度和降低电池温度都会使电池质子膜中的水分含量增大,质子传导率升高,也会使阴极中液态水含量增加,阴极浓差极化加剧.     

二室单阴膜电解再生钠碱脱硫废液研究

通过二室单阴膜电解再生钠碱脱硫废液的试验和模型推导，研究了膜电解过程中再生效果与阴极进出口溶液pH值的关系．结果表明。二室单阴膜电解再生钠碱脱硫废液时。硫的电解效率随着电流密度的增大而明显增大，根据阴极进出口溶液pH值可以计算得到；出口液pH值在6．0—7．5的范围内，硫的电解效率上升速率较快，当pH值小于6．0或大于7．5时，硫的电解效率变化速率较慢，硫的理论电解效率应小于50％；且阴极进口液pH值在4．4—6．0的范围内模型有较好的稳定性，试验结果与模型具有较好的匹配性，模型可以较好地反映电解效果．     

高频电磁水处理器处理腔的仿真与设计

处理腔是高频电磁水处理器的重要组成部件,为了确定何种处理腔结构对高频电磁阻垢除垢具有更佳的效果,利用Ansoft Maxwell软件建立了有限元模型,对两种常见的处理腔,即同轴电极式处理腔和缠绕电极式处理腔内的电磁场能量分布进行仿真计算,比较了两种处理腔向水体释放电磁能量的大小以及处理腔内观测点的瞬时能量密度的分布特征。仿真分析表明,当施加相同的激励源并处理相同体积的水时,同轴电极式处理腔内的电磁能量远大于缠绕电极式处理腔;但是同轴电极式处理腔内电磁能量分布不均匀,由阳极向阴极依次递减,而缠绕电极式处理腔内电磁能量分布较为均匀。这些结论对于高频电磁水处理器处理腔的设计具有重要的指导意义。     

微生物燃料电池同步去除硫化物及产电的对比研究

对比研究空气阴极单室与双室微生物燃料电池(MFC)在去除硫化物及产电性能。当硫化物浓度为100mg/L,共基质葡萄糖浓度为812 mg/L时,单室和双室MFC的最大开路电压分别达897.2 m V和821.7 m V,最大输出功率分别为340.0 m W/m~2和273.8 m W/m~2,库仑效率分别为5.6%和10.7%,单室MFC表现出更好的电能输出,而双室MFC的能量转化效率更高。单室MFC运行72小时后,含硫化物废水中的硫化物去除率为75.4%。含硫化物废水中的有机质也可以得到同步去除,TOC的去除率为17.8%。上述结果表明利用MFC去除硫化物并同步产电是可行的,阴极是系统的主要限制因素。