碳纤维用做溶氧型海水电池(DO-SWB,Dissolved Oxygen-Seawater Battery)正极材料已取得商业化应用,但海水中溶解氧浓度低和材料氧还原反应(ORR,oxygen reduction reaction)活性低制约着电池功率密度的提高,炭材料的氮掺杂近年来备受关...碳纤维用做溶氧型海水电池(DO-SWB,Dissolved Oxygen-Seawater Battery)正极材料已取得商业化应用,但海水中溶解氧浓度低和材料氧还原反应(ORR,oxygen reduction reaction)活性低制约着电池功率密度的提高,炭材料的氮掺杂近年来备受关注。本工作以苯胺为氮源,采用一步法在苯胺(An,Aniline)和硫酸混合液中对聚丙烯腈碳纤维(PAN-CF,Polyacrylonitrile-based Carbon Fiber)进行电化学处理,调控工艺条件制备掺氮电极。采用扫描电镜(SEM,Scanning Electron Microscope)、拉曼光谱(Raman,Raman spectrum)和X射线光电子能谱(XPS,Xray Photoelectron Spectroscope)进行表征,结合电化学测试方法对电极表面特征及ORR活性评价,并对作用机理分析。电化学改性使碳纤维表面产生缺陷并生成吡啶类官能团,有效调控了炭材料的电子结构,增加了电极表面活性位点的数量,改善了氧的吸附和电荷转移能力,使掺氮后电极具有优良的ORR性能。其中,最佳性能电极ORR起始电位为-0.12 V vs SCE,在-0.4 V vs SCE下比电流密度达510 mA/g,作为溶氧型海水电池正极具有可期的应用前景。展开更多
镁/海水电池是一种高比能量、安全、低成本的水下电源,在该电池中氢析出电极具有重要的作用。采用氢气气泡模板法在泡沫镍基底上电化学沉积得到多孔镍,然后通过化学沉积法修饰微量铂(<25μg/cm2)制备出高效的多孔氢析出电极,并将其...镁/海水电池是一种高比能量、安全、低成本的水下电源,在该电池中氢析出电极具有重要的作用。采用氢气气泡模板法在泡沫镍基底上电化学沉积得到多孔镍,然后通过化学沉积法修饰微量铂(<25μg/cm2)制备出高效的多孔氢析出电极,并将其用作镁/海水电池阴极。通过SEM、EDS、电化学等表征方法分析了阴极的微观形貌、组成及电池的放电性能和性能衰减原因。结果表明:所制备的阴极含有丰富的纳米孔道结构,具有稳定的析氢性能;采用该阴极的镁/海水电池在1 m A/cm2并持续放电240 h的条件下,质量比能量高达801 Wh/kg。展开更多
采用失重法和开路电位、恒流放电等电化学测试方法评价了模拟深海环境下Mg-Ga-Hg合金出厂态和间歇工作过程中的电化学性能。结果表明,在4℃、4 cm/s下,Mg-Ga-Hg合金的开路电位低于-1.95 V且自放电速率较慢;在1~9 m A/cm^2下放电时,稳定...采用失重法和开路电位、恒流放电等电化学测试方法评价了模拟深海环境下Mg-Ga-Hg合金出厂态和间歇工作过程中的电化学性能。结果表明,在4℃、4 cm/s下,Mg-Ga-Hg合金的开路电位低于-1.95 V且自放电速率较慢;在1~9 m A/cm^2下放电时,稳定工作电位低于-1.90 V,电流效率维持在50%以上。此外,出厂态和间歇工作时的Mg-Ga-Hg合金均可快速启动,适合用作海水电池的负极材料,以满足深海观测仪器长期供电需求。展开更多
文摘碳纤维用做溶氧型海水电池(DO-SWB,Dissolved Oxygen-Seawater Battery)正极材料已取得商业化应用,但海水中溶解氧浓度低和材料氧还原反应(ORR,oxygen reduction reaction)活性低制约着电池功率密度的提高,炭材料的氮掺杂近年来备受关注。本工作以苯胺为氮源,采用一步法在苯胺(An,Aniline)和硫酸混合液中对聚丙烯腈碳纤维(PAN-CF,Polyacrylonitrile-based Carbon Fiber)进行电化学处理,调控工艺条件制备掺氮电极。采用扫描电镜(SEM,Scanning Electron Microscope)、拉曼光谱(Raman,Raman spectrum)和X射线光电子能谱(XPS,Xray Photoelectron Spectroscope)进行表征,结合电化学测试方法对电极表面特征及ORR活性评价,并对作用机理分析。电化学改性使碳纤维表面产生缺陷并生成吡啶类官能团,有效调控了炭材料的电子结构,增加了电极表面活性位点的数量,改善了氧的吸附和电荷转移能力,使掺氮后电极具有优良的ORR性能。其中,最佳性能电极ORR起始电位为-0.12 V vs SCE,在-0.4 V vs SCE下比电流密度达510 mA/g,作为溶氧型海水电池正极具有可期的应用前景。
文摘镁/海水电池是一种高比能量、安全、低成本的水下电源,在该电池中氢析出电极具有重要的作用。采用氢气气泡模板法在泡沫镍基底上电化学沉积得到多孔镍,然后通过化学沉积法修饰微量铂(<25μg/cm2)制备出高效的多孔氢析出电极,并将其用作镁/海水电池阴极。通过SEM、EDS、电化学等表征方法分析了阴极的微观形貌、组成及电池的放电性能和性能衰减原因。结果表明:所制备的阴极含有丰富的纳米孔道结构,具有稳定的析氢性能;采用该阴极的镁/海水电池在1 m A/cm2并持续放电240 h的条件下,质量比能量高达801 Wh/kg。
