多孔电极

摘要： 电催化过程是时空多尺度的复杂系统,探究认识多孔电极电催化体系中不同层次和尺度下的介尺度行为,对进一步强化电催化反应以及物质扩散传递,提高效率减低能耗具有重要的意义。围绕多孔电极、电催化剂以及隔膜,对多级孔电极结构的构筑、电催化剂表界面活性位调控、介尺度结构可控制备策略和隔膜结构调控中存在的介尺度现象以及介尺度效应进行了详细的综述,发现电催化体系中各层次之间的介尺度行为可以用于优化、调控、指导多孔电极、电催化剂以及隔膜的设计与制备,为丰富和完善电化学催化体系提供了新思路和新角度。

摘要： 电极中的离子-电子传递和传热显著影响着电化学储能性能。深入研究多孔电极中的热-质传递现象这一典型的介尺度问题,对高性能电化学储能器件的设计具有重要意义。采用一种基于改进的状态更新的随机重建方法和动态退火系数相结合的模拟退火算法,将图像分割后的二维SEM图重构为真实的三维多孔电极。通过重构多孔电极和PNP方程与傅里叶定律,建立真实多孔电极中的离子传递和电极导热模型。结果表明,当充电时间为0.1个平板充电弛豫时间时,离子主要吸附在多孔电极骨架相与体相的接触面上,且离子倾向于从截面边缘往中心迁移。由于实际的导热距离远小于多孔电极厚度,多孔电极中的热弛豫时间远小于平板的热弛豫时间。

摘要： 本文提出了一种适用于模拟双孔径多孔介质的孔道结构模型,该模型可独立形成空间均匀分布的大、小尺寸的两种孔径,并在此基础上开发可以生成参数化孔道模型图示及构成体素坐标的面向过程程序。通过划分函数的迭代,从对应几何方法的自相似性引出此模型的一般孔隙度、分形维度、间隙度和比表面积方面的讨论。最后通过面向对象编程,选择工业三维建模软件开发一种可以生成较大规模几何模型文件的技术路线及渗流与电化学仿真应用方法。

摘要： 为考查典型电流体动力学传导泵性能,推动其应用于电子元器件微通道液冷,设计了平嵌电极与多孔电极电导泵,并搭建电导泵实验系统,测试了这2种电导泵泵送介电液体HFE-7100的性能。结果表明:施加10 kV直流电压时,6对平嵌电极电导泵产生流量194.5 mL/min,动压40.3 Pa,最大静压72.1 Pa;3对孔径为1.5 mm的多孔电极电导泵产生流量438.2 mL/min,动压173.0 Pa,最大静压363.5 Pa。可见,相比平嵌电极电导泵,多孔电极电导泵具有更好的性能。

摘要： 电化学脱嵌法盐湖提锂技术因其选择性高、吸附量大、绿色无污染等优点,越来越受到人们的关注,但盐湖卤水矿化度高、黏度大,导致实际提锂速率较低.基于此,以NH4 HCO3为造孔剂,制备了具有良好渗透性和传质性能的多孔LiFePO4电极,以改善提锂过程动力学性能.结果表明:造孔改性后电极表面具有微裂纹-微孔的复合结构,可显著强化溶液的传质过程,降低电化学极化.以多孔电极进行电化学脱嵌法提锂,其嵌锂容量由传统电极的25.6 mg(Li)/g(LiFePO4)增加至多孔电极的35.2 mg(Li)/g(LiFePO4),且提锂过程的平均电流密度由8.7 A/m2提高至17.9 A/m2,提锂效率显著提高.此外采用多孔电极循环提锂30次后容量保持率高达98％,表现出良好的循环性能.

摘要： 建立了氧传感器多孔电极材料的物理模型并求出原子振动的简谐系数和非简谐系数,应用固体物理理论和方法,得到多孔电极材料原子振动频率、阻尼系数与温度的关系,研究了原子对平衡位置的位移随温度和时间以及颗粒半径的变化规律,探讨了孔隙度和原子非简谐振动对它的影响.结果 表明:①振动频率随温度升高而线性增大,表面原子的振动频率总小于体内原子;②原子的振动振幅随时间的增长而按负指数规律减小,减小的程度取决于受到的阻尼.阻尼系数随温度升高而增大,体内阻尼系数大于表面,是表面的1.414倍;③原子对平衡位置的位移随温度升高而增大,随时间的增长而按负指数规律减小,随着平均半径值的增大而非线性减小.孔隙度愈大,颗粒线度愈小,原子对平衡位置的位移愈大;④原子非简谐振动项对Pt电极材料原子的振动有重要影响:简谐近似下,原子振动频率和振幅均为恒量,与温度无关;考虑到非简谐项后,振动频率和振幅均随颗粒半径的增大和温度的升高而变.温度越高、孔隙度越大、颗粒半径越小,非简谐与简谐近似的差值愈大,即非简谐效应愈显著.

摘要： 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。

摘要： 电化学阻抗谱(EIS)是研究电极/电解质界面发生的电化学过程的最有力工具之一,在过去的20多年中,EIS被广泛应用于锂离子电池研究和生产领域,包括研究电极界面反应机理和容量衰减机制,测定相关电极过程动力学参数和电池的健康状态、荷电状态以及电池的内阻.本文分析了锂离子电池中电极极化过程包含的3个基本物理化学过程——电子输运、离子输运和电化学反应过程,探讨了每一基本物理化学过程包含的步骤及其EIS谱特征,详细论述了与电子输运相关的基本物理化学过程——接触阻抗和感抗产生的机制;介绍了多孔电极理论及其在锂离子电池中的应用,阐述了基于多孔电极理论进行阻抗谱数值模拟的建模原理与方法.综述了石墨、硅、二元3d过渡金属氧化物、LiCoO2、尖晶石LiMn2O4、LiFePO4、尖晶石Li4Ti5O12、过渡金属氟化物材料等电极的典型阻抗谱特征和各时间常数的归属问题.最后讨论了EIS现存的问题及未来的发展方向.

摘要： 1研究进展1.1电化学调整镎钚价态研究3D打印金属多孔电极具有比重轻、强度高、耐蚀性优异、比表面积大、气液透过性能好等优点,是一种新型的三维电极材料,其反应区域不再局限在电极的简单几何表面,而是在电极整个三维空间内均有反应发生,尤其适用于反应速率慢或反应系统中极限扩散电流密度小的反应系统。

摘要： 高速电弧放电加工是一种新型的高速、高效和绿色的加工方法,主要机理是利用流体动力断弧机制实现电弧的有效控制以去除材料.流体动力断弧机制的实现依赖于高速的极间流场动力,该动力需要由多孔电极的强制内冲液提供.因而,如何快速、经济地制备多孔电极是实现高速电弧放电加工的必要条件.首先阐明了选择石墨作为多孔电极材料的原因;其次,完成了集成CAD、CAE(主要是CFD)和CAM的多孔电极设计、仿真和制造的软件模块,这些模块能依据所加工的工件特征快速、高效地完成对应多孔电极的制备;最后,为了验证制备的一系列多孔电极的电弧加工能力,对典型工件包括具有复杂3D型腔的零件进行加工实验.实验证明,基于多孔电极的高速电弧放电加工能实现很高的材料去除率(MRR＞14000 mm3/min)和较低的工具损耗率(TWR＜1％),因而其特别适用于以难切削材料的大余量去除为主的粗加工.

摘要： 提出了分析质子交换膜燃料电池(PEMFC)工作特性的三维复杂渗流模型,给出了与该模型相对应的有限元方法,并对其进行了数值模拟,研究的区域有多孔电极(多孔扩散层和催化层)、多孔流道和质子交换膜.模型同时考虑了流体流动,多组分传递,电荷传递,热量传递和电化学动力学.该模型能描述整个区域的流体输运现象,涉及的不同的源项和相应的物性参数反映不同性质的电池工作区域,通过求解耦合了电化学方程的渗流控制方程组,得到了电池内反应物的组分浓度、流动和温度等空间分布情况及其对电池性能的影响,工作为优化PEMFC的设计提供了参考.

摘要： 本文基于微流体流动的基本理论, 采用Lattice Boltzmann方法，对燃料电池气体扩散层多孔介质内的液滴变化过程进行了数值模拟，揭示了微液滴在多孔电极中的形成、长大、聚集和传输机理与规律, 提出仅仅控制疏水纤维所占的比例的传统方法不能从根本上改变液态水在气体扩散层中的传输能力，研究表明，疏水化处理方式也就是疏水纤维的分布形式对液态水传输有决定性影响。液态水的分布形态主要取决于气体扩散层的微观结构，但在不同润湿性能纤维区域的连接处，其形态一定程度受到纤维润湿性能的影响。这些结论对研制高性能的多孔电极具有指导意义。

摘要： 本文采用3D模型，对平板式固体氧化物燃料电池(SOFCs)进行了数值模拟。通过研究发现电极的厚度对反应区中气体的浓度分布影响很大。对于阳极支撑SOFCs，由于阴极较薄，在连接体肋片宽度变化过程中，欧姆损失变化量和浓差极化损失变化量级相同，且存在此消彼长关系，肋片在设计工况下宽度为0.05mm使得电池的性能最优。由于阳极较厚，肋片变化过程中浓差极化损失相对较小，故阳极采用较宽的肋片可以提高电池的性能，同时还可以提高燃料的利用率。

摘要： 电化学高级氧化技术以没有二次污染,易于控制等优点越来越受到人们的关注。由于废水处理往往涉及到稀溶液,污染物含量小,废水电导率低,其电催化氧化过程的两种方式进行都包括电化学反应和传质过程.因此,电化学反应器的流体力学和物质传递规律是有机污染物电化学氧化降解反应实现工业化的过程中的过程优化及反应器优化的基本问题。滤压式电化学反应器以其结构紧凑、时空产率高、槽压低等优点在电化学工业中被普遍采用。尤其是随着近年来扩张阳极、多孔电极的开发和利用,人们开始重视传统的滤压式电解槽,因为这些电极可改善滤压式电解槽的传质性能。本文研究了电极形状和进出口位置对滤压式电解槽传质性能以及电解槽内部的流体动力学性能，说明了网状电极的湍流促进作用，阐述了电解液进出口位置对电解槽内流动性能的显著影响，并利用计算流体力学的方法研究电解槽内部的流动状况，对流动模型进行验证。不仅从时间方面，更重要的是从空间角度对滤压式电化学反应器的传质和流体动力学性能进行了研究。

摘要： 本文通过调制脉冲电流在质子交换树脂（Nafion）粘接的无金属催化剂负载多孔电极（UCE）上电沉积Pt 催化剂。对所沉积Pt 催化电极性能及负载量，用线性扫描伏安法（LSV）、透射电镜（TEM）及分光光度法进行了表征与检测。通过调制电沉积过程的脉冲参数，能够有效的调控电沉积Pt 晶粒的尺寸、形状和分散度，并能有效地缓解电沉积过程中析氢对沉积金属催化剂铂的干扰，提高电沉积的电流效率，所沉积的Pt 催化剂利用率较传统Nafion 粘接Pt/C 催化电极要高。

摘要： 结合解析与数值方法,在综合考虑3种极化(活化极化、浓差极化、欧姆极化)情况下对单孔模型中过电位和电流分布重新求解,使得到的解更具普遍意义.

摘要： 本文通过脉冲电沉积法制备质子交换膜燃料电池(PEMFC)催化电极。采用这种方法,可以将Pt选择性地沉积在碳与质子交换膜的界面,Pt的沉积量呈梯度分布,靠近质子交换膜一侧的Pt含量高,符合该处电化学反应速度大的要求。通过调制电沉积过程的脉冲参数,能够有效地调控电沉积Pt晶粒的尺寸、形状和分散度,并能有效地缓解电沉积过程中析氢对沉积金属催化剂铂的干扰,提高电沉积的电流效率。脉冲导通时间T为300断通时间T为1200,脉冲峰值电流J为67mA/cm,沉积电量0.3C/cm条件下制得的电极,所得Pt的晶粒约12-17nm,沉积Pt的电流效率为69﹪。

摘要： 本研究通过电化学沉积方法，将纳米尺度的、析氢过电位较高的铜沉积在PCB上，作为“核/壳”型催化剂的“核”。然后通过所沉积的铜“核”与铂盐之间的化学置换反应，在碳载铜纳米粒子表面形成完全置换的铂单原子层，作为“核/壳”的“壳”。从而构筑对氢、甲醇氧化以及氧气还原具有协同催化作用的省铂型、Cu@Pt“核/壳”型燃料电池催化剂。

摘要： 众所周知,高质量的掺硼金刚石(BDD) 薄膜具有较宽的电化学窗口,较低的背景电流以及较强的抗腐蚀性,这使得它在电分析、电解氧化等方面都有着广泛的应用。 BDD薄膜一般被沉积在平板Si,Ta,Nb,W, Ti和其他金属或半导体基体上[1],这些BDD 电极已经被广泛研究和应用。但是如果我们可以制备出多孔BDD电极,那么将可能制备具有高比表面积的多孔BDD电极,提高电流效率。

摘要： 本发明通过分解其上具有金属层且含有连续孔的树脂多孔体提供了一种含有连续孔且具有低氧含量的金属多孔体，其中通过在将所述树脂多孔体浸渍在第一熔融盐中并对所述金属层施加负电位的同时，在所述金属的熔点以下的温度下对所述树脂多孔体进行加热来分解所述树脂多孔体；并提供了所述金属多孔体的制造方法。

摘要： 本发明提供了一种三维网状铝多孔体、分别使用了该铝多孔体的集电体和电极；以及制造这些部件的方法，在所述三维网状铝多孔体中，所述多孔体中的小室的直径在所述多孔体的厚度方向上是不均匀的。所述多孔体为用于集电体的、片状的三维网状铝多孔体，其中所述多孔体中的小室的直径在所述多孔体的厚度方向上是不均匀的。当所述三维网状铝多孔体的厚度方向上的截面被依次分割为区域1、区域2和区域3这三个区域时，优选区域1和区域3的平均小室直径与区域2的小室直径不同。

摘要： 本发明的目的在于提供一种三维网状铝多孔体、含有该铝多孔体的电极，以及制造该电极的方法，其中所述三维网状铝多孔体能够连续地制造电极。本发明提供了在制造电极的方法中用作基材的长片状三维网状铝多孔体，所述制造电极的方法至少包括解绕、厚度调节步骤、引线焊接步骤、活性材料填充步骤、干燥步骤、压缩步骤、切割步骤和卷绕，其中，所述三维网状铝多孔体的拉伸强度为0.2MPa以上且5MPa以下。

摘要： 本发明涉及反应性多孔锡铋电极的制备方法和多孔锡铋电极及其应用，制备方法包括：对多孔导电基体进行刻蚀预处理；配制锡铋混合液；在锡铋混合液中加入高分子聚合物，配制成高分子‑锡铋复合前体，其中高分子聚合物的加入量与锡铋混合液体积的质量体积比为0.001‑0.03g/mL；将多孔导电基体浸没于高分子‑锡铋复合前体中，利用湿化学法在多孔导电基体上负载锡铋复合膜，形成电极初体；对电极初体进行热处理，制得反应性多孔锡铋电极。本发明的反应性多孔锡铋电极应用于电化学过滤体系中，具有电化学氧化、吸附和膜过滤多重作用，并能有效地解决电化学氧化的传质限制的问题。

摘要： 本发明通过分解其上具有金属层且含有连续孔的树脂多孔体提供了一种含有连续孔且具有低氧含量的金属多孔体，其中通过在将所述树脂多孔体浸渍在第一熔融盐中并对所述金属层施加负电位的同时，在所述金属的熔点以下的温度下对所述树脂多孔体进行加热来分解所述树脂多孔体；并提供了所述金属多孔体的制造方法。

摘要： 本发明提供了一种三维网状铝多孔体、分别使用了该铝多孔体的集电体和电极；以及制造这些部件的方法，在所述三维网状铝多孔体中，所述多孔体中的小室的直径在所述多孔体的厚度方向上是不均匀的。所述多孔体为用于集电体的、片状的三维网状铝多孔体，其中所述多孔体中的小室的直径在所述多孔体的厚度方向上是不均匀的。当所述三维网状铝多孔体的厚度方向上的截面被依次分割为区域1、区域2和区域3这三个区域时，优选区域1和区域3的平均小室直径与区域2的小室直径不同。

摘要： 本发明的目的在于提供一种三维网状铝多孔体、含有该铝多孔体的电极，以及制造该电极的方法，其中所述三维网状铝多孔体能够连续地制造电极。本发明提供了在制造电极的方法中用作基材的长片状三维网状铝多孔体，所述制造电极的方法至少包括解绕、厚度调节步骤、引线焊接步骤、活性材料填充步骤、干燥步骤、压缩步骤、切割步骤和卷绕，其中，所述三维网状铝多孔体的拉伸强度为0.2MPa以上且5MPa以下。

摘要： 本发明提供操作性、表面平滑性优异、具有充分的气体透气度和导电性、组装到燃料电池时能够减少对高分子电解质膜的损伤的多孔电极基材及其制造方法。所述多孔电极基材是将碳短纤维被碳接合而成的三维结构体Y－1和碳短纤维被碳接合而成的三维结构体Y－2层叠一体化而成的，Y－1中碳短纤维形成三维交织结构，Y－2中碳短纤维不形成三维交织结构。本发明还提供该电极基材的制造方法以及用于获得该电极基材的前体片、包含该电极基材的膜－电极接合体以及固体高分子型燃料电池。

摘要： 本发明提供操作性、表面平滑性优异、具有充分的气体透气度和导电性、组装到燃料电池时能够减少对高分子电解质膜的损伤的多孔电极基材及其制造方法。所述多孔电极基材是将碳短纤维被碳接合而成的三维结构体Y－1和碳短纤维被碳接合而成的三维结构体Y－2层叠一体化而成的，Y－1中碳短纤维形成三维交织结构，Y－2中碳短纤维不形成三维交织结构。本发明还提供该电极基材的制造方法以及用于获得该电极基材的前体片、包含该电极基材的膜－电极接合体以及固体高分子型燃料电池。

摘要： 一种难生化废水电化学高级氧化EAOPs多孔电极制备方法及多孔电极板，解决了如何制备稳定高比表面积与高表面活性的电极的问题。依据提供的方法制备的多孔电极板具有四级结构，极板上的多孔网状结构为第一级结构，3D打印时半熔融颗粒附着在网上形成突触第二级结构，极板振筛第一异种催化剂形成第三级结构，极板经沉积处理形成第四级结构。