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联合时频分析:以单孔中电荷穿透深度和电流空间分布为例
1
作者
王南
黄秋安
+2 位作者
李伟恒
白玉轩
张久俊
《电化学（中英文）》
CAS
北大核心
2024年第2期1-22,共22页
近年来,联合时频分析再次成为研究热点。超级电容器功率密度高和寿命长,但为了优化平衡功率密度和能量密度,需考虑两个关键因素:(1)多孔基质的比表面积;(2)孔内空间电解质可抵达性。本文采用联合时频分析方法,研究孔内电荷穿透深度及电...
近年来,联合时频分析再次成为研究热点。超级电容器功率密度高和寿命长,但为了优化平衡功率密度和能量密度,需考虑两个关键因素:(1)多孔基质的比表面积;(2)孔内空间电解质可抵达性。本文采用联合时频分析方法,研究孔内电荷穿透深度及电流空间分布。具体开展了如下工作:(i)在复正弦电流激励下,推导单孔的时域响应和频域响应解析解,由此定义了描述电荷扩散行为的时频特征。(ii)采用联合时频方法,分析了内部参数和外部参数对孔内电荷穿透率的影响,揭示了孔内电荷有限扩散和无限扩散之间的演变规律。(iii)基于穿透率临界值,定义了孔内部参数的临界值,由此判断孔内电荷半无限扩散和有限扩散。本文提出联合时频分析方法,实现了多孔电极中复杂物理化学过程的信息融合,联合时频分析最终殊途同归,并提高诊断可靠性。
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关键词
联合时频分析
单孔
电荷穿透深度
电流空间分布
半无限扩散
有限长度扩散
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职称材料
宏观均相多孔电极电化学阻抗谱基础
被引量：
1
2
作者
李响
黄秋安
+6 位作者
李伟恒
白玉轩
王佳
刘杨
赵玉峰
王娟
张久俊
《电化学》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第5期467-497,共31页
电化学阻抗谱可用于诊断多孔电极内电荷转移反应,即界面电荷集聚和电荷传导,以及反应物质输运。本文采用复相量方法,在同态假设条件下,重新推演多孔电极阻抗谱模型,厘清传统多孔电极阻抗谱模型中的模糊性表述。(1)定义多孔电极表征输入...
电化学阻抗谱可用于诊断多孔电极内电荷转移反应,即界面电荷集聚和电荷传导,以及反应物质输运。本文采用复相量方法,在同态假设条件下,重新推演多孔电极阻抗谱模型,厘清传统多孔电极阻抗谱模型中的模糊性表述。(1)定义多孔电极表征输入参数,包括电极基体电子电导率σ_(1)、电解质离子电导率σ_(2)、界面电荷传递电导率g_(ct)、单位面积界面电容C、固相扩散系数D、速度常数k、电极厚度d、特征孔深L_(p)和单位体积表面积S_(c);(2)解析阻抗谱特征输出参数,包括场扩散常数K,特征频率ω_(0)、ω_(1)、ω_(2)、ω_(3)和ω_(max),它们分别相关于界面传导反应、有限场扩散、氧化还原反应、孔内扩散和最小特征孔尺寸,以及分别对应于从传导到扩散和从扩散到饱和的转折频率fk1和f_(k2);(3)当参数X和Z同时变化时(X=σ_(1)和Z=d,S_(c),L_(p),C,g_(ct),D,k),通过阻抗谱特征参数的演变规律,分析了电荷转移反应中X和Ζ参数耦合竞争;(4)为深入分析电荷转移反应中参数X和Z的耦合竞争,引入了分叉频率f_(XZ)和f_(ZX)。f_(XZ)和f_(ZX)所处位置可以用于表征参数X和Z影响电荷转移反应的深度和广度。当分叉频率f_(XZ)和f_(ZX)不存在时,表明电荷转移反应中参数X和Z在全频率范围内存在耦合竞争。总之,借助于特征频率和分叉频率,本文一方面研究了动力学参数和微观结构参数对多孔电极中电荷转移反应的影响,另一方面分析谱图的变化及其背后的阻抗谱特征演化规律。本文研究结果可为阻抗谱的系统仿真和辨识提供理论基础,可为多孔电极内电荷转移反应的竞争分析提供技术支撑,还可为电化学储能系统的优化设计提供诊断工具。
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关键词
多孔电极
电荷转移反应
电化学阻抗谱
特征频率
分叉频率
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职称材料
题名
联合时频分析:以单孔中电荷穿透深度和电流空间分布为例
1
作者
王南
黄秋安
李伟恒
白玉轩
张久俊
机构
上海大学理学院/可持续能源研究院
出处
《电化学（中英文）》
CAS
北大核心
2024年第2期1-22,共22页
基金
国家自然科学基金项目(No.22078190)
中国国家重点研发计划项目(No.2020YFB1505802)资助。
文摘
近年来,联合时频分析再次成为研究热点。超级电容器功率密度高和寿命长,但为了优化平衡功率密度和能量密度,需考虑两个关键因素:(1)多孔基质的比表面积;(2)孔内空间电解质可抵达性。本文采用联合时频分析方法,研究孔内电荷穿透深度及电流空间分布。具体开展了如下工作:(i)在复正弦电流激励下,推导单孔的时域响应和频域响应解析解,由此定义了描述电荷扩散行为的时频特征。(ii)采用联合时频方法,分析了内部参数和外部参数对孔内电荷穿透率的影响,揭示了孔内电荷有限扩散和无限扩散之间的演变规律。(iii)基于穿透率临界值,定义了孔内部参数的临界值,由此判断孔内电荷半无限扩散和有限扩散。本文提出联合时频分析方法,实现了多孔电极中复杂物理化学过程的信息融合,联合时频分析最终殊途同归,并提高诊断可靠性。
关键词
联合时频分析
单孔
电荷穿透深度
电流空间分布
半无限扩散
有限长度扩散
Keywords
Joint time-frequency analysis
Single pore
Charge penetration depth
Current spatial distribution
Semi�infinite diffusion
Finite length diffusion
分类号
TM53 [电气工程—电器]
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职称材料
题名
宏观均相多孔电极电化学阻抗谱基础
被引量：
1
2
作者
李响
黄秋安
李伟恒
白玉轩
王佳
刘杨
赵玉峰
王娟
张久俊
机构
西安建筑科技大学
上海大学可持续能源研究院
出处
《电化学》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第5期467-497,共31页
基金
国家自然科学基金项目(No.22078190)资助。
文摘
电化学阻抗谱可用于诊断多孔电极内电荷转移反应,即界面电荷集聚和电荷传导,以及反应物质输运。本文采用复相量方法,在同态假设条件下,重新推演多孔电极阻抗谱模型,厘清传统多孔电极阻抗谱模型中的模糊性表述。(1)定义多孔电极表征输入参数,包括电极基体电子电导率σ_(1)、电解质离子电导率σ_(2)、界面电荷传递电导率g_(ct)、单位面积界面电容C、固相扩散系数D、速度常数k、电极厚度d、特征孔深L_(p)和单位体积表面积S_(c);(2)解析阻抗谱特征输出参数,包括场扩散常数K,特征频率ω_(0)、ω_(1)、ω_(2)、ω_(3)和ω_(max),它们分别相关于界面传导反应、有限场扩散、氧化还原反应、孔内扩散和最小特征孔尺寸,以及分别对应于从传导到扩散和从扩散到饱和的转折频率fk1和f_(k2);(3)当参数X和Z同时变化时(X=σ_(1)和Z=d,S_(c),L_(p),C,g_(ct),D,k),通过阻抗谱特征参数的演变规律,分析了电荷转移反应中X和Ζ参数耦合竞争;(4)为深入分析电荷转移反应中参数X和Z的耦合竞争,引入了分叉频率f_(XZ)和f_(ZX)。f_(XZ)和f_(ZX)所处位置可以用于表征参数X和Z影响电荷转移反应的深度和广度。当分叉频率f_(XZ)和f_(ZX)不存在时,表明电荷转移反应中参数X和Z在全频率范围内存在耦合竞争。总之,借助于特征频率和分叉频率,本文一方面研究了动力学参数和微观结构参数对多孔电极中电荷转移反应的影响,另一方面分析谱图的变化及其背后的阻抗谱特征演化规律。本文研究结果可为阻抗谱的系统仿真和辨识提供理论基础,可为多孔电极内电荷转移反应的竞争分析提供技术支撑,还可为电化学储能系统的优化设计提供诊断工具。
关键词
多孔电极
电荷转移反应
电化学阻抗谱
特征频率
分叉频率
Keywords
porous electrode
charge transfer reaction
electrochemical impedance spectroscopy
characteristic frequencies
diverging frequencies
分类号
O646.54 [理学—物理化学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
联合时频分析:以单孔中电荷穿透深度和电流空间分布为例
王南
黄秋安
李伟恒
白玉轩
张久俊
《电化学（中英文）》
CAS
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
宏观均相多孔电极电化学阻抗谱基础
李响
黄秋安
李伟恒
白玉轩
王佳
刘杨
赵玉峰
王娟
张久俊
《电化学》
CAS
CSCD
北大核心
2021
1
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职称材料
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