多孔能源材料在有限扩散条件下的Warburg阻抗谱仿真研究 被引量：3

1

作者 李雨 杨维明 +3 位作者 黄秋安 李伟恒 李喜飞 张久俊 《西安理工大学学报》 CAS 北大核心 2019年第2期138-146,共9页

运用Warburg阻抗谱准确揭示多孔能源材料电极的动力学特性及离子在孔隙电解液的扩散行为,首先需要深入理解单孔Warburg阻抗谱随维度参数和材料特性的演化规律。本论文主要研究内容是:①建立单孔Warburg阻抗模型,并在理想界面和有限扩散... 运用Warburg阻抗谱准确揭示多孔能源材料电极的动力学特性及离子在孔隙电解液的扩散行为,首先需要深入理解单孔Warburg阻抗谱随维度参数和材料特性的演化规律。本论文主要研究内容是:①建立单孔Warburg阻抗模型,并在理想界面和有限扩散条件下,从超越函数方程推演到代数方程;②通过数值计算方法,定量仿真了孔的直径、孔的深度、电解液单位长度电阻以及活性物/电解液界面单位长度比电容对Warburg阻抗特征的影响;③基于仿真结果,系统研究了Warburg阻抗谱的转折频率、横跨45°Warburg区低频电阻和低频等效电容随孔的维度参数和材料参数的动态演化规律;④最后,从电化学动力学的角度解释了有限扩散Warburg现象和半无限扩散Warburg现象彼此间的竞争关系及其观测结果的演变规律。通过本论文的仿真研究结果,可深入理解储能材料中多孔电极的行为特征,进而为有效设计储能材料的结构和组成提供了有价值的理论依据,尤其在能量密度和最大功率密度的优化上。 展开更多

关键词 多孔电极 有限长度扩散 半无限扩散 Warburg阻抗 渗透深度

在线阅读 下载PDF 职称材料

快速微波合成铂铜合金作为高效氧还原电催化剂 被引量：1

2

作者 袁程 沈迁 +1 位作者 张瑞文 张世明 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第3期1133-1140,共8页

氧还原反应(ORR)动力学迟缓,质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极需要消耗大量的贵金属铂(Pt)。然而,Pt的稀缺性以及商业Pt/C催化剂的高成本、低ORR活性、差稳定性等问题,严重制约了PEMFC的大规模应用。因此,亟需寻找合适策略以开发具有优异... 氧还原反应(ORR)动力学迟缓,质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极需要消耗大量的贵金属铂(Pt)。然而,Pt的稀缺性以及商业Pt/C催化剂的高成本、低ORR活性、差稳定性等问题,严重制约了PEMFC的大规模应用。因此,亟需寻找合适策略以开发具有优异活性、高稳定性、低Pt用量的高效实用催化剂。本工作发展了一种快速微波还原的方法,合成了碳负载的铂铜合金纳米颗粒(PtCu/C)催化剂。透射电镜结果显示,PtCu纳米颗粒均匀分布在碳载体表面,其平均粒径约为2.7 nm,纳米颗粒中Pt、Cu均匀分布,形成了两个原子层厚度的富Pt表面结构;X射线衍射证实了PtCu合金的形成;X射线光电子能谱表明Cu向Pt进行了电子转移,产生了电子相互作用。进一步,系统考察了前体混合物中Pt∶Cu摩尔比以及微波反应的温度、时间、功率等对制备催化剂催化活性的影响。电化学测试结果表明,优化的PtCu/C催化剂在0.9 V(vs.RHE)处的质量活性和面积活性分别为0.280A/mg和0.346 mA/cm^(2),均优于商业Pt/C催化剂的0.150A/mg和0.213 mA/cm^(2),且稳定性进一步提升,PtCu/C催化剂提高的活性和稳定性主要归因于小粒径的PtCu纳米颗粒、合金化以及富Pt表面结构等。 展开更多

关键词 快速微波还原 铂铜合金 电催化剂 氧还原反应

在线阅读 下载PDF 职称材料

硫化镍/三维网络石墨烯复合材料制备及其在高性能超级电容器的应用研究（英文）

3

作者 王晓敏 窦湟琳 +1 位作者 田真 张久俊 《电化学》 CSCD 北大核心 2017年第2期217-225,共9页

本文在泡沫镍上生长三维网络状结构的石墨烯(3DG),以此为模板合成石墨烯复合电极并将其应用于超级电容器.采用一步水热法在3DG上合成得到Ni_3S_2纳米棒结构(Ni_3S_2/3DG).通过TEM、XRD、SEM和拉曼光谱等手段表征对Ni_3S_2/3DG复合材料... 本文在泡沫镍上生长三维网络状结构的石墨烯(3DG),以此为模板合成石墨烯复合电极并将其应用于超级电容器.采用一步水热法在3DG上合成得到Ni_3S_2纳米棒结构(Ni_3S_2/3DG).通过TEM、XRD、SEM和拉曼光谱等手段表征对Ni_3S_2/3DG复合材料的形态与结构进行表征.电化学测试表明,Ni_3S_2/3DG复合材料具有高的比电容(在扫速为5 mV·s^(-1)下,具有1825.3 F·g^(-1)的比容量)和放电电容(在电流密度10mA下电容高达516.7 F·g^(-1)).此外,在电流密度20mA下具有良好的循环性能(循环1000周后仍能保留约100%的初始电容).本工作为得到高能量密度和良好的长期稳定性的复合材料提供了参考. 展开更多

关键词 三维石墨烯 硫化镍 超级电容器 电化学储能

在线阅读 下载PDF 职称材料

钠离子电池硬碳基负极材料的研究进展 被引量：8

4

作者 殷秀平 赵玉峰 张久俊 《电化学（中英文）》 CAS 北大核心 2023年第10期1-18,共18页

本文系统地总结了近年来钠离子电池中硬碳负极材料的研究进展以及相应储钠机理的发展历程,并从结构设计和电解液调控两方面综述了硬碳材料性能的提升策略。简述了前驱体的选择、碳化温度、预处理、造孔剂、杂原子掺杂、材料复合、电解... 本文系统地总结了近年来钠离子电池中硬碳负极材料的研究进展以及相应储钠机理的发展历程,并从结构设计和电解液调控两方面综述了硬碳材料性能的提升策略。简述了前驱体的选择、碳化温度、预处理、造孔剂、杂原子掺杂、材料复合、电解液调控以及预钠化等策略对硬碳负极材料储钠性能的影响。本文为高性能低成本硬碳材料的设计合成和电解液匹配提供了新的见解,并展望了未来硬碳负极材料进一步研发的方向。 展开更多

关键词 钠离子电池 硬碳 负极材料 储钠性能

在线阅读 下载PDF 职称材料

固态电池离子/电子传导及其传输线阻抗模型的研究进展

5

作者 席雅露 黄秋安 +4 位作者 李伟恒 白玉轩 王佳 张方舟 张久俊 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期915-925,共11页

固态锂电池因其具有预期的高能量密度、宽工作温度范围及高安全性而备受青睐,成为动力电源和能源存储的主要选择.然而,固-固界面的离子/电子迁移阻力大、稳定性不足、剥离易发生等问题严重限制了其实际应用及产业化.为了改善固态电池性... 固态锂电池因其具有预期的高能量密度、宽工作温度范围及高安全性而备受青睐,成为动力电源和能源存储的主要选择.然而,固-固界面的离子/电子迁移阻力大、稳定性不足、剥离易发生等问题严重限制了其实际应用及产业化.为了改善固态电池性能,深入理解离子/电子的传导机理,不仅需要获取原始实验数据,而且还需要利用阻抗传输线模型,分析离子/电子的彼此影响及分离离子与电子的独立贡献.综述了多孔电极中离子/电子传导的7种测试方法及其特点;讨论了多孔电极中离子/电子传导及其9种传输线模型;分析了离子/电子传导机理研究中仍存在的尚未解决的基本问题;给出了能改善固态电池循环稳定性的努力方向.上述措施便于快速了解插层电极中离子/电子传导的研究现状、关键问题和发展趋势. 展开更多

关键词 固态电池 界面电阻 循环稳定性 离子/电子传导 传输线阻抗模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

离子液体-碳纳米管复合材料用于聚氨酯抗静电剂的研究 被引量：3

6

作者 陈玮祥 彭燕 关士友 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2020年第12期184-188,共5页

为降低聚氨酯薄膜的表面电阻率,提高其抗静电稳定性。以离子液体(IL) 1-羟乙基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐([C2OHmim][Tf2N])和多壁碳纳米管(MCNT)为原料,通过物理改性制备不同配比的离子液体-碳纳米管复合材料,并用其改善聚氨酯... 为降低聚氨酯薄膜的表面电阻率,提高其抗静电稳定性。以离子液体(IL) 1-羟乙基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐([C2OHmim][Tf2N])和多壁碳纳米管(MCNT)为原料,通过物理改性制备不同配比的离子液体-碳纳米管复合材料,并用其改善聚氨酯薄膜的抗静电性能,最终通过溶液涂膜法制得IL-MCNT/PU薄膜。IR、FT-IR分析结果表明,与IL复合后的碳纳米管具有良好的分散性;IL也通过羟基成功固定在聚氨酯基体中。改性后PU膜的表面电阻率降低了6个数量级,当添加ILMCNT-5时,材料的电阻率由2.1×1013Ω降至2.7×107Ω,经过10 min超声处理后几乎保持不变。与单一组分离子液体相比,IL-MCNT显示出更好的抗静电稳定性;碳纳米管的加入提高了材料的力学性能。 展开更多

关键词 离子液体 碳纳米管 聚氨酯 抗静电

在线阅读 下载PDF 职称材料

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 被引量：1

7

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。 展开更多

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

氢能与燃料电池关键科学技术:挑战与前景 被引量：36

8

作者 朱明原 刘文博 +4 位作者 刘杨 齐财 李瑛 李文献 张久俊 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期411-443,共33页

氢能是可持续的二次清洁能源,产业链主要包括氢气的制取、储存、运输和应用等环节.燃料电池是氢能利用的主要方式,处于产业链的核心地位.以氢能产业链为主线,围绕氢能燃料电池产业化进展,对制氢、储氢、加氢站、氢能燃料电池电堆及关键... 氢能是可持续的二次清洁能源,产业链主要包括氢气的制取、储存、运输和应用等环节.燃料电池是氢能利用的主要方式,处于产业链的核心地位.以氢能产业链为主线,围绕氢能燃料电池产业化进展,对制氢、储氢、加氢站、氢能燃料电池电堆及关键材料,以及车用燃料电池系统关键部件的技术特征、产业化进展、发展现状及存在的挑战进行了概述,尤其对中国燃料电池产业链的发展现状进行了重点介绍.为了加速氢能与燃料电池真正意义上的产业化,还提出了几点需要克服挑战的研发方向. 展开更多

关键词 氢能 燃料电池 产业链

在线阅读 下载PDF 职称材料

ALD反应沉积超薄TiO_(2)改性LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)正极材料及其电化学性能 被引量：1

9

作者 朱明原 刘文博 +3 位作者 李瑛 刘杨 李文献 张久俊 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期312-322,共11页

高镍三元正极材料LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2)(NCM,ω(Ni)60%)由于粉体颗粒表面的相变,电解液副产物HF的侵蚀,过渡金属离子的溶解等问题,其循环性能及安全稳定性一直不理想.通过原子层沉积(atomic layer deposition,ALD)反应在高镍Li... 高镍三元正极材料LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2)(NCM,ω(Ni)60%)由于粉体颗粒表面的相变,电解液副产物HF的侵蚀,过渡金属离子的溶解等问题,其循环性能及安全稳定性一直不理想.通过原子层沉积(atomic layer deposition,ALD)反应在高镍Li Ni_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)(NCM811)正极材料表面均匀沉积了超薄Ti O_(2)涂层,用于改善其电化学性能.研究结果表明:通过ALD反应沉积Ti O_(2)后,改性NCM811的性能明显改善;超薄Ti O_(2)涂层阻碍了NCM811活性颗粒与电解液的直接接触,提高了材料的循环稳定性;在循环过程中,超薄涂层不会影响锂离子的传输.通过ALD反应沉积超薄涂层为改性电极材料提供了新思路. 展开更多

关键词 LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2) 原子层沉积 锂离子电池 正极材料 TiO_(2)

在线阅读 下载PDF 职称材料

微波合成碳载铂用于氧还原电催化 被引量：2

10

作者 蔡佳琳 陈艺哲 +2 位作者 容忠言 张久俊 张世明 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期3800-3807,共8页

质子交换膜燃料电池阴极氧还原反应(ORR)动力学迟缓,因此,开发高活性、低成本的ORR电催化剂对燃料电池发展具有重要意义。本文利用微波法,在氢氧化钠/乙二醇的溶液中还原氯铂酸合成了铂纳米颗粒(Pt NPs);随后,将其与Vulcan XC-72R炭黑混... 质子交换膜燃料电池阴极氧还原反应(ORR)动力学迟缓,因此,开发高活性、低成本的ORR电催化剂对燃料电池发展具有重要意义。本文利用微波法,在氢氧化钠/乙二醇的溶液中还原氯铂酸合成了铂纳米颗粒(Pt NPs);随后,将其与Vulcan XC-72R炭黑混合,制备了高分散性的碳载铂(Pt/C)催化剂。透射电镜结果表明,Pt NPs在炭黑表面均匀分布,平均粒径约为2.8 nm,略小于商业Pt/C催化剂(约3 nm)。进一步,探究了微波功率、分散溶剂以及载碳时有或无HCl对制备催化剂分散性和氧还原活性的影响。电化学测试表明,相较于商业Pt/C催化剂,优化的微波Pt/C催化剂展现出更为优异的ORR催化活性。在0.1 mol/L HClO_(4)电解液中,微波Pt/C催化剂的半波电位较商业Pt/C催化剂高出9 mV,其在0.9 V(vs.RHE)处的质量活性和面积活性为0.109 A/mg和0.127 mA/cm^(2),均分别高于商业Pt/C催化剂的0.093 A/mg和0.118 mA/cm^(2)。此外,微波Pt/C催化剂具有比商业Pt/C催化剂更好的电化学稳定性。这些主要归因于碳表面均匀分布的较小粒径Pt NPs,增加的Pt表面积提升了ORR活性,与碳载体表面孔结构的牢固嵌合增强了稳定性。本工作系统研究了微波法合成Pt/C催化剂的技术路线,适合批量化生产。 展开更多

关键词 微波合成 PT/C催化剂 氧还原反应

在线阅读 下载PDF 职称材料

钴,氮共掺杂多孔炭用于高性能氧还原电催化剂 被引量：7

11

作者 张晶 宋良浩 +2 位作者 赵晨妃 殷秀平 赵玉峰 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期209-218,共10页

钴和氮共掺杂炭催化剂(Co-NC),由于成本低廉和资源丰富而备受关注,但其低的氧还原反应(ORR)活性和对氧气的双电子(2e-)还原生成H2O2的高选择性,进一步影响了其在燃料电池中的应用。因此,Co-NC催化剂是通过在650、750和850℃下热解C℃l2... 钴和氮共掺杂炭催化剂(Co-NC),由于成本低廉和资源丰富而备受关注,但其低的氧还原反应(ORR)活性和对氧气的双电子(2e-)还原生成H2O2的高选择性,进一步影响了其在燃料电池中的应用。因此,Co-NC催化剂是通过在650、750和850℃下热解C℃l2和壳聚糖的混合物(用ZnCl2预处理),然后用HNO3洗涤并在900℃下退火而制备。结果表明,ZnCl2有利于壳聚糖与Co^2+的络合,同时也是造孔的化学活化剂。此外,退火会导致通过碳热还原锌离子形成球形Zn金属纳米颗粒蒸发,从而形成Co-NC催化剂独特的多孔结构,其球形孔填充了球形炭纳米颗粒,而球形炭纳米颗粒在Co催化过程中氮掺杂炭生长而形成。在Co催化下,催化剂的石墨化度得到了改善。在750℃的热解温度下获得的Co-NC催化剂与商业Pt/C催化剂相比,具有相同的4e-路径,展现出更高的ORR催化活性、长期稳定性和甲醇耐受性,这得益于其大的比表面积、可分散Co物种的高吡啶氮和石墨氮含量及其优异的导电性。 展开更多

关键词 氧还原 ORR催化剂 多孔炭 炭球 氮掺杂

在线阅读 下载PDF 职称材料

NaCl限域调控的电极材料及在超级电容器中的应用

12

作者 卫武涛 单常伟 +3 位作者 郭子婕 徐甲强 张久俊 米立伟 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期748-767,共20页

NaCl作为一种典型的离子型化合物,溶解或熔融后能展示出较高的离子导电性,在水、甘油等溶剂中溶解度较高,并且廉价易得.凭借这些重要的物理化学特性,NaCl逐渐受到研究人员的青睐.主要综述了近年来NaCl在电极材料调控方面的研究进展,重... NaCl作为一种典型的离子型化合物,溶解或熔融后能展示出较高的离子导电性,在水、甘油等溶剂中溶解度较高,并且廉价易得.凭借这些重要的物理化学特性,NaCl逐渐受到研究人员的青睐.主要综述了近年来NaCl在电极材料调控方面的研究进展,重点介绍了NaCl模板法及熔盐法制备电极材料新技术,详细分析了NaCl对电极材料结构、形貌的调控机制,及辅助冷冻干燥技术、溶胶凝胶技术、单一熔盐法、混合熔盐法相关技术策略的特点和优势.最后,分析了相关技术走向工业化应用所面临的挑战和困难,并对未来的发展进行了展望. 展开更多

关键词 氯化钠 模板法 熔盐法 电极材料 超级电容器

在线阅读 下载PDF 职称材料