高比能固态锂硫电池研究进展

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作者 温博华 孟海军 +4 位作者 陈勇龙 李晓辉 罗加严 林琳 张兰 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第4期1424-1444,共21页

固态锂硫电池(SLSB)具有理论能量密度高、原材料成本低廉等优势,是最具前景的下一代储能器件之一。与采用液态电解液的锂硫电池(LSB)相比,SLSB不存在穿梭效应,且理论上具有更长的循环寿命,然而目前其相关基础理论、高比能电芯制备均面... 固态锂硫电池(SLSB)具有理论能量密度高、原材料成本低廉等优势,是最具前景的下一代储能器件之一。与采用液态电解液的锂硫电池(LSB)相比,SLSB不存在穿梭效应,且理论上具有更长的循环寿命,然而目前其相关基础理论、高比能电芯制备均面临诸多难题:如S8到Li2S的固-固转化过程、限制因素及相应的强化手段,高载量电极中电荷逾渗网络的构建方法及动态稳定策略,锂金属负极的枝晶抑制与应变调控等。上述问题需要结合电极材料设计、界面优化匹配结合先进的原位/非原位表征手段来逐步解析。本文综述了近年来固态锂硫电池正极、负极与先进表征手段的主要研究成果与重要进展,总结了SLSB在正极材料、电极结构方面与LSB的差异,发现保持电荷(离子、电子)高效导通、调控电极形变是其核心问题;负极方面,提升Li剥离过程的极限电流密度(CCD)是制约高比能固态锂硫电芯的关键挑战。基于此,相关表征技术、机理研究应适当向相关方向侧重,以支撑低应变电芯设计、加速高比能SLSB的发展与应用。 展开更多

关键词 固态锂硫电池 含硫正极 复合锂负极 极限电流密度 枝晶 原位观测

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铝在酸性AlCl_(3)-EMIC和AlCl_(3)-BMIC离子液体中的阳极溶解 被引量：1

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作者 杨晓晴 郑勇 +3 位作者 王倩 李玉 李涛 任保增 《中国有色冶金》 CAS 北大核心 2024年第1期1-7,共7页

1-乙基-3-甲基咪唑氯盐(EMIC)和1-丁基-3-甲基咪唑氯盐(BMIC)与氯化铝(AlCl_(3))形成的离子液体是电解铝用离子液体中最具有工业应用前景的2种离子液体。本文采用线性伏安、计时电流、计时电位、恒电压电解、恒电流电解等电化学实验方... 1-乙基-3-甲基咪唑氯盐(EMIC)和1-丁基-3-甲基咪唑氯盐(BMIC)与氯化铝(AlCl_(3))形成的离子液体是电解铝用离子液体中最具有工业应用前景的2种离子液体。本文采用线性伏安、计时电流、计时电位、恒电压电解、恒电流电解等电化学实验方法对比搅拌和不搅拌条件下,铝在酸性AlCl_(3)-EMIC和AlCl_(3)-BMIC 2种离子液体中的阳极溶解,以筛选出较优的电解质体系,并探究搅拌、温度、电流密度、电位等工艺参数对电解过程的影响,为工业放大提供基础数据。 展开更多

关键词 铝 离子液体 电沉积 阳极钝化 极限电流密度 搅拌 电解

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质子交换膜燃料电池梯度化膜电极的模型构建与设计 被引量：2

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作者 王厚朋 程涛 +5 位作者 彭茜 张家康 顾贤睿 龚雪卉 杨雪 林伟 《石油学报（石油加工）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期493-500,共8页

通过实验和理论计算的方法定量研究膜电极内部传质等规律,并在此基础上提出梯度化膜电极的定量设计策略。建立了膜电极的极化曲线方程,基于试验与方程回归,得到了膜电极性能特征参数,此参数可以直观地反映出膜电极的电化学性能、内阻和... 通过实验和理论计算的方法定量研究膜电极内部传质等规律,并在此基础上提出梯度化膜电极的定量设计策略。建立了膜电极的极化曲线方程,基于试验与方程回归,得到了膜电极性能特征参数,此参数可以直观地反映出膜电极的电化学性能、内阻和传质性能,为膜电极的优化提供直观依据。构建膜电极的三维空间模型,并进行数值模拟计算,得到了氧气在膜电极内部的分布。基于实验数据和理论计算结果,提出梯度化膜电极的定量设计策略。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 梯度化膜电极 铂催化剂 氧还原反应 交换电流密度 极限电流密度 内阻

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氢气杂质CO对质子交换膜燃料电池性能影响建模 被引量：11

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作者 王薇 杨代军 +1 位作者 沈猛 马建新 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期329-332,共4页

从CO对燃料电池性能影响的机理出发,分别对电池的电化学活化极化段、欧姆极化段、浓差极化段中CO的影响进行了探讨,并建立了CO对PEMFC的性能影响模型。提出电池在中等电流密度段电压迅速下降的原因是由于CO吸附在催化剂表面,影响了氢气... 从CO对燃料电池性能影响的机理出发,分别对电池的电化学活化极化段、欧姆极化段、浓差极化段中CO的影响进行了探讨,并建立了CO对PEMFC的性能影响模型。提出电池在中等电流密度段电压迅速下降的原因是由于CO吸附在催化剂表面,影响了氢气氧化反应的速率,从而降低了电极的极限电流密度造成的。通过50cm2单电池的1×10-6CO影响结果对模型的输出结果进行验证,两者比较符合。 展开更多

关键词 PEMFC CO杂质 建模 极限电流密度

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PEMFC阴极扩散层结构特性对水淹影响的数值分析 被引量：9

5

作者 李英 周勤文 周晓慧 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期1424-1430,共7页

建立质子交换膜燃料电池一维两相传递模型,通过达西定律和菲克定律的联立求解得到扩散层中的液体饱和度和氧气浓度分布。考察扩散层特性参数孔隙率、厚度、接触角、渗透率对阴极水淹的影响,结果表明扩散层表面憎水将有助于液态水移出,... 建立质子交换膜燃料电池一维两相传递模型,通过达西定律和菲克定律的联立求解得到扩散层中的液体饱和度和氧气浓度分布。考察扩散层特性参数孔隙率、厚度、接触角、渗透率对阴极水淹的影响,结果表明扩散层表面憎水将有助于液态水移出,但当达到憎水条件后,增大接触角对液态水传输和氧气传质的影响逐渐变小。憎水条件下孔隙率和厚度对液态水传输的影响不是很明显,但孔隙率增大和扩散层厚度减小均有利于氧气传质,实际应用中孔隙率增大的同时,厚度也要适当增大,极限电流密度相差不大。模型计算结果与文献中不同PTFE含量条件下实验的Tafel斜率和极限电流密度比较,吻合较好。 展开更多

关键词 阴极扩散层 水淹 液体饱和度 极限电流密度 PEMFC

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温度对2205双相不锈钢在卤水中腐蚀阴极反应的影响 被引量：5

6

作者 冯敏 龚敏 +1 位作者 张豫 张国虎 《腐蚀与防护》 CAS 北大核心 2011年第9期691-693,共3页

利用电化学方法,在不同温度下研究了2205双相不锈钢在卤水中腐蚀阴极反应的特性,结果表明,温度对氧在2205双相不锈钢表面的极限扩散电流密度影响显著,极限扩散电流密度随温度的升高先增大后减小,在76℃时达到最大值12.3μA/cm^2;高温下... 利用电化学方法,在不同温度下研究了2205双相不锈钢在卤水中腐蚀阴极反应的特性,结果表明,温度对氧在2205双相不锈钢表面的极限扩散电流密度影响显著,极限扩散电流密度随温度的升高先增大后减小,在76℃时达到最大值12.3μA/cm^2;高温下的高盐度卤水对处于阴极保护电位下的2205双相不锈钢仍具有破坏性。 展开更多

关键词 2205双相不锈钢 阴极反应 极限电流密度 溶解度 温度 卤水

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电渗析处理L-谷氨酸废水 被引量：6

7

作者 凌开成 赵瑞华 +1 位作者 张永奇 邹纲明 《膜科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2002年第4期30-34,共5页

用电渗析法对膜拟的L -谷氨酸废水进行分离处理 ,得出描述电渗析器特性的经验模型 .并就几种因素对设备的极限电流密度和过程性能的影响进行研究 ,得出了本实验条件下适宜的操作条件 .

关键词 电渗析 L-谷氨酸 废水处理 极限电流密度

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电渗析脱盐分离发酵液中氨基酸的研究 被引量：7

8

作者 赵婧 冯骉 《食品与发酵工业》 CAS CSCD 北大核心 2006年第9期32-36,共5页

在确定极限电流密度的前提下,测定了氨基酸盐溶液在电渗析过程中,不同淡水流速和浓度对脱盐率及氨基酸回收率的影响,得出了最佳操作参数。同时,通过模拟γ-氨基丁酸(GABA)发酵液的组成,分别配制了乳酸和葡萄糖模拟发酵液,从而测定了发... 在确定极限电流密度的前提下,测定了氨基酸盐溶液在电渗析过程中,不同淡水流速和浓度对脱盐率及氨基酸回收率的影响,得出了最佳操作参数。同时,通过模拟γ-氨基丁酸(GABA)发酵液的组成,分别配制了乳酸和葡萄糖模拟发酵液,从而测定了发酵液中其他物质的存在对电渗析过程的影响。 展开更多

关键词 电渗析 极限电流密度 脱盐率 氨基酸回收率

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氨基酸溶液电渗析脱盐过程的研究 被引量：6

9

作者 赵婧 冯骉 《食品工业科技》 CAS CSCD 北大核心 2005年第8期57-60,共4页

测定了不同浓度和流速下的盐水和氨基酸盐溶液的极限电流密度,分析了浓度、流速、氨基酸含量等因素对电渗析极限电流密度的影响,提出了描述电渗析特性的数学模型。初步研究了应用电渗析对氨基酸盐溶液进行处理时,流速和电压对脱盐率和... 测定了不同浓度和流速下的盐水和氨基酸盐溶液的极限电流密度,分析了浓度、流速、氨基酸含量等因素对电渗析极限电流密度的影响,提出了描述电渗析特性的数学模型。初步研究了应用电渗析对氨基酸盐溶液进行处理时,流速和电压对脱盐率和氨基酸回收率的影响,用较低的流速在接近极限电流密度的条件下操作能达到最好的分离效果。 展开更多

关键词 电渗析 氨基酸 极限电流密度

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纳米SiO2改性聚偏氟乙烯离子交换膜对单组分电解质溶液的脱盐性能研究 被引量：2

10

作者 左行涛 韩莉 +1 位作者 于水利 田兆东 《环境污染与防治》 CAS CSCD 北大核心 2012年第8期31-34,共4页

对纳米SiO2改性聚偏氟乙烯(SiO2/PVDF)离子交换膜电渗析处理单组分电解质溶液进行了试验研究。结果表明,在不同操作条件下,SiO2/PVDF离子交换膜的极限电流密度和脱盐率均大于未改性聚偏氟乙烯(PVDF)离子交换膜。SiO2/PVDF离子交换膜的... 对纳米SiO2改性聚偏氟乙烯(SiO2/PVDF)离子交换膜电渗析处理单组分电解质溶液进行了试验研究。结果表明,在不同操作条件下,SiO2/PVDF离子交换膜的极限电流密度和脱盐率均大于未改性聚偏氟乙烯(PVDF)离子交换膜。SiO2/PVDF离子交换膜的极限电流密度随着淡水流量和电解质浓度的增加而增加;随着电流强度的增加,SiO2/PVDF离子交换膜的脱盐率也相应增加;随着淡水流量增加,脱盐率会逐渐降低。为使SiO2/PVDF离子交换膜用于电渗析过程获得良好的脱盐效果和节约能量,NaCl质量浓度为500mg/L时电流密度应控制在1.17mA/cm2。 展开更多

关键词 SiO2/PVDF离子交换膜 极限电流密度 脱盐率 操作条件

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杂质在铜电解精炼中的电化学行为 被引量：9

11

作者 鲁道荣 《有色金属》 CAS CSCD 2002年第4期51-52,62,共3页

采用稳态法与循环伏安法研究电解液中杂质砷、锑、铋、铁、镍、锌等离子在铜电解精炼中的电化学行为。结果表明 ,电解液中的砷、锑、铋、铁、镍、锌等离子能降低阴极铜沉积反应的交换电流密度、极限电流密度、伏安峰电流密度 ,使峰电势... 采用稳态法与循环伏安法研究电解液中杂质砷、锑、铋、铁、镍、锌等离子在铜电解精炼中的电化学行为。结果表明 ,电解液中的砷、锑、铋、铁、镍、锌等离子能降低阴极铜沉积反应的交换电流密度、极限电流密度、伏安峰电流密度 ,使峰电势负移 ,对阴极铜沉积反应起极化作用 ,但杂质离子几乎不影响铜沉积反应的电荷传递系数 。 展开更多

关键词 电解精炼 杂质 交换电流密度 极限电流密度 峰电流密度 电荷传递参数 炼铜

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电催化氧化技术中传质系数的测试与验证 被引量：1

12

作者 雷佳妮 廖正伟 +2 位作者 杨鸿辉 徐浩 王瑜 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期176-183,共8页

为通过电催化氧化体系中的极限电流密度(j lim)确定电催化氧化过程的传质/传荷界限,分别采用传统测试方法铁氰化钾-亚铁氰化钾体系和反向推导法,评价了两种方法用于测定电催化体系传质系数(k m)以确定j lim的适用性。通过对酸性红G和愈... 为通过电催化氧化体系中的极限电流密度(j lim)确定电催化氧化过程的传质/传荷界限,分别采用传统测试方法铁氰化钾-亚铁氰化钾体系和反向推导法,评价了两种方法用于测定电催化体系传质系数(k m)以确定j lim的适用性。通过对酸性红G和愈创木酚的电催化降解实验对传统测试方法进行了验证,测定了不同本体溶液浓度下同一体系k m;通过对愈创木酚的电催化氧化降解结果进行反向推导,考察了不同电流密度下同一体系的k m,分析了传质和传荷两种控制阶段下的电解效果和能耗。实验结果表明:使用传统测试方法测定同一体系k m,其测定结果受本体溶液浓度影响较大;反向推导法相比传统方法更适于测定电催化体系k m以确定j lim;施加不同电流密度,同一体系k m差异较大,对应j lim无法定量确定;当传荷控制阶段电流密度为50 A/m 2时电解愈创木酚,5 h内能耗为0.018 kW·h/g,远低于传质控制阶段500 A/m 2时的能耗0.135 kW·h/g,但是电解速率较低,愈创木酚的降解需要更长的电解时间。动态电流调控机制可改善长电解时间和高能耗两大缺陷,为电催化氧化技术的进一步工程应用提供参考。 展开更多

关键词 电催化氧化 传质系数 极限电流密度 能耗

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电渗析法处理碱法提钒浸出液 被引量：1

13

作者 任泽民 刘代俊 《应用化工》 CAS CSCD 2012年第2期214-216,共3页

针对熔盐提钒工艺中碱浓度高,难以继续分离的问题,采用电渗析法来降低pH值。讨论了电流密度、极室流速对电流效率的影响。结果表明,较优的极限电流密度约为0.03 A/cm2,极室流速可控制在200 mL/min。

关键词 电渗析 盐浓缩 极限电流密度 钒分离

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锌-空气电池电解液Zn^(2+)浓度对析氢过程的影响 被引量：3

14

作者 马洪运 范永生 王保国 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期2843-2848,共6页

水溶液体系的二次金属-空气电池通常具有安全环保的特点,但是充电过程中仍然存在析氢副反应的安全隐患。使用线性电势扫描方法、Tafel极化曲线及极限扩散电流密度参数定量分析了二次锌-空气电池体系电解液中Zn2+浓度对析氢反应过程的影... 水溶液体系的二次金属-空气电池通常具有安全环保的特点,但是充电过程中仍然存在析氢副反应的安全隐患。使用线性电势扫描方法、Tafel极化曲线及极限扩散电流密度参数定量分析了二次锌-空气电池体系电解液中Zn2+浓度对析氢反应过程的影响。结果表明,随着电解液中Zn2+浓度的提高,析氢过电势逐渐增大,Zn2+浓度在6mol·L?1 KOH溶液中达到0.4 mol·L?1时,析氢过电势超过2.42 V,析氢过电势比空白溶液提高1.2 V,并且Tafel极化曲线的截距超过1.5 V,析氢电势达到超高过电势范围。此外,由Zn2+提供的极限扩散电流密度提高至8.9A·cm?2,所对应的过电势提高700 mV。研究结果对于确立二次锌-空气电池极限充电范围提供定量依据,对电池安全平稳运行具有重要价值。 展开更多

关键词 析氢过程 锌-空气电池 线性电势扫描 Tafel极化曲线 极限扩散电流密度

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微米金刚石负载纳米银的电化学性能

15

作者 孟为民 黄浩 +1 位作者 郭松 马喜龙 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 2017年第2期20-25,共6页

微米金刚石拥有优异的物理化学性能。为拓展其应用领域,通过葡萄糖还原银氨溶液中的络合Ag^+,在微米金刚石表面负载纳米银颗粒。通过SEM、TEM、EDS和XRD等分析手段表征复合材料的形貌、组成和结构。使用旋转圆盘电极进行实验,研究不同... 微米金刚石拥有优异的物理化学性能。为拓展其应用领域,通过葡萄糖还原银氨溶液中的络合Ag^+,在微米金刚石表面负载纳米银颗粒。通过SEM、TEM、EDS和XRD等分析手段表征复合材料的形貌、组成和结构。使用旋转圆盘电极进行实验,研究不同银负载量的微米金刚石的氧还原和析氧特性。结果显示:微米金刚石表面负载质量分数为10%的银时,氧还原反应极限电流密度是4.1mA/cm^2,析氧反应的极限电流密度是27.5mA/cm^2。 展开更多

关键词 氧还原 析氧反应 极限电流密度

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高速赫尔槽在高速镀锡液中的研究应用 被引量：2

16

作者 黎德育 赵子微 +2 位作者 孔德龙 李宁 WU Gang 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期239-244,共6页

目的方便快捷地研究高速电镀锡工艺,有效实现赫尔槽在高速镀锡液中的研究应用。方法开发一种高速赫尔槽装置,以研究MSA高速镀锡工艺条件(温度、电流密度和流速)。采用增重法对不同电流密度下的镀液电流效率进行试验。通过扫描电镜和X射... 目的方便快捷地研究高速电镀锡工艺,有效实现赫尔槽在高速镀锡液中的研究应用。方法开发一种高速赫尔槽装置,以研究MSA高速镀锡工艺条件(温度、电流密度和流速)。采用增重法对不同电流密度下的镀液电流效率进行试验。通过扫描电镜和X射线衍射仪对镀层的微观形貌和结晶取向进行分析。结果提高MSA镀锡电解液平行液流流速,工作电流密度可提高到40 A/dm^2,电流效率仍达90%以上。MSA高速镀锡的电镀工艺为:流速>146cm/s,温度40~60℃,电流密度20~40A/dm^2。经实验验证,平板电极中镀液流速与阴极极限电流密度存在正比关系,与旋转圆盘电极极限扩散电流密度公式相似。高速下沉积厚度相同的锡镀层,随着沉积电流密度的增加,镀层晶面择优取向由(220)晶面转变为(321)晶面。结论相较于在静态赫尔槽试验中研究电镀工艺对镀液性能的影响,该设计可更好地反映实际生产的真实情况,可应用于电镀试验和工厂生产的质量管理。 展开更多

关键词 高速电镀 赫尔槽 MSA镀锡 电流效率 极限电流密度

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低温低浓度光亮镀镍

17

作者 J.R Duchene 中利 《表面技术》 EI CAS 1982年第1期1-3,共3页

LTC光亮镀镍是一次对常规光亮瓦特液的实践取代。讨论能源和环境限制提出的问题,叙述改进槽液的组份,以及操作方法和试验数据,并总结了低温,低浓度光亮镀镍的优缺点。

关键词 光亮镀镍 LTC 常规 光亮剂 槽液 极限电流密度 低浓度 镀镍液 镀层厚度 硫酸镍 硫酸盐 低温

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活性氯在316L不锈钢电极表面的阴极行为研究 被引量：2

18

作者 于辉 孙明先 +1 位作者 马焱 王晓滨 《电化学》 CAS CSCD 2003年第1期66-70,共5页

　利用电化学方法研究了活性氯在3.5%NaCl溶液中316L不锈钢电极表面的阴极还原反应及其反应机制.实验表明,随着溶液中活性氯浓度的增加,316L不锈钢的自腐蚀电位正移,阴极反应的极限扩散电流明显增大,说明活性氯对316L不锈钢电极表面的... 　利用电化学方法研究了活性氯在3.5%NaCl溶液中316L不锈钢电极表面的阴极还原反应及其反应机制.实验表明,随着溶液中活性氯浓度的增加,316L不锈钢的自腐蚀电位正移,阴极反应的极限扩散电流明显增大,说明活性氯对316L不锈钢电极表面的两个阴极反应,即HClO还原和ClO-还原具有明显的促进作用.本文的研究确定了产生这两个还原反应的电位范围,并进一步探索了该还原反应速度的控制步骤. 展开更多

关键词 活性氯 316L不锈钢 阴极行为 极限扩散电流密度 旋转圆盘电极 电极反应速度 控制 腐蚀 海水

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电渗析槽

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作者 浦部素直 户井兴一 王子亮 《环境科学研究》 EI CAS 1979年第7期8-13,共6页

前言离子交换膜电渗析装置由电渗析槽和供给直流电及溶液的附属设备构成。本文主要叙述电渗析槽的构造及其应具备的条件。电渗析槽由在阳极和阴极间互相排列着的阳离子交换膜和阴离子交换膜构成,用于电解质的浓缩及脱盐。当初日本是为... 前言离子交换膜电渗析装置由电渗析槽和供给直流电及溶液的附属设备构成。本文主要叙述电渗析槽的构造及其应具备的条件。电渗析槽由在阳极和阴极间互相排列着的阳离子交换膜和阴离子交换膜构成,用于电解质的浓缩及脱盐。当初日本是为了浓缩海水,欧美是为了使海水或地下咸水脱盐而进行研究的。其后,它的应用扩大到排水处理。 展开更多

关键词 离子交换膜 地下咸水 连通孔 阳极室 垂直流 电解氧化 吸附影响 浓缩液 极限电流密度 极间

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