2015年6月3日,由國家能源局指導,中關村儲能產業技術聯盟(CNESA)與杜塞爾多夫展覽(上海)有限公司共同主辦的“儲能國際峰會2015”在北京召開。在儲能技術分論壇上,上海交通大學參會代表發表題為《電化學能源轉換先進材料分析》的演講,以下為演講內容。
上海交通大學參會代表:
我們實驗室的研究工作主要基于燃料電池。燃料電池的一大優勢就是與傳統柴油機、汽油機相比,具有高效率特性,能量密度比較高,充電3分鐘可以行駛800公里,幾乎與汽油相當。燃料電池的另一個優勢就是零排放,使用后生成的產品沒有二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物等。燃料電池的潛在應用范圍包括汽車、可移動電源和分布式發電站等。
我們的主要工作是研究催化劑,常見的方法是沉淀法、微乳液法和離子交換法。催化劑的制作過程比較復雜,有一定的污染性,控制起來比較困難,而且費用比較高,不容易實現產業化。
在我們最新的研究中,通過讓新材料和活性炭混合,沉淀在炭表面,通過進一步調節PH值沉淀在高活性炭上,最后成為催化劑。通過用核磁檢測中間產物,我們發現有不同氯鉑酸配備物存在。我們將中間碳拿來做電化學測試,在其中加入PH調節,在其中加入了兩種酸性物質,隨著檸檬酸的量不斷加大,還原的電位越來越低,最終得到催化劑。
通過與商業催化劑比較,我們發現將兩種算混合的核心面積是68.2平方米,商業催化劑的核心面積則是58.0平方米,有了很大提高。在單體電池測試中,使用我們的催化劑比商業催化劑在功率密度上有了大幅提高。
我們另外的一項創新技術是在鈀的表面鍍了單純的鉑。在循環穩定性實驗中,我們可以看到電池在6000次循環的時候基本上沒有發生大的變化,穩定性有了很大改善。
目前,鋰離子電池有三大用處,分別是移動設備、電動汽車、分布式儲能。鋰離子電池的最大問題是穩定性比較低,因此我們使用空氣濾鏡將表面包裹起來,加入酚醛數值,得到了基于多孔納米片的材料,碳材料使用類似石墨烯的納米片,讓電導率有了很大提高,能源效率接近百分之百。
鋰空氣電池方面,我們主要研究非水體系,在研究過程中要兼顧電解液運輸、電阻傳導和發電產物存儲的問題。將普通碳放在多孔材料上的方法比較簡單,但容易導致顆粒聚集,導致密度變。普通電解材料容納不了過大的發電產物,我們設計的三維多空電極材料,用仿真技術設計孔,大概每個孔在10微米左右。
以上就是我要匯報的內容,謝謝大家。
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