2015年6月3日,由国家能源局指导,中关村储能产业技术联盟(CNESA)与杜塞尔多夫展览(上海)有限公司共同主办的“储能国际峰会2015”在北京召开。在储能技术分论坛上,上海交通大学参会代表发表题为《电化学能源转换先进材料分析》的演讲,以下为演讲内容。
上海交通大学参会代表:
我们实验室的研究工作主要基于燃料电池。燃料电池的一大优势就是与传统柴油机、汽油机相比,具有高效率特性,能量密度比较高,充电3分钟可以行驶800公里,几乎与汽油相当。燃料电池的另一个优势就是零排放,使用后生成的产品没有二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物等。燃料电池的潜在应用范围包括汽车、可移动电源和分布式发电站等。
我们的主要工作是研究催化剂,常见的方法是沉淀法、微乳液法和离子交换法。催化剂的制作过程比较复杂,有一定的污染性,控制起来比较困难,而且费用比较高,不容易实现产业化。
在我们最新的研究中,通过让新材料和活性炭混合,沉淀在炭表面,通过进一步调节PH值沉淀在高活性炭上,最后成为催化剂。通过用核磁检测中间产物,我们发现有不同氯铂酸配备物存在。我们将中间碳拿来做电化学测试,在其中加入PH调节,在其中加入了两种酸性物质,随着柠檬酸的量不断加大,还原的电位越来越低,最终得到催化剂。
通过与商业催化剂比较,我们发现将两种算混合的核心面积是68.2平方米,商业催化剂的核心面积则是58.0平方米,有了很大提高。在单体电池测试中,使用我们的催化剂比商业催化剂在功率密度上有了大幅提高。
我们另外的一项创新技术是在钯的表面镀了单纯的铂。在循环稳定性实验中,我们可以看到电池在6000次循环的时候基本上没有发生大的变化,稳定性有了很大改善。
目前,锂离子电池有三大用处,分别是移动设备、电动汽车、分布式储能。锂离子电池的最大问题是稳定性比较低,因此我们使用空气滤镜将表面包裹起来,加入酚醛数值,得到了基于多孔纳米片的材料,碳材料使用类似石墨烯的纳米片,让电导率有了很大提高,能源效率接近百分之百。
锂空气电池方面,我们主要研究非水体系,在研究过程中要兼顾电解液运输、电阻传导和发电产物存储的问题。将普通碳放在多孔材料上的方法比较简单,但容易导致颗粒聚集,导致密度变。普通电解材料容纳不了过大的发电产物,我们设计的三维多空电极材料,用仿真技术设计孔,大概每个孔在10微米左右。
以上就是我要汇报的内容,谢谢大家。
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