大电流密度放电氧电极结构的探讨

本文阐述了在大电流密度下工作的氧电极。利用正交试验法,选定了主要工艺参数,通过工艺参数的变更和有效匹配,改进了电极结构。解决了在研制过程中出现的几个主要问题。在去掉汞等复合成分后,催化剂载量降至3～4mg/cm~2,以镍网集流,极限电流密度不低于4A/cm~2,制得了大电流密度下工作性能良好的后催化氧电极。此氧电极经受了多次万瓦级锌氧电池放电的考验。氧电极单项亦获得部级鉴定。     

高电流密度放电氧电极最佳工艺参数的选择

本文对在高电流密度下工作的氧电极相应工艺参数利用正交试验法[1]逐项考核,得到一组最佳工艺参数。由此制得的氧电极在大电流密度下的工作性能良好。工作电流密度为1000mA/cm~2时,催化剂载量为12mg/cm~2,银网为集流器,其电极电位为-0.105(V)(相对 Hg/HgO 参考电极)。耐压性不小于9000Pa。极限电流密度不低于4 A/cm~2。目前该电极面积可做到1000cm~2以上并已成批生产数千片。此氧电极在历次万瓦级锌氧电池放电试验中均经受住了考验。     

集流体基体对铁负极性能影响的研究

以碱性铁镍蓄电池铁负极集流体为研究对象,选用泡沫镍网、镀镍穿孔钢带、小孔镀镍切拉网、大孔切拉网4种集流体,采用涂片法制作铁负极,测试了放电容量、倍率放电,研究了集流体与电极性能方面的相互关系.结果表明,泡沫镍网作为铁负极集流体在放电容量和低倍率放电时性能优异;小孔镀镍切拉网在中高倍率放电时性能优异.     

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.     

纳米MnO2溶氧电极催化剂制备研究

纳米材料具有特殊的物理化学性能,发展迅速。具有催化功能的纳米二氧化锰材料更是在电催化领域应用广泛。文中采用通过溶胶-乳状液-凝胶法制备了纳米MnO2,探讨了不同的表面活性剂、凝胶剂(三乙胺)的用量对纳米MnO2形貌、粒径和分散性能的影响。随后,研究了不同催化剂含量对空气电极阴极性能的影响进行了研究,探讨了催化层的最佳工艺条件。研究表明:采用溶胶-乳状液-凝胶体系,在油∶溶胶为4∶1,乳状液∶三乙胺体积比为8∶3的条件下制备的纳米二氧化锰,其粒度基本在200 nm以下;采用该二氧化锰制备的空气电极,电极催化层的最佳工艺条件为:催化层中催化剂、活性炭、60%PTFE乳液、助剂的比例为3.0∶2.0∶6.82∶0.05.配合使用80目导电镍网骨架用,合适的防水透气层,在7 mol/L的KOH电解液中,氧还原电流密度最大,可达197.4 mA/cm2,可以形成最大的生氧量68.3 mL/min,性能稳定的溶氧制氧电极。     

石墨作集流器的初步理论探讨

本文讨论了中等电流密度下,以多孔石墨作空气(氧)多孔电极的集流器的可能性.据理论分析,石墨有效扩散系数D为0.01cm~2/sec时,电极适宜厚度约为2一4mm.增大D,厚度尚可适度增大.为使极化分布基本均匀,电极可作成带长方形汇流框的形式.长1米、宽约40厘米的电极,当O_2还原活性不太高时,可用2cm宽、3cm高的边框.电极可以两两相背粘合,适当布置通气孔道,以形成中空的、可通空气的气体扩散电极.     

直流电沉积法制备纳米晶体镍

采用直流电沉积法制备了纳米晶体镍 ,用TEM和X -射线衍射等方法研究镀镍层的微观结构 .实验结果表明 ,在瓦特型镀镍液中 ,添加适量浓度的糖精并提高电流密度 ,可以获得纳米晶体镍 .提高糖精浓度和电流密度 ,导致镀镍层的晶粒尺寸减小 ,显微硬度升高 .同时 ,镀镍层形成了 (111)和 (2 0 0 )双织构     

冰晶石-氧化铝熔体中SnO_2基惰性阳极上氧的超电压

电解炼铝采用不消耗的情性阳极有可能把目前的能耗减少20%。介绍了组成(重量%)为96%SnO_2%Sb_2O_2%CuO 的 SnO_2基情性电极的制备与掺杂方法.用稳态恒电位法及脉冲技术,对1000℃下2.7NaF·AlF_3-Al_2O_3(饱和)熔体中 SnO_2基情性阳极上氧析出的超电压作了测定.发现掺有微量 Ru,Fe 和 Cr 的电极具有明显的电催化作用。以掺 Ru 者最显著,在1.0安培/厘米~2下,其上超电压仅及未掺杂者的1/3。在电流密度高达4.0安培/厘米~2时也小于0.15伏。上述掺杂电极比相同条件下 Pt 阳极上的超电压为低。     

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.     

银/二氧化锰复合催化剂的制备 及其对氧还原的电化学活性

通过化学还原法,在多壁碳纳米管(MWCNT)负载的二氧化锰纳米颗粒表面上进一步沉积银纳米颗粒,制备银/二氧化锰电极材料(Ag/MnO_2/MWCNT).利用循环伏安(CV)和线性扫描技术(LSV),测试了这些催化剂对碱性溶液中氧还原反应(ORR)的电化学活性.结果表明,MnO_2为5%(wt%)与10%的催化剂对ORR均表现出强的电活性,它们的ORR起始电位约为0.02 V(vs. Hg/Hg O).在Ag/5%MnO_2/MWCNT电极上,ORR的极限扩散电流密度是2.86×10~(-3)A/cm~2(1 200 r/min),高于Ag/MWCNT.Levich方程分析表明,在Ag/5%MnO_2/MWCNT催化剂上,ORR电子转移数明显大于Ag/MWCNT,说明在Ag/5%MnO_2/MWCNT上氧气能更彻底地还原.结果表明,适量MnO_2的加入能明显改善Ag/MWCNT对ORR的电活性.     

负载在泡沫镍基底上的Fe-Ni-Mo氧化物的超快速制备及其析氧催化性能研究

利用微波加热法,快速制备了负载在泡沫镍基底上的Fe-Ni-Mo/NF复合材料试样．试样的扫描电镜测试、X射线光电子能谱图和X射线衍射谱图分析结果表明,制备的试样均匀分布,Fe-Ni-Mo/NF具有较高的无定型化程度．析氧催化性能测试表明,Fe-Ni-Mo/NF作为催化电极仅需258 m V的过电位便可以达到100 m A/cm2的电流密度,并且展现出了优异的催化稳定性．Fe-Ni-Mo 3金属复合可以有效调节复合氧化物的电子结构和本征活性．实验结果显示,高的无定型化程度和泡沫镍基底有利于电化学活性面积的提高和催化活性位点的充分暴露,从而展现出优异的析氧催化活性和稳定性．实验证实,超快速制备方法可以有效避免有害有机溶剂的使用并显著降低反应时间,且成本较低,此为快速制备其他高效的催化电极提供了重要的参考．     

钒掺杂Ni_3S_2/泡沫镍电极材料制备及其电催化析氢性能分析

氢能作为一种能量载体,具有清洁无污染、可再生、安全等优点,被誉为人类的终极清洁能源。因此发展高效、稳定的电催化析氢催化剂对可再生能源的转换利用至关重要。以偏钒酸铵为钒源,F127为结构调控剂,采用水-乙二醇混合溶剂体系制备了钒掺杂的Ni_3S_2/泡沫镍自支撑电极。通过X-射线光电子能谱(XPS)分析,掺杂钒的价态为+5价。通过研究该催化剂在1 M KOH碱性介质中的电催化析氢反应性能。发现钒掺杂的Ni_3S_2/泡沫镍自支撑电极具有优异的电催化析氢性能,在碱性介质中仅需要206 mV的过电势就可以产生50 mA·cm~(-2)的电流密度,低于没有钒掺杂Ni_3S_2/泡沫镍(226 mV)和空白NF(350 mV)需要的过电势,并且该催化剂在电流密度为70 mA·cm~(-2)时可以稳定10 h。性能结果说明金属掺杂优化了Ni_3S_2/泡沫镍自支撑电极的电催化析氢性能。     

银丝汞膜电极流通池—阳极溶出伏安法测定水中锌

本文报导自制滴管式银丝汞膜电极流通电解池与线性扫描阳极溶出伏安法联用的分析技术,测定水中ppb～ppm级锌。水样在采集时以浓硝酸酸化至pH1.5,用通过浓氨水的高纯纯除氧同时将水样氨化至pH8～8.5,即进行测定。锌的溶出峰电位在—1160mv.us.银参比电极。在0～1000ug1~(-1)范围内,〔Zn(Ⅱ)〕与ip呈良好线性关系。对井水和自来水,其加标回收率分别98.2～101.2％和97.5～104.5％;CV(n=5)分别为3.4％和4.8％。本方法灵敏快速,成本低廉,适于环境监测。     

铝合金表面电镀镍的耐腐蚀性能

在铝合金表面电镀镍,考察镀液温度、电流密度和镀液pH值等因素对镀层耐蚀性能的影响,获得最佳电镀条件下的镍镀层.选择3.50%NaCl溶液作为腐蚀介质,采用稳态阳极极化曲线法研究镀层的耐蚀性能.用SEM和XRD研究镍镀层在腐蚀前后的微观结构和表观形貌的变化.结果表明镀镍的最佳工艺条件为温度50℃、电流密度30mA/cm2、镀液pH值3.82.XRD测试表明镍镀层的结构为立方晶系,晶面择优取向为(111),腐蚀前后晶面择优取向不变,但(111)晶面的织构系数由35.35%增至61.73%,说明低指数晶面(111)具有较好的耐蚀性能.SEM测试表明最佳条件下制备的半光亮镍镀层均匀致密,具有较好的耐腐蚀性能.     

释氢多孔镍电极的电化学性质

用电镀法在底材上形成镍锌合金镀层,再用碱溶出镀层中的锌,制成多孔镍电极。测定了电极在8m NaOH溶液中的释氢反应动力学参数和真实湿表面积。由此证明:电极降低释氢超电位的主要原因是比表面增大的几何因素。从电位阶跃下暂态电流的研究得出:阳极极化到～0.6伏内,电极表面生成的镍氧化物属单分子层性质。     

碱性锌系列二次电池中无汞多孔锌电极

研究添加少量Bi_2O_3、乙炔黑(AB)对多孔锌电极在碱性溶液中的阳极行为,电结晶形态及自放电速率的影响,得出采用复合添加剂对改善锌电极的性能具有显著的效果,在电流密度为100～400mA/cm~2下,放电性能优于含HgO锌电极,且适于在强电流密度放电,同时,用微电极技术研究,发现添加Bi_2O_3可提高成核速率,改变沉积形态,实验表明,添加Bi_2O_3可减少电极的变形,提高循环寿命;能有效地减缓电极的钝化,防止单电池的反极现象并可抑制因添加AB而引起析氢速率加快的作用。因此,对二次电池特别储备电池具有明显优点和实用价值。     

碳纳米管负载四氧化三铁修饰泡沫镍电极电Fenton降解4-硝基酚

以碳纳米管为载体合成了Fe_3O_4/CNT复合物,并用于修饰泡沫镍制备气体扩散电极,以4-硝基酚为模拟污染物,考察该电极的氧还原产H2O2性能与电Fenton降解4-硝基酚的效果,并探讨其可能的降解路径.结果表明,采用水热合成法能很好地将具有磁性的Fe_3O_4颗粒均匀地负载在CNT上,在溶液初始pH值7.0、电解质Na_2SO_4浓度0.1 mol/L、空气流量0.4 L/min和电流密度10 m A/cm~2条件下,Fe_3O_4/CNT修饰泡沫镍气体扩散电极电催化氧还原产H_2O_2的质量浓度和电流效率分别为185.4 mg/L和73.1%,4-硝基酚的去除率和氧化速率分别为95.8%和0.053 7 min~(-1),均高于未经修饰的泡沫镍电极和CNT修饰的泡沫镍气体扩散电极,且电极的稳定性能较好.     

钯/泡沫镍电极的制备及电催化脱氯的研究

研究了应用于电催化脱氯的钯/泡沫镍电极的最佳制备工艺条件.使用电沉积法制备钯/泡沫镍电极,在单因素试验的基础上,选取电流密度、制备温度、钯溶液浓度为自变量,多酚的提取率为响应值,根据响应面Box-Benhnken试验设计原理,采用三因子三水平的分析法模拟得到二次多项式回归方程的预测模型,优化钯/泡沫镍电极的制备工艺.钯/泡沫镍电极的最佳工艺条件为:电流密度7.94 m A/cm~2、制备温度40.3℃、钯溶液浓度14.195 mmol/L.在此条件下制备的电极对2,4-二氯苯酚去除率可达到99.44%,与预测值99.67%高度相符.     

多孔镍阴极在碱性介质中释氢性能的研究

本文研究了用电镀法制备的各种多孔镍电极的镍锌含量、lg|i|、电极表面积及其在碱性介质中释氢过电位之间的关系。实验结果表明,用电镀法制得的多孔镍电极释氢过电位明显降低(>200mV),塔菲尔参数a、b值约为平滑镍电极的1/2,电极表面涂层是分散均匀的多晶微粒。     

FeOOH@CNT/NF的制备及电催化析氧性能研究

目的 以泡沫镍、包镍多壁碳纳米管、过氧化氢和七水硫酸亚铁为原料，通过120℃的水热过程，反应6 h成功制备出了FeOOH@CNT/NF析氧催化剂。方法 运用单变量控制法研究了包镍多壁碳纳米管、过氧化氢和七水硫酸亚铁的用量对所制备材料的电催化析氧性能的影响，同时对产物进行了XRD、SEM、I/E、稳定性等表征。结果 研究结果表明，当使用0.300 0 g包镍多壁碳纳米管、0.700 0 g七水硫酸亚铁和30%过氧化氢体积为40.0 mL时，在120℃温度条件下，以预处理的泡沫镍为基底，水热反应6 h可成功制备出FeOOH@CNT/NF电催化析氧材料。结论 所制备析氧催化剂在电流密度为50 mA/cm²时的过电位仅为254.7 mV,Tafel斜率为8.40 mV/dec,C_dl值为690 mF/cm²,并且在12 h内工作稳定。