复合电镀制节能活性阴极研究(Ⅱ)——镍铝活性阴极的电性能

本文研究了用复合电镀法制得的镍铝活性阴极的电性能。在相同条件下,这种活性阴极的释氢电位比铁电极低300 mV左右。研究结果表明:这种活性阴极具有抗强反电流、Fe~(2+)中毒和热处理的性能。     

钌镍氧化物活性阴极的研究

本文研究了钌镍氧化物阴极的制备工艺条件对电性能的影响，以及钌镍氧化物活性阴极在碱溶液中的析氢反应，测定了阴极析氢反应的动力学参数，提出了合理的阴极析氢反应机理。最后，研究了钌镍氧化物活性阴极的失活和修复。     

电压对生物阴极电活性的影响

为富集高活性的生物阴极和降低微生物电解池的运行成本,分别考察了单室无膜微生物电解池(SCMMEC)中电压与生物阴极活性和溶液COD的关系。结果显示,0.2 V、0.3 V和0.5 V生物阴极的活性水平相当,且相对活性最高的0.3 V生物阴极仍是阴阳极中的电流限制电极。这表明选用稳定性差的廉价电源既可降低SCMMEC的固定成本,又不影响生物阴极的表现。进水COD-外压-电流密度显示,外压的选择还应考虑进水COD,低COD选择较低的外压,反之则相反。     

温度对氮活性粒子(N+,Nf)轰击阴极壁的影响

采用蒙特卡罗方法,模拟研究了氮直流辉光放电电子碰撞、离解和N2+电荷交换离解过程,产生的活性粒子(N+,Nf)轰击阴极壁的能量分布随放电气体温度的变化规律.结果表明阴极壁处活性粒子(N+,Nf)的能量最高且粒子数密度最大,最佳放电温度与参数(P,Vc)相关联.模拟结果为等离子体与材料表面的相互作用过程的认识提供了依据.     

电子枪新型阴极的设计

轰击式LaB6阴极是一种电子枪的新型阴极,它不仅具有良好的电子光学系统结构,而且电子发射能力强大,对大功率电子枪的研制和开发有着重要意义.论述了新型轰击式LaB6阴极的工作原理、研究的意义、阴极材料的选择,并完成了轰击式阴极的设计和计算,设计完成了轰击式LaB6阴极的实验装置.通过实验得到,该轰击式LaB6阴极在阴极温度为1843K时具有最大发射电流450mA,其发射电流密度为3.58A/cm2.列举了典型试验数据并进行分析,得到所选用的LaB6的发射常数A为21.33,逸出功Φs为2.6eV,这与理论值非常接近,证明了试验的准确性和可靠性,该试验结果为大功率电子枪的开发研究、为大功率电子束焊接设备研制奠定了基础.     

碳纳米管空气阴极的制备及其光电催化性能

采用CVD法制备了碳纳米管（CNTs），并用X-射线衍射、TEM等方法进行表征．进一步得到碳纳米管空气阴极，用于降解活性艳红X-3B、处理农药废水和检测羟自由基的应用研究，并与碳黑空气阴极做了对比试验．结果表明：碳纳米管空气阴极较碳黑空气阴极有更强的光电催化性能，碳纳米管是一种具有很大发展潜力和广阔应用前景的新材料．     

PEM燃料电池阴极催化剂层特性

为了提高催化剂层的特性和PEM燃料电池的性能,加速它的推广和应用.给出了一个PEM燃料电池阴极传热传质的数学模型,模拟研究了阴极催化剂层中氧气体积分数、电流密度、阻抗和温度分布的规律.研究发现:模拟条件下,在阴极催化剂层中的传质中,质子传递过程是阴极性能的控制过程;沿着气体通道方向,催化剂层中的氧气浓度、电流密度、阻抗和温度均渐渐降低;沿着Y轴方向,氧气体积分数,阻抗和温度渐渐降低,而电流密度升高.研究结果对PEM燃料电池阴极结构优化和提高性能具有重要的参考作用.     

生物阴极的构建方法对偶氮染料降解过程的影响

生物阴极可以强化偶氮染料在生物电化学系统中的脱色降解过程.针对三种不同的生物阴极构建方法进行了评估分析.实验结果表明,三种方法都可以加速偶氮染料在阴极的脱色降解,反应过程基本属于一级动力学过程.其中利用生物阳极反转方法构建的生物阴极展示出了最大的催化电流(0.12 mA)和偶氮染料去除效率(85.2%),厌氧污泥接种方法构成的生物阴极在电子回收率方面具备优势(71.8%).对生物阴极的微生物群落结构进行分析,发现电极表面存在着大量与电化学活性和偶氮染料脱色功能相关的微生物,表明生物阴极的强化作用与微生物膜的组成密切相关.     

空心阴极放电的阴极溅射分析

建立了空心极阴放电的二维自洽理论模型,通过阴极面上的电场、离子流和离子密度沿阴极截面的空间分布分析了放电中的阴极溅射问题,研究发现空心且极溅射型离子激光器中不均匀阴极溅射的现象来源于阴极面附近的电场、离子流和离子的不均匀分布,从理论上模拟并解释了实验观察到的阴极表面溅射一个或多个凹坑的现象。     

300kA铝电解槽阴极破损机理研究

研究了300 kA大型铝电解预焙槽的阴极破损机理,电解槽停止运行后通过干法剖炉,现场取样分析与观测,研究阴极炭块破损现象,阴极炭块发生断裂、漏眼,表面存在腐蚀坑.由钠渗透、阴极生成碳化铝、电毛细现象、铝和电解质等向阴极炭块缝隙渗透是造成阴极膨胀开裂的原因.分析了影响槽寿命的因素,认为提高阴极质量,加强电解槽启动初期管理,并通过采用石墨化阴极等新材料新技术,不但可降低炉底压降,形成完好的炉帮,而且有效地提高槽寿命.     

半透明Sb-K-Cs光电阴极的研制

本文介绍了半透明Sb-K-Cs光电阴极的制备工艺,测量了光电阴极的积分灵敏度与光谱分布。从测量的结果来看,这种光电阴极的制备工艺是可行的。     

含铅的多元氢阴极电催化性能的研究

用电沉积法制备Ｍｏ－Ｗ－Ｎｉ－Ｐｂ－Ｃａ多元活性阴极，研究了在０．５ｍｏｌ／Ｌ Ｈ２ＳＯ４中的析氢反应，结果表明，多元阴极具有较高的电催化活性，其析氢过电位比软钢阴极降低３０５ｍＶ，ｉ０提高三个数量级，且有较好的稳定性，并用光电子能谱研究了表面组成和结构。证实表面有：Ｎｉ，ＮｉＯ，ＭｏＯ２，ＭｏＯ＾２－４，ＷＯ３，ＰｂＯ２，ＰｂＯ，Ｃａ＾＋＋等物质。     

一种基于空心阴极放电的宽带等离子体微带开关

提出一种基于空心阴极放电等离子体的宽带微带开关,其基本原理是以放电等离子体代替微带线射频微机电系统(RF MEMS)开关的金属悬臂来实现开关功能.利用低气压下空心阴极放电产生微带等离子体,并研究了这种开关的传输特性.结果表明,放电系统工作时,等离子体开关对1～9GHz电磁波的传输效率为10%～30%;不产生等离子体时,开关间隙将隔离电磁波;开关对脉冲电压的响应时间约为1μs.利用空心阴极结构和脉冲电压驱动可以实现宽带微带开关.     

管型空心阴极放电的流体模型模拟

采用二维流体模型对管型空心阴极放电(HcD)进行了模拟,得到放电稳定状态下的电势分布、电子和离子的密度分布、电子平均能量分布.利用模拟结果,理论研究了在气压为30~130 Pa,电压为150~300 V,阴极孔径在3～7.5 mm的范围内氩(Ar)空心阴极放电的特点.结果表明,放电中存在空心阴极效应,放电中的等离子体区域主要分布在管型空心阴极的两端,且改变放电电压、气压和阴极孔径等参数对放电特性有较大影响.     

基于微孔电解加工的新型阴极结构

为了提高工件材料蚀除的定域性,对裸阴极、侧壁绝缘阴极和缩进阴极进行了研究.以阴阳两极间电解液为研究对象,建立电场模型,通过数值模拟获得加工间隙中电位和电流密度分布,研究阴极结构对微孔进口形状精度的影响.根据模拟结果,分析缩进阴极电解加工微孔时,工艺参数对加工精度和加工效率的影响,优选最佳工艺参数.结果表明,采用优选参数缩进深度50μm,加工电压5V,进给速度3μm/s,能获得良好的加工精度.     

阴极电子学的发展概况

本文先对各种阴极的发展作一简单回顾，指出在适应现代电子技术的发展中，各种阴极取得的新发展，新成就，同时指出阴极研究存在的问题。然后叙述现代实验技术，如超高真空技术，研究固体表面微观状态的各种现代实验手段的利用，表面科学的建立，对发展阴极电子学的促进作用。最后略提半导体技术的发展与阴极电子学研究的关系。     

常温固化TiB2涂层阴极抗钠渗透性

采用自行研制的改进型Rapoport钠膨胀测定仪,分别测定半石墨质阴极和不同TiB2含量的常温固化涂层阴极材料的钠膨胀率.当试样电解后,用扫描电镜观察试样径向剖面形貌,用X射线能谱仪检测试样径向剖面的元素分布.研究结果表明:TiB2涂层阴极的钠膨胀率小于半石墨质阴极的钠膨胀率;随着涂层中TiB2含量的增加,涂层阴极的钠膨胀逐渐减缓,最终钠膨胀率逐渐减小;TiB2含量为60%的涂层阴极的最终钠膨胀率最小,约为半石墨质阴极的最终纳膨胀率的60%;在电解初期,渗透进入TiB2涂层阴极的钠主要集中在涂层中,TiB2涂层本身也是钠渗透进入碳素阴极的阻挡层;常温固化TiB2阴极涂层能提高基体碳素阴极材料抗钠渗透性,减小钠膨胀危害,降低阴极破损率.     

材料带隙和阴极功函数对有机太阳能电池开路电压的分析

利用AMPS-1D软件研究了材料带隙和阴极功函数对异质结有机太阳电池的开路电压的影响。仿真实验结果表明:有机太阳电池的开路电压和材料带隙满足线性关系;活性层材料的带隙一定时,开路电压随阴极功函数的增大而减小,同时开路电压随温度的升高而减小,并呈现一次指数衰减的趋势;活性层内部载流子的复合率随阴极功函数的增大而增大,进而导致器件内部电场强度的减小。     

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.     

基于神经网络的叶片电解加工阴极修正仿真

工具阴极的精确设计与修正是电解加工的研究难点之一.文中采用人工神经网络技术,建立了基于改进BP神经网络的数字化阴极修正模型.利用该模型对阴极型面进行数字化修正,改变传统人工修正的方法,提高了阴极修正效率.文中还以多次阴极修正数据为基础,对型面修正量进行了预测.结果表明,该网络模型预测的阴极修正量与试验修正量比较接近,最大绝对误差在0.015mm左右,证明其具有较好的预测效果.该网络模型能广泛应用于航空发动机叶片等复杂型面阴极的数字化修正,减少修正次数,缩短阴极修正周期,提高叶片电解加工精度.