《对硫化体系下燃料电池密封环境下橡胶化合物老化和耐化学性能的影响研究》

  • 来源专题:可再生能源
  • 编译者: 董璐
  • 发布时间:2015-08-07
  • 基于燃料电池垫片的乙丙橡胶(EPDM)化合物已被在各种不同性质的硫化体系进行了研究。对三种加速硫化系统即传统硫化体系(CON),半有效硫化体系(SEV)和有效硫化(EV)和过氧化物硫化体系作了研究,对固化物的固化特性,拉伸强度,硬度和压缩性能进行了评价。对硫化化合物的化学稳定性也通过使用非常接近于燃料电池的溶液(1 M H2SO4 + 10 ppm的HF)对加速耐久性进行试验评价(ADT)。使用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(FTIR)、能量色散X射线光谱仪(EDX)和扫描电子显微镜(SEM)研究了随着时间的推移,分析出硫化化合物的化学和物理变化。结果表明,在室温与高温条件下。过氧化物硫化E化合物均表现出最高的交联密度和最低的压缩设定值。

相关报告
  • 《DOE资助1350万美元推进固体氧化物燃料电池技术研发》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2018-10-15
    • 美国能源部(DOE)6月底宣布资助1350万美元支持“固体氧化物燃料电池(SOFC)”主题下遴选的两大主题研发项目 ,旨在加快推进SOFC技术的创新突破,提升发电效能降低成本,从而加快该技术的商业化,实现高效、低成本、环保的分布式发电,减少碳排放。本次资助项目涵盖两大主题,包括:(1)兆瓦级SOFC发电系统预设计和技术经济评估;(2)SOFC核心技术研发;具体内容参见表1。 表1 固体氧化物燃料电池技术开发项目具体内容 主题 研究内容 资助金额/ 万美元 兆瓦级SOFC发电系统预设计和技术经济评估 •开发一个兆瓦级SOFC发电系统原型并进行技术经济评估,以验证发电系统能够满足6000美元/千瓦时的成本 •针对以天然气为燃料的兆瓦级SOFC发电系统开展技术、成本等性能指标评估 250 SOFC核心技术研发 •开发先进的气体传感器来并现场监测SOFC发电系统中氢气和CO浓度变化 •开发耐铬、耐硅杂质的SOFC阴极材料 •为SOFC开发新型的镍银合金导电浆并评估其效能 •利用磁控溅射在阳极表面沉积一层阻挡层,以避免阳极/电解质界面发生副反应产生绝缘相 •开发低成本碱性过渡金属氧化物吸收剂以吸附SOFC工作中产生的毒性气态杂质(如挥发的Cr、S气体),避免阴极中毒失活 •研发三种类型的阴极,以研究阴极材料分子间的作用力和微观结构对阴极性能电化学活性和稳定性的影响 •利用化学工程对SOFC电极的表面进行改性,以增强电极的性能和稳定性 •利用原子沉积在镍-氧化钇稳定的氧化锆金属陶瓷阳极的表面沉积一层氧化物保护膜,以增强阳极抗积碳和耐硫性 •为数据中心开发商用的管状SOFC发电系统 •开发高效、低成本金属支撑的SOFC用于分布式发电 •利用原子沉积方法在商用SOFC阴极表面沉积一层耐铬的高活性高稳定性的表面保护层,增强电极化学稳定性 •利用计算机仿真模拟多杂质(铬、硫等)环境下高性能高化学稳定性电极材料特性指标,以指导实验开发 •开发新一代高效、低成本、节能的低温管状SOFC •利用第二代燃料电池堆栈技术设计优化SOFC电池堆模块以增强电池性能 1100
  • 《铵钒化合物负极显著增强钾离子电池性能》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2019-01-04
    • 相比锂元素,钾元素具备资源丰富、成本低廉、工作电压高等优点,因此钾离子电池在大规模电化学储能领域中具备广阔的应用前景。然而,钾离子半径大于锂,使得其在电极材料中的嵌入和脱嵌变得困难,从而导致电池性能较低。德国伊尔梅瑙工业大学的Yong Lei教授带领的研究团队研发了一种铵钒层状化合物(NH4V4O10, NVO)并首次作为负极应用于钾离子电池,其具备了大的晶格间距和良好的两维离子传输通道,显著改善了钾离子(K+)嵌入和脱嵌动力学,从而显著增强电池性能。为了改善电极离子传输特性,必须开发出大晶格间距且具备离子传输通道的电极材料。为此研究人员利用水热法制备了NVO化合物,扫描电镜测试结果显示该化合物呈现出分层级的花状形貌,其组成单元是一维纳米线,意味着该花状化合物具备了离子快速传输通道。而透射电镜表征显示,NVO化合物(001)晶面间距达到了9.8 Å,大于了K+离子的直径,即可以有效地实现K+嵌入和脱嵌(保障K+的快速扩散),具备了更加优异的可逆的钾离子存储性能,有助于电池性能提升。随后将制备的NVO化合物作为负极用于钾离子电池并在三个不同的电压区间进行了电化学性能测试。在2-4.2 V电压窗口区间,电池的初始放电比容量高达 210 mAh g−1,但是经过10次循环后比容量便大幅衰减至114 mAh g−1;而在1-3.8 V和2-3.8V电压区间,电池初始放电比容量低于前者,依次为106 mAh g−1和86 mAh g−1,但循环稳定性更好,10次循环后放电比容量基本没有衰减。通过电化学阻抗谱测试可知,电池在2-4.2 V电压窗口时串联电阻最大为4728 Ω,远大于在1-3.8 V和2-3.8V两个电压窗口区间电池的串联电阻(分别为2898 Ω和1295 Ω),意味着在后面两个电压区间工作电池的离子传输更为高效。进一步对电池进行循环稳定性测试,在1-3.8V电压区间、50 mA g−1放电电流密度下循环200次,电池获得了116 mAh g−1放电比容量,容量保持率为96%,单圈循环的容量衰减率仅为0.02%;而在2-3.8V电压区间循环时,循环200次后获得75 mAh g−1放电比容量,容量保持率93%,单圈循环的容量衰减率仅为0.03%;上述两者放电性能和容量保持率都高于先前已报道的性能最优的钒氧化物负极的钾离子电池(容量不超过70 mAh g−1,容量保持率均小于80%)。更为关键的是,当将放电电流提升60倍至3 A g−1时,电池在1/2-3.8 V区间依旧可以获得较高的放电比容量,分别为51 mAh g−1和 47 mAh g−1,展现出了优秀的高倍率性能。电化学机理研究表明,NVO在高电位时没有脱铵反应是保持其结构稳定性的重要因素,从而达到电池性能的循环稳定性。该项研究制备新型的层状结构钒铵化合物花状负极材料,具备了宽泛的晶面间距为钾离子提供了快速传输通道,增强了储钾性能,从而增强了电池性能和循环寿命。为设计和开发高性能的钾离子电池提供了新的路径。相关研究工作发表在《Small Methods》。