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电解制样设备

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电解制样设备相关的资讯

  • 大连化物所揭示固体氧化物电解器阴极动态重构和CO2电解反应机制
    近日,大连化物所催化基础国家重点实验室包信和院士、汪国雄研究员与吕厚甫博士团队在高温CO2电解研究中取得新进展,通过电化学原位表征研究,揭示了固体氧化物电解器阴极动态重构和CO2电解反应机制。   固体氧化物电解器(Solid Oxide Electrolysis Cell,SOEC)在高温条件下利用可再生能源将CO2高效电解还原为CO,是一种极具工业应用潜力的负碳技术。然而,在CO2电解过程中,对SOEC阴极催化活性位点原位动态重构及CO2吸附活化机理认识仍然不足。本工作中,研究团队借助高温原位电化学X射线衍射(XRD)、近环境压力X射线光电子能谱(NAP-XPS)和原位X射线吸收光谱(XAS)等表征方法,深入研究了Ir掺杂的Sr2Fe1.45Ir0.05Mo0.5O6-δ(SFIrM)钙钛矿催化剂的动态电化学重构特性以及CO2吸附活化机制。研究发现,SFIrM钙钛矿阴极在CO2电解过程中表面偏析溶出高分散、高密度IrFe合金纳米颗粒(粒径约1.0nm,密度高于80000μm-2);并且IrFe合金纳米颗粒表现出随电压施加和停止相应形成和消失的特征,阐明了电压作为主要驱动力在CO2电解过程中原位促使IrFe合金纳米颗粒在钙钛矿表面溶出的机制。   此外,碳酸盐物种作为CO2吸附和活化反应中间体在原位NAP-XPS中被观测到,其强度随IrFe@SFIrM界面的形成与消失而相应变化。相对于未发生表面溶出的Sr2Fe1.5Mo0.5O6-δ电极,SFIrM电极具有更高的碳酸盐/CO2面积比,证明IrFe@SFIrM界面作为CO2电解反应中的催化活性位点,表现出更高的CO2吸附活化能力。IrFe合金纳米颗粒可通过短暂氧化实现再分散,进一步提高了SOEC中CO2电解稳定性。   本研究阐明了SFIrM阴极的表面重构过程和催化作用机制,有助于深入研究认识SOEC中CO2电解过程。   相关工作以“In situ electrochemical reconstruction of Sr2Fe1.45Ir0.05Mo0.5O6-δ perovskite cathode for CO2 electrolysis in solid oxide electrolysis cells” 为题,发表在《国家科学评论》(National Science Review)上。该工作第一作者是我所502组博士研究生沈俞翔和刘天夫博士。该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支持。
  • 大连化物所研制出固体氧化物电解池制氢样机
    近日,大连化物所燃料电池研究部燃料电池系统科学与工程研究中心(DNL0301组)研制出固体氧化物电解池制氢样机,额定产氢量为2Nm3/h。固体氧化物电解池(Solid Oxide Electrolysis Cell,SOEC)是固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)的逆过程,可在中高温(700至900℃)下将电能和热能转化为燃料化学能,具有能量转化效率高、不使用贵金属催化剂等优点。SOEC利用富余的可再生能源电力,以及核电、化工、钢铁等行业伴生的工业余热实现电解制氢,效率有望达到90%以上,是未来大规模制取氢气的重要技术之一。与国外相比,我国SOEC技术起步较晚,在电堆和系统制备等方面差距较为明显。近年来,该团队围绕SOEC关键材料、电堆与系统集成等方面,取得系列进展。团队发展了对称密封技术,展现出优异的密封性能,实现多次重启后电堆开路电位未见明显降低;研究开发了大功率电堆的气体分配技术,单堆功率达到10kW级;自主设计了高集成度的供水单元、供气单元和热管理单元,集成出额定产氢量2Nm3/h的SOEC制氢系统,直流能耗约3.30kWh/Nm3,水蒸气转化率达到70%以上。相关成果有望为进一步开发大规模固体氧化物电解池制氢系统奠定技术基础。上述工作得到大连化物所创新基金的支持。
  • 大连化物所揭示高效二氧化碳/一氧化碳电解反应的选择性变化机制
    近日,中国科学院院士、中科院大连化学物理研究所纳米与界面催化研究组研究员包信和与研究员汪国雄、高敦峰团队,在二氧化碳/一氧化碳电解制备燃料和化学品研究中取得新进展。该研究揭示了碱性膜电解器中二氧化碳/一氧化碳电催化还原反应覆盖度驱动的选择性变化机制,并组装出千瓦级电堆,为二氧化碳/一氧化碳电解的实际应用提供了参考。   二氧化碳电解反应利用可再生能源产生的电能将二氧化碳转化为高附加值燃料和化学品,是近年来快速发展、颇具应用前景的负碳技术。乙烯、乙酸和乙醇等多碳产物具有较高的能量密度和市场需求,是理想的电解产物。然而,在工业级电流密度下高选择性生成多碳产物仍存在挑战。   本工作基于钢铁工业排放出大量的二氧化碳/一氧化碳混合废气这一现状,通过改变进料气组成来调变碱性膜电解器阴极氧化铜催化剂的微环境,实现了在工业级电流密度下高效二氧化碳/一氧化碳电解制备多碳产物。随着进料气中一氧化碳压力的增加,电解主产物逐渐由乙烯转变为乙酸,且电流密度显著增加。在0.6 MPa CO条件下,乙酸法拉第效率为48%,总电流密度达到3 A cm-2。机理研究表明,产物选择性变化受到*CO覆盖度和局部pH值影响,低*CO覆盖度时优先生成乙烯,高*CO覆盖度和高局部pH值利于乙酸的形成。在优化的电解条件下,多碳产物的法拉第效率和分电流密度分别达到90.0%和3.1 A cm-2,对应于100.0%碳选择性和75.0%收率,优于热催化CO加氢反应。为进一步验证电解过程的可行性,该团队组装了4节100 cm2的碱性膜电堆,其电解功率最高达到2.85 kW,在总电流为150 A时,乙烯的生成速率为457.5 mL min-1;在总电流为250 A时,乙酸的生成速率为2.97 g min-1。该研究不仅为单一多碳产物的定向生成提供了重要参考,而且为二氧化碳/一氧化碳电解从实验室走向实际应用奠定了技术基础。   相关研究成果以Coverage-driven selectivity switch from ethylene to acetate in high-rate CO2/CO electrolysis为题,发表在《自然-纳米技术》(Nature Nanotechnology)上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项(A类)“变革性洁净能源关键技术与示范”等的支持。大连化物所揭示高效二氧化碳/一氧化碳电解反应的选择性变化机制
  • 盘点:PEM制氢电解槽测试系统厂商及产品概览
    2024 年 7 月,国家标准《PEM 电解槽性能测试方法》征求意见稿发布。电解槽测试系统是氢能领域重要的检测设备之一。本标准为首次修订。国内外产品纷纷从示范向市场化产品发展,用户迅速增长。随着PEM制氢电解槽的大规模商业化进程不断推进,无论是批量生产还是研发和技术储备,电解槽的开发和生产过程中都需要进行严格的测试。为此,专业的PEM电解槽测试平台应运而生,这些平台能够监控电解槽的各项参数和运行状态,实现包括伏安特性曲线在内的性能测试、敏感性测试以及寿命评估等多项功能。以下是部分PEM制氢电解槽测试系统厂商及产品的介绍,排名不分先后。一、KEWELL科威尔科威尔技术股份有限公司是一家以测试电源为基础产品,为多行业提供测试系统及智能制造设备的综合性测试装备公司。公司目前主要产品线有测试电源、氢能测试及智能制造装备、功率半导体测试及智能制造装备等。产品主要应用于新能源发电、电动车辆、氢能、功率半导体等工业领域。由于测试电源产品运用的广泛性特点,公司产品还应用于轨道交通、汽车电子、智能制造、机电设备、航空航天、实验室认证等众多行业领域。产品:E500系列、E500-H单池高压版、单池多通道版、HETS-PEM-S系列电解槽测试等。例:E500-L单池常压版该系统运行压力最高2bar,由去离子水循环系统、氮气吹扫单元、压力调节单元、气水分离单元、气体分析预处理单元、PLC采集与控制单元、人机操作单元和安全监控单元等组成,采用公司自主开发的系统测试软件,可满足PEM电解槽的极化曲线、电化学测试、氧中氢浓度在线测试、敏感性测试、耐久性测试、产氢能耗效率、产氢质量测试和产品寿命等测试。产品功能:极化曲线测试功能、手动和自动运行模式、电池电压监测功能、氢/氧压力、温度测试功能、氧中氢浓度在线检测功能、氢/氧自动背压功能、高效汽水分离功能、水路温度、流量及压力控制功能、全自动补水功能、水路电导率监控功能等。二、北京格睿能源科技有限公司北京格睿能源科技有限公司成立于2021年,公司围绕氢能和燃料电池相关领域,以测试设备为基础产品,提供领先的高性能高可靠测试技术解决方案,为氢能行业提供“制-储-运-加-用”测试设备与数字服务。公司依托北京科技大学和清华大学氢能与燃料电池团队,经过多年技术积累,研发产品涵盖了燃料电池堆测试设备、燃料电池系统测试设备、电解槽测试设备以及关键零部件和材料测试设备等,可提供百瓦级至百千瓦级全功率范围的电解水制氢和燃料电池测试设备,并为客户提供智能化测试数据处理分析软件和测试服务。目前,产品已在国内多家高校、相关企业中得到应用,并成功开拓了海外市场。产品:100W 桌面式PEM电解槽测试台、全独立八通道 100W PEM电解槽测试台、整体式八通道 100W PEM电解槽测试台、5KW PEM电解槽测试台、500KW PEM电解槽测试台、GR-WETS-PEM-S500K 系列电解水制氢槽测试系统等。例:GR-WETS-PEM-SC100 系列电解水制氢槽测试设备在行业现有产品性能的基础上,进行了多项升级改进和优化设计。本测试设备由去离子水循环系统、氮气吹扫单元、气水分离单元、气体分析预处理单元、PLC 采集与控制单元、人机操作单元和安全监控单元等组成,采用公司自主开发的系统测试软件,可满足电解槽的极化曲线、产氢能耗效率、产氢质量测试和产品寿命等测试。产品功能:阳极进水温度控制、阳极水流量控制、夹具辅热温度控制、阳极进水温度控制、阳极水流量控制、夹具辅热温度控制、阳极出口温度测量、阴极(氢侧)自动背压、阴极产氢测量、氧中氢浓度在线切换检测、氢气流量在线切换检测等。三、大连锐格新能源大连锐格新能源科技有限公司成立于2009年,是国内最早专门从事氢能检测装备研发、设计与生产的高科技企业之一,拥有目前氢能行业最齐全的检测装备产品系列,目前产品覆盖PEMFC、PEM电解水和SOFC三大品类,主要包括燃料电池测试平台、燃料电池发动机测试系统、燃料电池系统部件测试平台、电解水设备测试平台、燃料电池及系统产线测试产品、燃料电池发动机测试实验室搭建等全系列氢能检测装备。产品:PEM(AEM)电解水制氢测试平台系列等。PEM(AEM)电解水制氢测试平台系列是针对PEM(AEM)制氢电解槽设计的一款测试平台,适用额定功率范围100W~1MW之间的PEM(AEM)制氢电解槽的性能评价。PEM(AEM)电解池测试系统可按照用户操作条件实现PEM(AEM)电解池的性能测试、敏感性测试、部件选型、寿命评估和理论基础研究等功能。通过操作软件实时控制、监测并显示PEM(AEM)电解池运行过程中的各种参数和工作状态,包括水的温度、压力、流量,电压、电流,冷却水温度、产生氢气的温度、压力、露点、纯度等参数,来实现PEM(AEM)电解池在各种不同的工况下的工作。产品功能:数据采集、存储功能:能够实时采集并存储电解槽的水流量、气体流量、温度、压力、电流、电压等信号;背压功能:氢气/氧气自动(手动)背压控制,满足常压到高压范围阴阳极均压、差压的控制功能;气体干燥功能:具备气液分离、气体冷却/干燥/过滤、气体流量精确测量;氮气自动吹扫功能:出现故障或停机时,自动氮气(高压/低压)吹扫,置换氢气管路中氢气;去离子水路控制功能:温度/流量精确调节、电解液回收、电导率在线监测、自动补水等功能;安全连锁及保护功能:软硬件多级安全保护策略和功能;电解池的性能测试(伏安特性曲线)、敏感性测试、部件选型、寿命评估功能;设备稳定性及可靠性:满足7×24小时无人值守全自动运行。四、NBT拜特NBT拜特创立于2005年,是国内新能源测试领域的开拓者,也是国内领先的新能源行业测试设备和技术服务提供商。公司主要业务涵盖锂电和氢电测试设备两大板块,凭借敏锐的市场触觉,优秀的产品品质,持续创新和迭代开发能力,为新能源行业用户提供丰富的产品组合和测试技术解决方案。产品:PE-1K/50K/500K/1MW电解制氢测试系统等。PE-1K/50K/500K/1MW电解制氢测试系统旨在为PEM电解槽制氢提供稳定测试系统,本系统由循环水系统模块、背压模块、降温除湿模块、氮气吹扫模块、PLC采集与控制模块、人机操作和安全监控模块等组成。用于检验电解槽的极化曲线、单池一致性、产氢能耗效率,产氢质量测试和产品寿命测试。产品特点:高效的水汽分离器设计,确保气体流量的精确测量具备安全自动防护操作,可选择执行降载、卸载、断路、降压、中断反应水供应等防护措施具备CV、CC、CP等多种运行模式,单池电压检测及防护,电源输出电压、电流、功率检测及防护功能全自动化无人值守操作完整的软硬件安全运行保护机制及定制化服务生成气精确流量测量,氢中氧,氧中氢在线质量分析,高压低压控制模式五、律致新能源律致是一家致力于为氢能装备、燃料电池系统及核心零部件提供开发测试和智能制造解决方案的创新型技术企业。公司目前为国家级高新技术企业、上海市“专精特新”企业、嘉定区“小巨人”企业,并荣获2021年度中国机械工业科技进步一等奖。公司在汽车、新能源及自动化领域拥有专业的能力和丰富的经验,依托上海交通大学坚实的“产学研”平台,律己达人、锐意创新、笃行致远、共赢未来,力争成为中国氢能和燃料电池领域的技术领跑者。产品:EC系列PEM电解水测试台。EC系列PEM电解水测试台是用于对PEM电解槽进行详细评估和表征的全功能设备。包括集成电源,电化学工作站,EIS阳抗测试仪,以及用于温度,压力,流速监视的实时传感器,是对电解槽进行测试,诊断和分析的理想实验室选择。产品特点高达10Mpa的背压控制解决方案可选的手动/自动背压模块电解电源最大高达1000V的电压,10000A的电解电流可靠的安全互锁装置,强制通风监测模块,使测试更安全有效选配气相色谱仪模块气体纯化模块,纯度99.999%标配阻抗测试模块,10mHz-10kHz的频率范围单节电解槽可选电化学工作站标配阴极水回收单元定制化防爆仓,使用氢更合规高效的远程监控软件,使测试效率更高六、宇科创新大连宇科创新科技有限公司(简称“宇科创新”)成立于2018年,是国家级高新技术企业、省级“专精特新”企业。目前,宇科创新已在电解水制氢测试设备方向展现出了明显优势,在主流的PEM、ALK、AEM等几种类型电解水制氢测试产品均有案例。产品功能氢气流量:PEM电解槽测试设备为500~1000Nm3/h。系统额定压力最大可达6MPa,防爆设计。电解电压及电流可个性化调整,可模拟风电或光伏发电场景。根据型号的不同,巡检节数最大支持1080节。具备氢、氧纯度检测能力。系统工作温度范围RT~90℃。内循环温度通过加热电解液升温,系统和外循环冷却系统可随时调整。对系统压力、温度、工作电流、循环水量电解液流量、气体浓度等参数进行实时监控,有异常立即报警或者停机。全流程压差自动控制。安全保护参数设置可防止用户错误输入造成该保护未保护。安全故障分级报警处理机制,每级报警值列表。具有实际产氢量质量流量在线测能力,测量精度≤1%F.S。除了上述公司外,还有一些其他企业和研究机构也在积极研发相关的测试技术和设备,为PEM制氢电解槽的性能优化和质量控制提供支持。随着氢能行业的迅速发展,专用检测设备的应用领域也在不断扩大。仪器信息网特别设立了氢能行业专用仪器的专题展示区,旨在为这些专业仪器提供一个展示平台,并希望通过此举为提升氢能使用的安全性贡献力量。
  • 二氧化碳电解技术助力实现碳中和
    为了应对全球气候变化和环境问题,越来越多的国家将“碳中和”上升为国家战略。负碳技术通过捕集、贮存和利用二氧化碳以此抵消难减排的碳排放而成为了实现碳中和的重要途径,其中近年来快速发展、极具应用前景的二氧化碳电解技术受到广泛关注。研究人员正在进行二氧化碳/一氧化碳电解性能测试近日,中国科学院大连化学物理研究所(以下简称“大连化物所”)包信和院士、研究员汪国雄、研究员高敦峰团队在二氧化碳/一氧化碳电解制备燃料和化学品研究中取得新进展。团队揭示了碱性膜电解器中二氧化碳/一氧化碳电催化还原反应覆盖度驱动的选择性变化机制,并组装出千瓦级电堆,其电解性能是目前文献报道最高值。该成果可以实现钢厂尾气或者化工尾气的高值化利用,为二氧化碳/一氧化碳电解技术从实验室到实际应用提供了技术基础。相关成果发表在国际顶级学术期刊《自然—纳米技术》上。通过利用可再生能源产生的电能,二氧化碳电解反应可以将二氧化碳转化为高附加值燃料和化学品。乙烯、乙酸和乙醇等多碳产物具有较高的能量密度和市场需求,是理想的电解产物。然而,在工业级电流密度下高选择性生成多碳产物仍然存在很大挑战。本工作中,团队基于钢铁工业排放出大量的二氧化碳/一氧化碳混合尾气这一现状,通过改变进料气组成来调变碱性膜电解器阴极氧化铜催化剂的微环境,实现了在工业级电流密度下高效二氧化碳/一氧化碳电解制备多碳产物。随着进料气中一氧化碳压力的增加,电解主产物逐渐由乙烯转变为乙酸,且电流密度显著增加。为进一步验证电解过程的可行性,团队组装了4节100 cm2的碱性膜电堆,其电解功率最高达到2.85 kW,在总电流为150 A时,乙烯的生成速率为457.5 mL min?1;在总电流为250 A时,乙酸的生成速率为2.97 g min?1。团队研制的碱性膜电解器和电堆“团队在电化学器件上进行了创新,研制了高性能碱性膜电解器件来电解二氧化碳/一氧化碳。”汪国雄介绍,“同时,我们通过改变反应气中一氧化碳分压来调控电极催化剂微环境,揭示了反应覆盖度驱动的选择性转变机制。”该项研究不仅为单一多碳产物的定向生成提供了重要参考,而且为二氧化碳/一氧化碳电解从实验室走向实际应用提供了技术基础。提及下一步研究方向,汪国雄说:“我们将进一步开展放大研究,研制大规模的碱性膜电堆和系统,提高在实际工况下的稳定性,实现在工业领域的示范运行。”
  • 大连化物所等实现高效稳定二氧化碳电解
    近日,中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室研究员汪国雄和中科院院士、大连化物所研究员包信和团队,与日本科研人员合作,在高温CO2电解研究方面取得新进展。研究通过氧化还原循环处理,构建了高密度金属/钙钛矿界面,显著提高了固体氧化物电解池CO2电解性能和稳定性。  固体氧化物电解池可在阴极将CO2和H2O转化为合成气、烃类燃料,并在阳极产生高纯O2,具有反应速率快、能量效率高、成本低等优点,在CO2转化和可再生清洁电能存储方面具有应用潜力。  钙钛矿型氧化物因其优异的可掺杂能力、抗积碳能力、氧化还原稳定性等,在催化和能源领域受到广泛关注。然而,与传统镍基阴极相比,钙钛矿电极因电催化活性不足导致其应用受到限制。将活性组分掺杂到钙钛矿体相,进而在还原气氛下原位溶出金属纳米颗粒,构建金属/钙钛矿界面,是一种提高CO2电解性能的有效途径。但金属纳米颗粒溶出仍存在颗粒密度低和颗粒尺寸大等缺点。此外,金属/钙钛矿界面形成机制以及催化机理缺乏直观的原位动态认识。  该工作中,科研人员制备了Ru掺杂的Sr2Fe1.4Ru0.1Mo0.5O6-δ(SFRuM)双钙钛矿,通过氧化还原循环处理使RuFe合金纳米颗粒密度从5900个μm-2(R1)增加到22680个μm-2(R6),平均粒径在2.2~2.9nm之间,有效调控了RuFe@SFRuM界面密度。科研人员结合原位气氛电子显微镜及元素分布和电子能量损失谱表征,揭示出在还原和氧化气氛下RuFe@SFRuM界面的形成和再生机制,阐明了表面Ru元素富集促进溶出高密度RuFe@SFRuM界面的内在本质。原位气氛电镜、电化学交流阻抗谱结合密度泛函理论计算证实,RuFe@SFRuM界面促进了CO2吸附活化。与SFRuM阴极相比,RuFe@SFRuM阴极在1.2V时,CO2电解电流密度提高了74.6%,在1000小时,CO2电解测试中表现出高稳定性。该研究为固体氧化物电解池高效稳定电解CO2提供了新策略。  相关工作以Promoting Exsolution of RuFe Alloy Nanoparticles on Sr2Fe1.4Ru0.1Mo0.5O6-δ via Repeated Redox Manipulations for CO2 Electrolysis为题,于近日发表在《自然-通讯》(Nature Communications)上。研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中科院青年创新促进会等的支持。  论文链接
  • 【前沿快讯】刀片式研磨机用于全固态电解质前驱体的制备
    全固态锂离子电池因为采用固体电解质,不含易燃、易挥发组分,彻底消除因漏液引发的电池冒烟、起火等安全隐患,被称为最安全的电池体系。固体电解质是全固态锂离子电池的核心部件,硫化物固体电解质因为高离子电导率、合适的电化学窗口以及较好的力学性能而受到广泛关注。目前,制备含硫固体电解质的方法一般采用振动球磨法长时间球磨混合前驱体原料后,再高温煅烧而获得。深圳大学田冰冰教授团队首次报道了一种创新的制备含硫固体电解质的方法:采用刀片式研磨机高速混合前驱体原料,仅需不到5分钟,即可进入煅烧步骤制得含硫固体电解质。通过此法制得的硫化物固体电解质离子电导率高达20 mS cm-1,组装成固态电池后测得在0.1C电流密度下,比容量达到165 mA h g-1,同时,具有良好的倍率性能和循环寿命。如下为文献[1]中提到的刀片式研磨机高速混合与传统球磨方法的优势对比:制备方法传统球磨高速研磨混合设备行星式球磨机高速刀片式研磨机混合方式球磨刀片研磨最大处理量50g500g转速180/360rpm10000-25000rpm耗时重复次数1-2h10-20次25s6次煅烧条件取10-20g置于密封石英管中460-555℃×16h取100-300g置于氧化铝坩埚中460-555℃×16h显然,采用高速刀片式研磨机混合前驱体,处理量增大了近十倍,且缩短了研磨时间,大大提高了制备效率。IKA Multidrive control研磨机是一款采用了德国先进制造工艺的高速刀片式研磨机,可满足各种需要高速研磨或高速混合的应用场景。 关于IKAIKA 集团是实验室前处理、分析技术、 工业混合分散技术的市场领导者。电化学合成仪、磁力搅拌器、顶置式搅拌器、分散均质机、混匀器、恒温摇床、恒温培养箱/烘箱、移液器、研磨机、旋转蒸发仪、加热板、恒温循环器、粘度计、量热仪、生物反应器、化学合成釜、实验室反应釜等相关产品构成了IKA 实验室前处理与分析技术的产品线;而工业技术主要包括用于规模生产的混合设备、分散乳化设备、捏合设备、以及从中试到扩大生产的整套解决方案。IKA 还与全球知名大学和科学家进行着密切的合作, 支持其在科研道路上不断探索。我们致力于为客户提供更好的技术, 帮助客户获得成功。IKA 成立于1910年,集团总部位于德国南部的Staufen,在美国、中国、印度、马来西亚、日本、巴西、韩国、英国、波兰等国家都设有分公司。 艾卡(广州)仪器设备有限公司是IKA 集团于2000年设立的全资子公司,主要负责为中国和蒙古国提供产品、技术和服务支持。
  • 解读 HJ 57-2017 《固定污染源废气 二氧化硫的测定 定电位电解法》新标准
    一、简述为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》,保护环境、保障人体健康、规范固定污染源废气中二氧化硫的测定方法。环境保护部于2017年11月28日批准发布了HJ 57-2017《固定污染源废气 二氧化硫的测定 定电位电解法》标准,并于2018年1月1日起实施。自标准实施之日起,原《固定污染源排气中二氧化硫的测定 定电位电解法》(HJ/T 57-2000)废止。本标准首次发布于2000年,原标准起草单位为中国环境监测总站。本次为第一次修订,由环境保护部环境监测司和科技部标准司组织制订,修订的主要内容如下:1、明确了方法的检出限和测定下限;2、增加了术语和定义;3、明确了干扰及消除的要求;4、补充了试剂和材料、仪器和设备的要求;5、增加了精密度和准确度的内容;6、增加了质量保证和质量控制的内容,规定了注意事项。二、HJ 57-2017《固定污染源废气 二氧化硫的测定 定电位电解法》标准解读标准修订项目记实2013年2月,环境保护部办公厅印发了《关于开展2013年度国家环境保护标准项目实施工作的通知》(环办函[2013]154号),下达了《固定污染源废气 二氧化硫的测定 定电位电解法》(修订HJ/T57 -2000)标准制订任务,项目承担单位为中国环境监测总站。2014年2月,武汉天虹公司作为仪器设备单位参加了环境保护部标准司组织的标准开题论证会;2014年7月-9月,武汉天虹携烟气分析仪参与了方法验证预实验和现场测试方法验证实验;2014年12月,中国环境监测总站组织6家标准验证单位,其中武汉天虹烟气分析仪作为验证仪器参与标准方法验证;2016年9月至2017年6月,武汉天虹分别受邀参加中国环境监测总站组织的该标准的初审和复审工作。新标准对干扰及消除的要求:干扰及消除 特测气体中的颗粒物、水分和三氧化硫等在易在传感器渗透膜表面凝结并造成传感器损坏,影响测定;应采用滤尘装置、除湿装置、滤雾器等进行滤除,消除影响。 氨、硫化氢、氯化氢、氟化氢、二氧化氮等对样品测定会产生一定的干扰,可采用磷酸吸收、乙酸铅棉吸附、气体过滤器滤除等措施减小干扰。 一氧化碳干扰显著,测定样品时须同时测定一氧化碳浓度。一氧化碳浓度不超过50μmol/mol时,可用本标准测定样品。一氧化碳浓度超过50μmol/mol时,二氧化硫测定仪初次使用前,应开展一氧化碳干扰试验(参见附录A);在干扰试验确定的二氧化硫浓度最高值和一氧化碳浓度最高值范围内,可本标准测定样品。武汉天虹是国内最早一批研制定电位电解法烟气分析仪的厂家之一。除较早期仪器设备外,客户选用武汉天虹的烟气分析仪均具备交叉干扰消除功能。只要客户配置的烟气分析仪具备一氧化碳测量功能,该分析仪均具备一氧化碳对二氧化硫传感器的干扰消除功能。 武汉天虹环保系列烟尘烟气分析仪TH-880F微电脑烟尘平行采样仪TH-880W(触摸屏)微电脑烟尘平行采样仪TH-880W(无线型)微电脑烟尘平行采样仪TH-990FIII智能烟气分析仪 新标准《附录A 一氧化碳干扰试验——动态混气矩阵试验法》一氧化碳干扰试验——动态混气矩阵试验法 稀释配气装置 可对二氧化硫、一氧化碳、氮气等标准气体动态配气;至少具备3个输入通道,1个输出通道;以质量流量控制各输入和输出通道的气体流量,其中输入通道的质量流量计量程应不低于5L/min输出通道的质量流量计量程应不低于10L/min,精度均应达到或优化±2%。 武汉天虹环保出品的TH-2008M动态气体发生器仪器特点:1、采用7寸全触摸彩屏;2、中英文菜单式操作界面,操作简单;3、具有近百种程序段和序列段设置,可灵活预设仪器标定的各种参数;4、具有温度压力自动补偿功能;5、可查询程序段和序列段的设置;6、具备RS232、RS485、USB等数据传输和拷贝功能;7、进口高精度质量流量计,3路配气通道,可扩充配气通道;8、可选配交直流两种供电模式,适用于户外现场使用。HJ 57-2017新标准CMA资质认证 现场验证实景图片: 一、定电位电解法传感器测试SO2消除CO干扰的方法消除干扰方法的原理矩阵试验法 对多种气体的相互干扰采用矩阵方法,计算出相互干扰的系数输入仪器,从而消除相互间的干扰。特点:计算准确,测量准确性高。仪器在进行交叉干扰标定时步骤较多,每种标准气体及不同浓度均要使用,需配置稀释配气装置配置传感器满量程范围内的所需混合标气。如果污染气体超传感器量程或有未知污染物将可能出现误差。
  • 科学家绘制出电解池中二氧化碳电还原的热力学反应相图
    近日,我所无机膜与催化新材料研究组(504组)杨维慎研究员、朱雪峰研究员团队与科罗拉多矿业学院RP O’Harye教授合作,从热力学角度出发,分析并绘制了固体氧化物电解池(SOECs)中二氧化碳电还原的热力学反应相图,揭示了操作过程中的能斯特电位(EN)是控制该体系中各种反应(CO2电还原、积碳反应和金属Ni氧化)的决定性因素。相关研究结果可为SOECs的结构设计、操作条件优化等提供指导。SOECs是一种高效的能源转换器件,可将可再生电能转化为化学能进行储存。在该体系中,CO2电还原生成CO和O2,CO可作为燃料通过逆反应模式进行发电,或作为化工反应的原料。因此,SOECs被认为是一种有潜力的CO2减排技术。同时,作为一种全固态器件,SOECs可实现产物的原位分离,也被认为是一种在特殊场景中的高效制氧技术,氧气纯度理论可达100%。然而,在CO2电还原过程中,阴极催化剂Ni氧化和碳沉积被认为是限制SOECs技术发展的两大难题,对器件的稳定运行造成威胁。本工作中,为探究SOECs中不利反应的起源,研究团队首先分析了该体系中各种电压损失的纵向分布,建立了一维电化学反应理论模型,发现反应过程中形成的EN是控制Ni氧化和碳沉积的决定性因素。同时,研究团队从控制化学反应的源头出发,计算出不同反应条件(温度、阳极氧分压、阴极水分压和阴极总气体压力等)下的SOECs稳定运行的EN操作窗口,并绘制了相关热力学化学反应相图。最后,研究团队从实验上验证了上述理论分析结果。本工作揭示的Ni氧化和碳沉积的起源可以扩展到多相催化的其他领域,有利于反应条件优化,例如,选择合理的操作温度窗口、压力、原料气组成等。此外,本工作也有利于催化剂微结构设计,可通过改变催化剂表面以抑制有害的反应动力学或调节催化剂表面附近的局部气氛。相关研究成果以“Mapping a thermodynamic stability window to prevent detrimental reactions during CO2 electrolysis in solid oxide electrolysis cells”为题,于近日发表在Applied Catalysis B: Environmental上。该工作第一作者是我所博士后胡世庆。上述工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、我所创新基金等项目的资助。
  • Nature子刊:原位拉曼光谱用于电解质演化捕捉
    在目前的电池研究工作中迫切需要改进的分析工具来识别锂离子电池的退化和失效机制。然而,了解并最终避免这些有害机制需要持续跟踪不同电池组件中的复杂电化学过程。为了达到这样的目的,剑桥大学Tijmen G. Euser教授团队报导了一种原位光谱方法,该方法能够在具有石墨阳极和LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2阴极的锂离子电池的电化学循环过程中监测碳酸盐基液体电解质的化学性质。通过在实验室级别的软包电池内嵌入空心光纤探针,我们通过无背景拉曼光谱证明了液体电解质物质的演化。光谱测量的分析揭示了碳酸盐溶剂和电解质添加剂的比例随电池电压的变化,并在跟踪锂离子溶剂化动力学方面表现出极大的潜力。原位电解质监测可以促进研究复杂的化学途径和实际电池中化学物质之间的串扰现象。一个关键的例子是在没有初始碳酸亚乙烯酯(VC)的样品中出现了亚乙烯基拉曼谱带,这表明虽然亚乙烯基物质在阳极被消耗,但它们也在循环过程中通过碳酸亚乙酯(EC)氧化产生。本工作所提出的操作方法有助于更好地理解当前锂离子电池的局限性,并为研究不同电化学储能系统中的降解机制拓展了前景。原位拉曼如何表征电解质演化过程测试装置:图1. 具有空心光纤耦合拉曼分析设备的锂离子软包电池在拉曼装置中(图 1a),10-15 厘米长的空芯光纤的近端被封装在一个定制的微流体单元中,允许光线和流体进入光纤(图 1b, c)。纤维的远端安装并密封在软包电池的电极之间。使用两层单层PE聚合物隔膜(MTI)来避免纤维和电极之间的直接接触(图1d)。简化的空芯光纤(图 1c)经过优化,可在充满电解质时引导拉曼泵浦光和信号波长范围内的光。光纤的 36 µm 宽纤芯区域既可用作波导通道,又可用作微流体通道,其内部体积低至 30 nL/cm。自动注射泵用于根据需要从软包电池中取样和注入电解液。使用底部填充的 10x 0.3 NA 显微镜物镜将拉曼泵浦激光(785 nm 连续波,图1a)发射到填充电解质的光纤芯中。拉曼信号沿光纤的长度产生,一部分以反向传播的光纤模式被捕获,并被引导回邻近的光纤端面。产生的拉曼光的 CCD 图像(图 1c 中的右侧图像)显示大部分拉曼光是在中空光纤芯内产生和引导的。每次光学测量后,电解质样品被注入回软包电池中。由于需要避免任何电池扰动,需要 22 分钟的单次采样间隔(在 C/10 C 速率下大约是完全放电时间的 4%)。定期重复采样以达到在较长时间内监测电解质的目的(典型的充电-放电形成周期需要超过 10 小时)。测试结果分析:图2. 空心光纤中的在线拉曼测量。(a) 从光纤端面发出的拉曼光(左,图像比例尺为 50 µm)和光谱色散图像(右) (b) 在连续样品渗透期间跟踪的拉曼光谱。红色虚线表示泵何时开启;t1-a表示样品流体到达纤芯的时间。 白色虚线表示泵何时关闭,然后是样品注射器的开关。水平实线表示获取 c 中所示光谱的时间 (c) 得到不同溶剂混合物的光谱。与电池化学相关的突出显示的拉曼谱带是 893 cm-1处的碳酸亚乙酯呼吸模式(深红色虚线)、740 cm-1处的 PF6 阴离子模式(绿色虚线)和以 1628 cm-1为中心的碳酸亚乙烯酯 -HC = CH- 谱带(不存在于这些溶液和光谱中)。阴影区域表示与锂溶剂化机制相关的 1700-1850 cm-1处的 EC 和 EMC 带, 插图 i 展示了由 IPA 的拉曼强度(819 cm-1)监测的样品交换时间和 EMC 骨架(~900 cm-1)模式(c中的箭头)。插图 ii 显示了 1700-1850 cm-1处的 EC 和 EMC 波段。纤维芯内的动态交换和拉曼光谱首先在没有软包电池的情况下针对一系列电解质成分和典型溶剂进行了非原位测试(图 2)。光谱仪 CCD 记录近端面图像和光谱分散的光纤图像(图 2a)。在整个实验过程中,以每个光谱 20 秒的积分时间连续记录光谱。为了能够同时监测多个拉曼波段,我们在光谱范围、分辨率和信号强度之间进行了最佳权衡(图 2b)。最初,纤维填充有异丙醇 (IPA),其拉曼光谱如图 2b-c 所示。更换注射器以交换样品,泵流速设置为 5 µL/min (0.083 µL/s) 以渗入纤维芯。一旦拉曼信号稳定,注射泵就会关闭。 样品交换后系统的流体稳定时间目前约为 400 秒(对应于约 33 µL 的流量,图 2c)。此处依次渗透到纤维中的样品是 IPA、碳酸甲乙酯 (EMC)、碳酸亚乙酯 (EC) 和 EMC 的 3:7 混合物,以及商用电池级液体电解质溶液 LP57(即 EC 中的 1.0 M LiPF:EMC 3:7 v/v)。对于每个样品,在 410 和 2182 cm-1 之间获取相对宽带的拉曼光谱(图 2c)。拉曼光谱清晰显示了各种电解质成分特征。 首先,在 LP57 电解质中可以清楚地看到 PF6- 阴离子拉曼谱带在 740 cm-1 处的光谱位置。PF6- 峰在 ~720 cm-1 处与 EC 骨架模式部分重叠。检测 PF6- 很有意义,因为它的分解是基于一种发生在 NMC811 等富镍正极的表面的降解机制。此外,PF6- 很容易与电解质分解反应中产生的水发生反应。 其次,893 cm-1 处的 EC 呼吸模式与分子的环结构完整性有关。最后,1700-1850 cm-1 之间的阴影(宽紫色)带对应于 EMC 和 EC/VC 中羰基(C = O)键的拉曼峰,其光谱位置随锂离子溶剂化动力学而变化。此外,还标记了(弱)光谱带在 1628 cm-1(灰色虚线)处的预期位置,这是由于亚乙烯基 –HC = CH 添加剂 VC 的振动。因此,通过在装置中使用低密度衍射光栅,我们可以同时监测许多重要的电解质成分。图3. 循环过程中的电池电解质拉曼光谱演变。(a) 在 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NMC811) - 石墨锂离子软包电池的形成周期期间操作拉曼光谱,其电解质包含 LP57 + 2 wt.% VC。将电池恒流充电至 4.3 V,恒电位保持在 4.3 V,然后放电 (b) 拉曼光谱演化显示电池电解质的一系列拉曼模式中空纤维嵌入由 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NMC811) 阴极和石墨阳极组成的软包电池中,以监测其在循环期间电解质的化学变化。每个圆形电极的有效面积为 1.54 cm2(直径 14 mm),并被一层聚合物隔膜覆盖。HC 纤维放置在两个分隔层之间,以保护电极表面免受纤维的机械损伤(图 1d)。将电池密封并填充 100 µL LP57,并添加 2 wt.% VC。尽管 HC 纤维在两个隔膜之间产生了微小的间距,但总电极表面与电解质的体积比 (~15 cm2/mL) 仍然非常接近于研究环境中常规组装的软包电池。将电池恒流充电至 4.3 V,在 4.3 V 下恒电位保持 1 小时,最后以 C/10 (18.5 mA g-1NMC) 的循环速率放电至 3.5 V。为确保在纤维芯中进行完全的样品交换,每 22 分钟从电池中提取 24 µL 体积的微量样品(大约是内部纤维体积的 50 倍),通过纤维内拉曼光谱进行分析,然后重新注入软包电池。我们从EC分子从正极到负极的穿过隔膜的扩散时间(td)来监测电极过程。假设聚合物隔膜的曲折度为 2.5,液体扩散系数为 10-6 cm2/s,这导致分子从一个电极到另一个电极的扩散时间为 td = 445 s(~7 分钟)。与之前的实验一样,我们使用宽光谱窗口(640-2340 cm-1,粗光栅)同时跟踪一系列化学物质。在第一个电化学循环期间,拉曼光谱的演变被测量为电池电压(红色曲线)的函数,在此期间预计会由于 EEI 形成而发生许多化学变化(图 3a)。在 PF6-、EC 呼吸模式和 EMC 和 EC/VC 中的羰基 (C = O) 键的谱线中观察到清晰的特征,如图 2b 所示。此外,在~1628 cm-1 处检测到(弱)亚乙烯基-HC = CH-拉曼谱带。在整个循环过程中收集完整的拉曼光谱可以对电解质盐和溶剂及其相互作用进行详细分析。总结:循环过程中碳酸酯溶剂的C=O拉伸模式相关的拉曼光谱变化,以及亚乙烯基-(C=C)双键浓度的变化等信号都可以由原位拉曼装置检测得到。对这些信号的获取和分析有助于研究电解质中的溶剂和盐成分在电池循环中的变化,揭示电池性能降解的机理,对开发长寿命的电池系统具有非常重要的意义。参考文献:Ermanno Miele et al. Hollow-core optical fibre sensors for operando Raman spectroscopy investigation of Li-ion battery liquid electrolytes. Nat. Commun. 2022.DOI: 10.1038/s41467-022-29330-4
  • 中科院宁波材料所等在海水电解制氢技术领域获进展
    发展可再生能源电解水制氢技术是实现“碳达峰碳中和”目标的重要路径之一。海上可再生能源,如风能、光伏、潮汐能等由于波动性强、环境苛刻使得其利用效率低,而“就地取材”,通过海上可再生能源进行电解海水制氢,一方面是“绿氢”的廉价高效制取手段,另一方面也是海上可再生能源的高效利用手段。然而,海水中存在的大量氯离子会造成阳极材料的严重腐蚀,进而导致电极损坏、电压过高。如何延缓氯离子对阳极材料的腐蚀是海水电解制氢过程中需要解决的重点问题。  中国科学院宁波材料技术与工程研究所氢能材料与应用系统技术实验室针对海水电解中阳极易受电解液腐蚀的关键科学问题,通过对电解液的调控,将海水电解制氢稳定性提升了5倍。研究发现在电解液中加入硫酸盐可以有效延缓氯离子对阳极的腐蚀,提升海水电解制氢过程中阳极的稳定时长。研究人员以泡沫镍作为阳极,用不同盐浓度的电解液进行测试,观察到硫酸根的加入可以有效提高其耐腐蚀性,延长其在海水电解中的稳定时长。通过对腐蚀电位、电流、电阻的分析,该研究确认了硫酸根在防氯腐蚀方面的优势。在此基础上,理论模拟和原位红外、原位拉曼实验均证明,在反应电位下,硫酸根作为强酸阴离子可以优先吸附在阳极表面形成负电荷层,进而通过静电斥力排斥氯离子远离阳极表面,从而达到了延缓氯离子腐蚀阳极的效果。进一步,以常规催化剂电极-镍铁水滑石阵列(NiFe-LDH/NF)作为阳极进行海水电解制氢反应,发现硫酸根依然能大幅度提升其稳定性。在添加硫酸根的电解质中,NiFe-LDH/NF阳极在模拟海水和真实海水中400 mA cm-2电流下的稳定时长分别为1000小时和500小时,是其在未添加硫酸根的传统电解质中稳定时长的近6倍。  研究团队为解决海水电解制氢过程中氯离子对阳极的腐蚀问题提供了一种普适性的新策略,通过在电解液中添加硫酸根,扰乱电极表面的离子吸附量,使硫酸根优先吸附在阳极表面,形成排斥氯离子的负电荷层,达到排斥氯离子及延缓氯离子对阳极腐蚀的效果。该工作以The Critical Role of Additive Sulfate for Stable Alkaline Seawater Oxidation on Ni-based Electrode为题发表在Angewandte Chemie International Edition上。  该研究得到了宁波市“科技创新2025”重大专项、中科院“0~1”创新项目、博新计划、宁波市自然科学基金项目、中国博士后科学基金、国家自然科学基金、上海市青年科技英才扬帆计划、上海交通大学海洋跨学科项目等的支持。
  • 电镜制样设备新突破 国内首款超薄切片机发布
    10月29日,江苏雷博科学仪器有限公司(以下简称“雷博科仪”)在2022年浙江省X-射线衍射分析与电子显微学学术交流会上发布了其自主研发的高端电镜制样设备---UM10超薄切片机,同时面向大众推出了此设备的2款配套产品GK25玻璃制刀机和SA350减震台。雷博科仪成立于2013年9月,公司地点在江苏省江阴市,是一家致力于高档科研仪器研发及生产的高科技公司。公司主营纳米薄膜制备类设备和电镜周边制样类设备,主要产品有等离子清洗机、匀胶机、显影机、烤胶机、提拉机、涂膜机等相关纳米薄膜制备产品和电解双喷仪、冲孔仪、超薄切片机、玻璃制刀机、包埋聚合箱、离子溅射仪等相关电镜周边制样产品。超薄切片机是公司2019年立项研发的一款电镜制样的设备,主要应用于生物类、高分子、无机非金属、金属等材料的切片。此前国内应用该款设备主要依赖于进口,不仅价格高而且一旦发生售后,周期较长,严重影响科研项目的进度。2022年10月,历经3年多的时间,经过公司研发团队不懈的技术探索,终于取得技术上的突破,完成了首台样机的问世,并顺利通过XX大学超半年以上的使用测试,测试结果比肩进口设备水平,得到行业内专家的肯定,此款设备的问世,将填补国内空白,打破此前超薄切片机严重依赖进口的尴尬局面。UM10超薄切片机视频演示以下是电镜下观察效果(植物细胞)(肌肉组织)UM10超薄切片机,采用的是机械式推进结构,使切片的过程更平稳连续。三目体视显微镜,更便于直接观察结果。为减少外界震动影响切片效果,机台内置减震模组,可以有效的隔绝外界震动。更多数据可参考一下表格▼
  • 可令锂电池更安全的新型聚合物电解质
    p style=" text-align: center " /p p style=" text-align: center " strong img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/a9849a7c-1457-4d49-ab26-81b4bbc2cb08.jpg" title=" A solid polymer electrolyte film that’s being utilized in lithium batteries.jpg" width=" 300" height=" 161" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 300px height: 161px " / /strong /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 0, 0) " strong 由Zhu博士领导的研究中锂电池上正在使用的固体聚合物电解质薄膜。 /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 0, 0) " strong 图片来源:阿克伦大学。 /strong /span /p p    span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 嵌入式医疗设备、无人驾驶飞行器、电动汽车 /strong /span strong 和 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 其他类似产品 /span 的电源,对它们的性能至关重要。 /strong /p p   那么,如果像锂电池这种能量储存装置没有如预期工作,会发生什么呢?一辆电动或混合动力汽车将无法使用,急需的生物医学器具会耽误病人的健康。 /p p   这些都是聚合物科学教授Yu Zhu博士和其他科学家共同努力避免的后果。 /p p   Zhu的研究小组的论文题目为 strong i “一种超离子导体导电的,电化学稳定的双盐聚合物电解质” /i /strong ,可以在《焦耳》,细胞出版社的前瞻性期刊上浏览,该刊物涵盖各个领域的能源研究。 /p p   Zhu和他的研究团队发明了一种固体聚合物电解质,可用于锂离子电池,以替代现有的液体电解质,可提高锂电池的安全性和性能。 /p p   Zhu谈到, strong 由于电极的高界面电阻和低离子导电性,固体电解质并未在锂电池领域进行市场推广 /strong 。然而,Zhu和他的团队发现, span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 室温条件下,一种双盐基聚合物固体电解质在锂电池电极材料和超离子导体导电性方面表现出优异的电化学稳定性 /span 。 /p p    span style=" color: rgb(31, 73, 125) " i “长期以来,人们一直考虑将固体电解质用于锂离子电池,因为它的阻燃性,高机械强度,可能会减轻电池故障造成的灾难。电池的安全性和能量密度是锂电池新兴应用领域的主要问题,比如在电动汽车中的使用。 /i /span /p p span style=" color: rgb(31, 73, 125) " i   如果固态聚合物电解质得到成功开发,电池的能量密度将会翻倍,锂电池的安全问题也会被消除。这项研究为开发具有前景的锂电池用固体电解质奠定了强有力的基础。” /i /span /p p style=" text-align: right " span style=" color: rgb(31, 73, 125) " 本文主要作者,Yu Zhu博士 /span /p p   该研究团队已建立了一家名为 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " Akron PolyEnergy /span 的公司,该公司将进一步开发这种方法,并为未来的商业化目标制备一个大型原型样品。 /p p   Zhu的研究生, span style=" color: rgb(255, 0, 0) " Si Li /span 和 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " Yu-Ming Chen /span ,是这项研究的主要作者。其他科学家还有研究生 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " Wenfeng Liang,Yunfan Shao span style=" color: rgb(0, 0, 0) " 和 /span Kewei Liu /span ,以及位于校内的国家高分子创新中心仪器科学家 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " Zhorro Nikolov /span 博士。 /p
  • 登上国际顶刊!解决电解水制氢重大问题
    南开大学电子信息与光学工程学院罗景山教授团队联合西班牙巴斯克大学科研团队,在电催化水分解制氢研究中取得重要进展。据了解,该联合团队利用金属载体相互作用构筑了碱性条件高活性析氢催化剂,能够在每平方厘米5安培的大电流密度下稳定运行超过1000小时,满足了阴离子交换膜电解水制氢技术商业化应用的需求,相关研究成果在国际学术期刊《自然通讯》发表。氢能作为一种低碳高效的清洁能源,在全球能源转型和应对气候变化方面扮演重要角色。以可再生能源电解水制氢为代表的绿氢在生产过程中不产生温室气体,被广泛视为实现碳中和目标的重要路径之一。Ru NPs/TiN的合成示意图目前,碱性电解水(ALK)和质子交换膜电解水(PEM)两种电解水制氢技术占比较高。其中,ALK制氢技术生产成本低、工业化成熟,但产生的氢气纯度不高且能量效率低。PEM制氢技术能量效率高,产生的氢气纯度较高,但成本较高。而阴离子交换膜(AEM)制氢技术被认为是集两者优势于一体的第三代电解水制氢技术,具有高效率、低成本、快速启停等优势,但在大电流密度下电解槽系统稳定性不足限制了其产业化应用。罗景山介绍,开发大电流密度下寿命长、性能稳定的催化剂是AEM制氢技术亟待解决的核心问题之一。“我们使用氮化钛负载的钌纳米颗粒催化剂组装了AEM电解槽,能在每平方厘米1安培、2安培和5安培的电流密度下稳定运行超过1000小时,性能几乎没有衰减。”论文第一作者、南开大学电子信息与光学工程学院2021级博士生赵佳说。“在每平方厘米5安培的工业级电流密度下,我们的研究成果能够在AEM电解槽中高效稳定运行,克服了催化剂容易不稳定的问题,满足了AEM制氢大规模商业化应用的需求。”罗景山说,“未来,团队将继续投入到绿氢制备技术的自主研发之中,促进科技成果尽快转化落地,为构建零碳、低成本、安全可靠的绿氢能源供给体系贡献力量。”
  • 材料晶格研究加速新型锂离子电池电解质发展
    p   研究人员表示,分析和设计新离子导体的新方法为可充电电池提供了关键部件。新方法的应用可能会加速高能锂电池以及其他能量存储和传输装置(如燃料电池)的发展。 br/ /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/3477e76a-b550-4f8f-87c2-f756b0769936.jpg" title=" 201803300842364192.png" / /p p   该图揭示了意向电池电解质材料Li 3 PO 4的晶格结构。 研究人员发现,声波能够穿过固体材料,通过声音振动可以揭示离子带电荷的原子或分子如何通过晶格移动 ,以及它们如何在电池中实际的工作原理。在该图中,氧原子显示为红色,紫色金字塔形状为磷酸盐(PO4)分子。 橙色和绿色的球体是锂的离子。 /p p   新方法依赖于对振动通过锂离子导体晶格方式的理解。新方法与抑制离子迁移的方式相关联。这提供了一种方法来发现具有增强离子迁移性的新材料,允许快速充电和放电。同时,该方法还可以降低材料与电池电极的反应性,材料与电池电极的反应会缩短电池的使用寿命。更好的离子迁移率和低反应性这两个特性——往往是相互排斥的。 /p p   这个新概念是由W.M领导的一个团队开发的。该团队包括Keck能源教授Yang Shao-Horn,研究生Sokseiha Muy,最近毕业的年仅17岁的博士John Bachman,研究科学家Livia Giordano以及麻省理工学院,橡树岭国家实验室以及东京和慕尼黑的其他9所院校人员。他们的研究结果在 Energy and Environmental Science杂志上报道。 /p p   Shao-Horn说,新的设计原则已经有五年的时间了。最初的想法始于她和她的团队用来了解和控制催化水分解,并将其应用于离子传导 - 这一过程不仅是可充电电池的核心,而且也是其他应用的技术关键,如在燃料电池和海水淡化系统中的应用。当带有负电荷的电子从电池的一极流向另一极(从而为装置提供电力)时,正离子以另一种方式流过电解质或夹在这些极之间,以完成流动。 /p p   典型地,电解质以液体形式存在时,溶解在有机液体中的锂盐是当今锂离子电池中常见的电解质。但该物质易燃,有时会导致这些电池着火。通过新方法寻找一个可靠的材料来取代锂盐将消除这个问题。 /p p   Shao-Horn说,存在多种有前景的固体离子导体,在与锂离子电池的正极和负极接触相比都具有不稳定性的特点。因此,寻找既具有高离子电导率又具有稳定性的新的固体离子导体是至关重要的。但是,通过对许多不同的结构族和成分进行分类,找到最有前途的结构无疑是一项大海捞针的工作。这就是新的设计原则的用武之地。 /p p   我们的想法是寻找离子电导率与液体相当的材料,但必须具有固体的长期稳定性。Shao-Horn说研究人员被问到“基本原则是什么”,“在一般的结构层次上,是什么设计原则来控制所需属性的”。研究人员回应理论分析和实验测量相结合的方法现在已经有了一些结果。 /p p   该论文的第一作者Muy说:“我们意识到有很多材料可以被发现,但是没有理解或者共同的原则让我们能够合理化发现过程。我们想出了一个可以封装我们的理解并预测哪些材料将处于最佳状态的想法。” /p p   Shao-Horn 说,关键是要观察这些固体材料的晶格性质。这决定了诸如热波和声子之类的振动是如何通过材料的。这种观察结构的新方法最终证明能够准确地预测材料的实际性能。一旦你知道了某物质的振动频率,你就可以用它来预测新的化学性质或解释实验结果。 /p p   研究人员观察到使用该模型确定的晶格特性与锂离子导体材料的导电性之间具有良好的相关性。她说,“我们做了一些实验来实验性地支持这个想法”,并发现结果非常吻合。 /p p   他们特别发现,锂的振动频率本身可以通过调整晶格结构、使用化学取代或掺杂剂来微妙地改变原子的结构排列来进行微调。 /p p   研究人员表示这个新概念现在可以提供一个强大的工具,用于开发新的性能更好的材料,从而可以大幅度提高可存储在给定尺寸或重量的电池中的功率量,并提高安全性。他们已经用这个新方法筛选出了一些新的材料。而且这些技术还可以适用于分析其他电化学过程的材料,如固体氧化物燃料电池,基于膜的脱盐系统或产生氧气的反应。 /p p   该团队包括麻省理工学院的张浩勋, Douglas Abernathy,Dipanshu Bansal和Oak Ridge的Olivier Delaire 东京工业大学的Santoshi Hori和Ryoji Kanno 以及宝马集团位于慕尼黑的研究电池技术公司的Filippo Maglia,Saskia Lupart和Peter Lamp。这项工作得到了宝马,国家科学基金会和美国能源部的支持。 /p p   文章来自azonano网站,原文题目为Design principles could point to better electrolytes for next-generation lithium batteries /p p br/ /p
  • 中科大突破全固态锂电池电解质在性能和成本上的双重瓶颈
    全固态锂电池可以克服目前商业化锂离子电池在安全性上的严重缺陷,同时进一步提升能量密度,对新能源车和储能产业是一项颠覆性技术。但是,由于全固态锂电池的核心材料—固态电解质—难以兼顾性能和成本,目前该技术的产业化仍面临巨大阻碍。6月27日,中国科学技术大学的马骋教授报道了一种新型固态电解质,它的综合性能和目前最先进的硫化物、氯化物固态电解质相近,但成本不到后者的4%,很适合产业化应用。该成果以“A cost-effective, ionically conductive and compressible oxychloride solid-state electrolyte for stable all-solid-state lithium-based batteries”为题发表在国际著名学术期刊《Nature Communications》上。为了满足实际应用的需求,全固态锂电池的固态电解质至少需要同时具备三个条件:高离子电导率(室温下超过1毫西门子每厘米),良好的可变形性(250-350兆帕下实现90%以上致密),以及足够低廉的成本(低于50美元每公斤)。但是,目前被广泛研究的氧化物、硫化物、氯化物固态电解质都无法同时满足这些条件。氧化物作为脆性陶瓷,普遍不具备可变形性。硫化物和大部分氯化物则成本高昂,至少在200美元每公斤的量级。这些材料中唯一的例外是氯化锆锂,但是它的离子电导率却远低于1毫西门子每厘米。   此次研究中,马骋教授不再聚焦于上述氧化物、硫化物、氯化物中的任何一种,而是转向氧氯化物,设计并合成了一种新型固态电解质—氧氯化锆锂。这种材料具有很强的成本优势。如果以水合氢氧化锂、氯化锂、氯化锆进行合成,它的原材料成本仅为11.6美元每公斤,很好的满足了上述50美元每公斤的要求。而如果以水合氧氯化锆、氯化锂、氯化锆进行合成,氧氯化锆锂的成本可以进一步降低到约7美元每公斤,远低于目前最具成本优势的固态电解质氯化锆锂(10.78美元每公斤),并且不到硫化物和稀土基、铟基氯化物固态电解质的4%。在具备极强成本优势的同时,氧氯化锆锂的综合性能和目前最先进的硫化物、氯化物固态电解质相当。它的室温离子电导率高达2.42毫西门子每厘米,超过了应用所需要的1毫西门子每厘米。与此同时,它良好的可变形性使材料在300兆帕压力下能达到94.2%致密,也超过应用所需要的水平(250-350兆帕下90%以上致密)。由氧氯化锆锂和高镍三元正极组成的全固态电池展示了极为优异的性能:在12分钟快速充电的条件下,该电池仍然成功的在室温稳定循环2000圈以上。   氧氯化锆锂的发现,使固态电解质在性能、成本两方面同时实现了突破,对全固态锂电池的产业化具有重大意义。审稿人认为这一发现“很有新意和原创性”,并且认为氧氯化锆锂材料“很有前景”,“有益于固态电池技术的商业化”。
  • 真空精馏法在锂电池电解液回收中的应用
    为什么要进行锂电池电解液回收处理?众所周知,锂离子电池是由正极(锂钴氧化物、锂镍氧化物等)、负极(一般为炭素材料)、电解液、隔膜(聚乙烯、聚丙烯等)、粘结剂(聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚四氟乙烯)等组成。目前有关废旧锂离子电池处理工艺的研究大多集中在贵重金属方面,例如镍、钴、锰、锂等金属材质因其自身的经济价值被先行深入研究。而电解液成分复杂,尤其是LiPF6 的存在,使得电解液接触高温环境就易发生分解,产生有毒有害物质,因此电解液处置不当会带来严重的安全和环境问题。同时,电解液本身的高附加值也决定需合理回收电解液。电解液组成及性质是什么?在各种商用锂离子电池系统中,液态电解液占主流地位。液态电解液一般由锂盐、有机溶剂、添加剂三部分组成。电解质盐,主要为六氟磷酸锂(LiPF6),其暴露在空气中易反应生成 HF、 LiF、PF5 等对人体有害的物质;有机溶剂主要有碳酸酯类、醚类和羧酸酯类;添加剂作为电解液中非必要成分,主要有碳酸亚乙烯酯、乙酸乙酯等,含量较少。表1:常见电解液的溶剂、溶质及添加剂种类[1]真空精馏方法在电解液回收处理的优势真空精馏法是在高真空环境下利用电解质和溶剂的沸点不同,经过多次冷凝和汽化后将电解质分离出来。在高真空下,精馏主要是为了防止电解液挥发损失。案例分享中海油天津化工研究设计院,周立山等[2]在惰性气体的氛围下拆解电池得到电解液,然后经过精馏装置减压真空精馏,将电解液分为有机溶剂和六氟磷酸锂初级产品,再对这两部分分别进行纯化,使之成为高纯度的产品,其中纯化后的六氟磷酸锂回收率可达 82.7%。天津卡特化工技术有限公司,毛国柱等[3]则另辟蹊径,通过真空精馏的方法,先将有机液体从电解液中分离出来,剩余的电解液通过添加比其多7 倍的硫酸氢钾,在高温下持续煅烧 5 h,然后与饱和 KF 溶液反应得到可以作为产品的 LiF。例如,下图1所示,为乙醇和水的连续分离过程,上升汽流和下降的液流在塔内直接接触,易挥发组分将更多的由液相转移到汽相,而难挥发组分将更多的由汽相转移到液相。这样,塔内上升的汽流中乙醇的浓度将越来越高,而下降的液流中水的浓度会越来越高,只要塔足够高,就能够使塔顶引出的蒸汽中只有乙醇,加热釜引出的溶液只有水。图1:乙醇-水溶液连续精馏流程1-精馏塔;2-冷凝器;3-再沸器同样,利用真空精馏法来回收锂电池电解液,主要有以下优势:● 得到的产物可以达到比较高的纯度,能够用于电池再生产,节约生产成本;● 该过程环保清洁,不易造成二次污染;● 和碱液吸收法、热裂解法、超声萃取法等其他工艺相比较,不会破坏主要成分,锂盐和有机溶剂的回收率相对较高。由以上得知,锂电池电解液成分复杂,混合了锂盐和多种有机试剂等,高温易蒸发,且多为热敏性物质。需通过真空精馏的方式,使用较高的理论塔板数的精馏塔才能将这些成分依次分离,从而达到分类回收的目的,实现资源重复利用的可能性。那么,德国Pilodist同心管精馏柱技术可以给锂电池电解液回收带来什么便利呢?德国Pilodist同心管精馏柱技术同心管精密分馏柱由两根经精巧设计和精密校准的同心管玻璃柱融合而成,垂直上升的蒸气与同心环形间隙中的液体薄膜之间高效传质,使得精密分馏柱具有很高的分离效率。同心管的外圆内壁和内圆外壁均设计成为精密设计的螺旋刮痕形式,使得在冷凝器冷凝的液体通过刮痕可以顺流而下,并形成液膜加大热交换接触面积,直至蒸馏釜。同心管技术具有如下的技术优势:&bull 压力降小&bull 滞留量小&bull 适用于热敏性物质&bull 高分离效率&bull 极少量蒸馏(低至1mL)&bull 极少工作流量而且,Pilodist精馏线产品主要有精密分馏装置PD104/PD105、微型精馏系统HRS500C和溶剂回收装置PD107等,都可以配备同心管精馏柱,特别适合热敏性物质在真空条件下的柔性蒸馏分离提纯。Pilodist HRS 500C实验室微型精馏系统其中,HRS500理论塔板数高达 60 块理论塔板。Pilodist PD 104精密分馏系统Pilodist PD 105精密分馏系统PD104和PD105的理论塔板数高达90块理论塔板数。Pilodist PD 107溶剂回收系统PD107溶剂回收系统,60块理论塔板数。可针对客户不同处理量、不同实验需求等选择不同的仪器配置方案。如果你对上述产品或方案感兴趣,欢迎随时联系德祥科技,可拨打热线400-006-9696。参考文献:[1] 陆剑伟,潘曜灵,郑灵霞,等. 锂离子电池电解液的清洁回收利用及废气治理方法[J].浙江化工. 1006-4184(2021)10-0040-06.[2] 周立山,刘红光,叶学海,等. 一种回收废旧锂离子电池电解液的方法: 201110427431.2[P]. 2012-06-13.[3] 毛国柱,侯长胜,霍爱群,等. 一种回收处理废旧锂电池电解液及电解液废水的处理方 法 : 201310562566.9 [P].PILODIST德国PILODIST是德祥集团资深合作伙伴之一。德国PILODIST公司源自于蒸馏及精馏设备供应商。公司传承原Fischer公司专业的蒸馏及精馏设备制造技术,为全球石油化工、精细化工行业及科研院所客户提供高品质的原油蒸馏系统、精馏系统、溶剂回收系统、汽液相平衡和分子蒸馏等。德祥科技德祥科技有限公司成立于1992年,总部位于中国香港特别行政区,分别在越南、广州、上海、北京设立分公司。主要服务于大中华区和亚太地区——在亚太地区有27个办事处和销售网点,5个维修中心和2个样机实验室。30多年来,德祥一直深耕于科学仪器行业,主营产品有实验室分析仪器、工业检测仪器及过程控制设备,致力于为新老客户提供更完善的解决方案。公司业务包含仪器代理,维修售后,实验室咨询与规划,CRO冻干工艺开发服务以及自主产品研发、生产、销售、售后。与高校、科研院所、政府机构、检验机构及知名企业保持密切合作,服务客户覆盖制药、医疗、商业实验室、工业、环保、石化、食品饮料和电子等各个行业及领域。2009至2021年间,德祥先后荣获了“最具影响力经销商”、“年度最佳代理商“、”年度最高销售奖“等殊荣。我们始终秉承诚信经营的理念,致力于成为优秀的科学仪器供应商,为此我们从未停止前进的脚步。我们始终相信,每一天都在使这个世界变得更美好!
  • 活动回顾|东西分析参加第二届固态电解质技术与市场发展论坛暨第七届先进电池电解质/隔膜材料技术国际论坛
    2024年6月12-13日,第七届先进电池电解质/隔膜材料技术国际暨第二届固态电解质技术与市场发展论坛在苏州召开。东西分析携AA-7050型原子吸收分光光度计参加了此次活动。第七届先进电池电解质/隔膜材料技术国际论坛暨第二届固态电解质技术与市场发展论坛由中国化学与物理电源行业协会和中国电子科技集团公司第十八研究所共同主办,论坛上,来自各地的专家学者和企业代表围绕“提升锂电行业新质生产力”的主题,就固态电解质技术、先进电池电解质/隔膜材料技术等方面展开深入讨论。他们通过分享最新的研究成果、技术进展和市场趋势,为与会者带来前沿的学术报告和技术分享。东西分析展台前,参观交流的观众络绎不绝。此次东西分析展出的展品是AA-7050型原子吸收分光光度计。这款仪器以其精准度高、操作简便、功能强大等特点,赢得了参观者的一致好评。在展台前,工作人员以专业的态度,耐心地向每一位观众介绍这款仪器在电池领域应用中的实际案例和检测效果。电池,作为可再生能源发电体系中关键组件,肩负着推动全球可持续能源发展的重要使命。为确保电池材料及产品的安全可靠性,从电池原材料至电解质的每一个环节,均需经过严格的精确分析测试。这些测试可以全面评估电池的性能、寿命及安全性,为电池行业的稳健发展奠定基础。东西分析公司,依托其丰富的质谱、光谱、色谱等多条产品线,为电池行业提供了一套全方位的分析测试解决方案。这些方案可以进一步提升电池的性能和品质,从而推动电池行业的健康发展,为可持续能源事业贡献力量。仪器推荐电池材料中重金属检测推荐仪器适合分析电池材料中的重金属含量,满足《GB/T 11064.4-2013、GB/T 11064.5-2013、GB/T 11064.6-2013碳酸锂、单水氢氧化锂、氯化锂中钾量、钠量、钙量和镁量的测定 火焰原子吸收光谱法》、《YS/T 1472.4-2021 富锂锰基正极材料中锂、镍、钴、钠、钾、铜、钙、铁、镁、锌、铝、硅含量的测定 电感耦合等离子体发射光谱法》等检测需求。电池材料中有机成分检测推荐仪器气相色谱质谱联用仪适用于分析电池电解液溶剂及相关原料中的有机成分,比如环状碳酸酯(PC、EC)、链状碳酸酯(DEC、DMC、EMC)及羧酸酯类(MF、MA、EA、MA、MP等)。电池材料检测及产品中气体检测推荐仪器气相色谱可用于电池产气分析,电池电解液原料纯度分析等,符合《SJ/T 11568-2016 锂离子电池用电解液溶剂》、《HG∕T 5786-2021 工业用碳酸丙烯酯》等标准检测要求。电池材料中离子检测推荐仪器离子色谱适用于分析电池电解液溶剂及相关原料中的氟离子,氯离子,硫酸根等,满足《SJ/T 11568-2016 锂离子电池用电解液溶剂》、《GB/T19282-2014 六氟磷酸锂的分析方法》等标准的检测需求。请点击下方链接,获取电池行业的全面解决方案实用干货|助力锂电行业,共迎科技未来
  • 上海高研院在质子交换膜电解水制氢有序化膜电极方面获进展
    近日,中国科学院上海高等研究院研究员杨辉团队在质子交换膜电解水制氢研究中取得重要进展。相关研究成果以Overall design of anode with gradient ordered structure with low iridium loading for proton exchange membrane water electrolysis为题,发表在Nano Letters上。质子交换膜水电解(PEMWE)是实现零碳排放制氢的关键技术之一。目前,由于阳极侧贵金属Ir的高用量大幅增加了PEMWE成本,制约其商业化进程。制备高活性低Ir含量催化剂是降低Ir用量的常用方法。然而,在PEMWE实际使用过程中,膜电极(MEA)需要在高电流密度(≥1-2 A cm-2)下运行以保证高效产氢,因此需要同时解决催化剂利用率低、高欧姆电阻以及传质受限等问题。构筑有序结构MEA有望同时降低电催化动力学、传质和欧姆损失,是氢能燃料电池研究追求的目标,但颇具挑战性。鉴于此,科研团队从MEA结构一体化设计的角度出发,创新地提出利用纳米压印技术结合静置法,制备一种阳极兼具梯度化锥形阵列以及三维膜/催化层界面的新型有序结构MEA。锥形阵列与梯度催化层结构增加了活性位点的暴露;梯度和三维膜/催化层界面增强了界面结合强度;垂直排列的空隙为气、液传输提供了快速通道。该结构MEA可同时降低电催化动力学、欧姆与传质极化造成的性能损失。与Ir载量为2 mg cm-2的传统MEA相比,该有序结构将电化学活性面积提高至4.2倍,同时分别将传质和欧姆极化过电位降低了13.9 %和8.7 %。这种新型有序MEA在Ir载量低至0.2 mg cm-2时,仍表现出1.801 V @ 2 A cm-2的优异性能,与Ir载量是其十倍的传统结构MEA性能相当,并表现出良好的稳定性。本研究为开发高性能、低贵金属催化剂载量及长寿命的PEMWE提供了新策略。研究工作得到国家重点研发计划、中科院战略性先导科技专项、国家自然科学基金等的支持。有序结构膜电极示意图、谱学表征和水电解性能评价
  • 大连化物所开发无氯电解液抑制镁负极阳极析氢
    近日,大连化学物理研究所燃料电池研究部醇类燃料电池及复合电能源研究中心金属燃料电池系统研究组(DNL0313组)王二东研究员团队在水系镁空气电池电解液设计研究方面取得新进展,提出一种无氯电解液,有效避免了镁负极在传统氯化钠(NaCl)电解液中的阳极析氢腐蚀问题。水系镁空气电池具有理论能量密度高、环境友好、安全性高、成本低和贮存寿命长的特点,是一种理想的应急储备电源,其主要应用场景包括露营、日常停电或者遇到地震、洪水等灾难的紧急情况。该类电池无需充电,使用前加注河水、海水或者其他水源,电池即可对外供电。然而,镁负极在NaCl电解液中发生阳极溶解反应时还伴随着剧烈的析氢腐蚀反应,且存在负差效应(随着放电电流密度增大,析氢腐蚀速率加快)。长期以来,文献报道中的镁负极利用率停留在60%左右,使得镁空气电池的比能量大打折扣。   该工作中,团队提出采用乙酸钠(NaAc)电解液,构建均匀溶解和无局部腐蚀的镁负极/电解液界面;借助乙酸根离子中甲基的空间位阻效应,增加阴离子在表面膜中的扩散能垒,避免镁负极表面膜的破坏,从而抑制了镁负极在放电过程中的阳极析氢腐蚀。基于该策略下的镁负极在10 mA cm-2电流密度下的利用率可达84%,高于在传统NaCl电解液中的59%,基于镁负极质量计算的比能量由1370 Wh kg-1提升到1770 Wh kg-1。此外,团队还在商业化镁空气电池中证实了NaAc电解液的实用性。该工作为设计高性能镁空气电池提供了一条简单可行的途径,同时揭示了镁负差效应的根本原因。   上述工作以“A chloride-free electrolyte to suppress the anodic hydrogen evolution corrosion of magnesium anode in aqueous magnesium air batteries”为题,于近日发表在《化学工程学报》(Chemical Engineering Journal)上。该工作的第一作者是大连化学物理研究所DNL0313组博士后高建新。上述工作得到了国家自然科学基金、中科院重点部署项目等资助。
  • 我国科学家在水溶液电解质的锂离子电池研究方面取得重要进展
    在国家自然科学重点项目、杰出青年基金等资助下,复旦大学新能源研究院夏永姚教授课题组多年来一直从事锂离子嵌入化合物在水溶液电解质中特性的研究,近期在这一领域取得重要进展,最新研究成果发表在《Nature Chemistry》上(2010, 2,760-765)。   众所周知,相对于目前广泛用于摄像机、笔记本电脑、移动电话等移动通讯器件的有机电解质溶液锂离子电池,水溶液电解质的锂离子电池具有价格低廉,无环境污染,高安全性能等优点而倍受人们关注,但其循环性能差的问题一直未能解决。夏永姚研究组从理论和实验上证实,在水和氧气存在下,作为电池负极的电极材料会被氧气氧化是造成水系锂离子电池容量衰减的主要原因。他们通过消除氧(电池密封)和选择合适的电极材料,大幅提高了电池的循环性能。这种电池将来可望用于风力、太阳能发电等能量储存、智能电网峰谷调荷和短距离的电动公交车等。该研究成果发表后,得到包括Chemistry World,科技日报、科学时报等媒介的报道。
  • 水电解制氢新时代:SUPER-DEW3在线露点仪树立含水量检测标杆,共筑绿色氢能愿景
    在全球能源结构转型与环境保护的双重驱动下,氢能以其清洁、高效的特性,正稳步迈向未来能源体系的核心位置。水电解制氢技术,作为氢能制备的关键路径,通过电解作用将水资源转化为氢能,不仅原料广泛可得,且产物纯净,实现了零排放的绿色生产。然而,在这一转化过程中,氢气的品质控制,尤其是含水量的精确管理,成为了确保氢能应用效能、延长产业链设备寿命及满足高端市场需求的关键挑战。水电解制氢新时代:SUPER-DEW3在线露点仪树立含水量检测标杆,共筑绿色氢能愿景尽管水电解原理上追求水分子完全分解为氢氧的理想状态,实际操作中却难以避免地受到电解槽密封效能、电解质纯净度及操作条件波动等因素的影响,导致产出的氢气中混杂有少量水分。这些残留水分若未能妥善清除,将对氢气的后续利用构成显著障碍:水电解制氢新时代:SUPER-DEW3在线露点仪树立含水量检测标杆,共筑绿色氢能愿景损害氢气纯度:在燃料电池驱动、精细化工合成等高端领域,氢气纯度至关重要。水分作为杂质,会直接影响氢气在这些领域的应用效果,降低产品整体性能。加速设备老化:在氢能系统的储存、运输、加注等关键环节,水分容易引发金属部件的腐蚀,缩短设备的使用寿命,增加维护成本。水电解制氢新时代:SUPER-DEW3在线露点仪树立含水量检测标杆,共筑绿色潜藏安全风险:在高压工作环境下,水分可能凝结成冰晶,阻塞管道系统;而在燃料电池内部,过量水分则可能导致电极淹没,影响电化学反应效率,甚至引发系统故障。鉴于此,对水电解制氢工艺中的氢气进行严格的含水量测试,不仅是对氢气品质的基本保障,更是氢能系统安全、稳定运行的必要条件。通过这一举措,可以有效控制水分含量,提升氢气纯度,为氢能产业的可持续发展奠定坚实基础。水电解制氢新时代:SUPER-DEW3在线露点仪树立含水量检测标杆,共筑绿色针对这一挑战,英国肖氏SHAW匠心打造的在线露点仪SUPER-DEW3凭借其稳定的性能与前沿技术,脱颖而出成为水电解制氢工艺中含水量检测的首选工具。作为DIN风格的专业面板安装设备,在线露点仪SUPER-DEW3与Shaw传感器完美融合,其背光五位数七段LED显示屏不仅清晰醒目,还支持多种工程单位切换,灵活应对不同测试需求。操作界面上,在线露点仪SUPER-DEW3以简洁直观著称,四键薄膜键盘设计让用户轻松上手,通过简单操作即可快速访问并调整湿度水平。自动电位计功能实现了传感器的自动校准,简化了繁琐的校准流程,降低了人为操作误差。同时,该仪器内置的用户可控安全系统,为设备的安全稳定运行提供了坚实保障。在警报与通讯方面,英国肖氏SHAW在线露点仪SUPER-DEW3同样表现出色。其配备的双向警报装置支持上升或下降边缘触发,结合视觉LED指示与切换继电器功能,能够即时远程反馈异常状况,确保问题得到迅速处理。RS485通讯接口的加入,则让实时监控工艺变化与仪器状态成为可能,极大提升了生产管理的便捷性与设备维护的效率。水电解制氢新时代:SUPER-DEW3在线露点仪树立含水量检测标杆,共筑绿色性能方面,在线露点仪SUPER-DEW3其高较精度、分辨率及重复性的特性,确保了测试结果的准确无误。无论是温度范围还是采样流量的适应性,都能轻松满足各种复杂工艺条件下的测试需求。此外,316不锈钢探头与50微米不锈钢过滤器的结合,不仅提升了设备的耐腐蚀性与耐高温能力,还有效防止了杂质侵入,保障了传感器的长期稳定运行。IP54级别的防水设计,则让在线露点仪SUPER-DEW3能够在恶劣的工业环境中游刃有余。英国肖氏SHAW在线露点仪SUPER-DEW3以其全面的技术优势、便捷的操作体验、强大的警报与通讯功能以及稳定的耐用性,在水电解制氢工艺中含水量检测领域展现出了非凡的实力与价值。它不仅是提升氢气品质、保障氢能系统安全运行的得力助手,更是推动氢能产业高质量发展的关键力量。水电解制氢新时代:SUPER-DEW3在线露点仪树立含水量检测标杆,共筑绿色氢能愿景、请致电英肖仪器仪表(上海)有限公司1⃣ ️ 7⃣ ️ 3⃣ ️ 1⃣ ️ 7⃣ ️ 6⃣ ️ 0⃣ ️ 8⃣ ️ 3⃣ ️ 7⃣ ️ 6⃣ ️ ,英肖仪器仪表(上海)有限公司是进口露点仪品牌英国肖氏SHAW总代理、SUPER-DEW3在线露点仪代表处、露点仪变送器SDT-EX、防爆露点仪、肖氏SHAW露点仪售后服务保障。英国Alphasense传感器、英国Alphasense阿尔法传感器、氧传感器O2-A2、一氧化碳传感器CO-B4、二氧化硫传感器SO2-B4、一氧化氮传感器NO-B4、氯化氢传感器HCL-A1、光离子传感器、PID传感器、VOC传感器请致电英肖仪器仪表(上海)有限公司获取进口传感器详细资料。
  • 解决“电解水“产气问题,皖仪推出IC6000系列双极膜离子色谱系统
    离子色谱是当今世界上公认的分析阴离子的&ldquo 黄金分析手段&rdquo ,广泛应用于&ldquo 食品安全,环境保护,国防反恐,核工业,电力电子,半导体,军工,石油化工,地质探矿,生命科学,农业植保等诸多领域,而在阳离子分析方面,也具有重要的地位,尤其是在无机阳离子价态分析领域,具有不可替代的用途。 传统电解水淋洗液自动发生技术 由于传统淋洗液自动生成技术通过向系统中引入超纯水,利用&ldquo 电解水&rdquo 原理,产生离子色谱系统工作所必须的&ldquo 淋洗液&rdquo ,从而提高了仪器的使用性能。但是&ldquo 电解水&rdquo 理论在生成&ldquo 淋洗液&rdquo 时会产生气体进入&ldquo 淋洗液&rdquo 中,气体对&ldquo 淋洗液&rdquo 的品质造成了严重影响,为了消除影响,需要采用复杂的脱气装置去除气体。 传统的淋洗液发生技术使用&ldquo 电解水&rdquo 产生的氢离子和氢氧根离子,方程式为:阳极:2H2O &mdash 4H+ + O2 阴极:2H2O &mdash 2OH- + H2。 双极膜解离水淋洗液自动发生技术 双极膜技术是近年来推出的新技术,皖仪公司巧妙的利用双极膜&ldquo 水解离&rdquo 的功能,结合合理的结构设计,完全避免了&ldquo 淋洗液&rdquo 生成过程中气体的产生,因此省去了复杂的脱气系统,提高了系统的可靠性。 双极膜离子色谱技术使用双极膜&ldquo 解离水&rdquo 产生氢离子和氢氧根离子,方程式为: H2O -- H+ + OH- 不产生气体。&ldquo 免试剂,不除气&rdquo (RGFIC TM Regent-Gas-Free Ion chromatography)的双极膜离子色谱系统理论在根源上解决了&ldquo 电解水&rdquo 理论气体产生所带来的问题。 皖仪IC6000系列双极膜离子色谱系统 2010年9月8日~10日,&ldquo 第十三届全国离子色谱学术会议&rdquo 在美丽的海滨城市青岛隆重召开,安徽皖仪科技股份有限公司首次展示全球第一台IC6000系列双极膜离子色谱系统,引起业内强烈关注。 皖仪IC6000系列双极膜离子色谱系统 采用双极膜技术的皖仪IC6000系列双极膜离子色谱系统,是针对于国内外对高端产品的需求而研发的,由于采用了双极膜技术,不但可以完成现有自动淋洗液发生设备的全部功能,而且还节省了脱气设备,使系统可靠性大大增强,降低了运行成本。除此之外,皖仪IC6000系列还完全兼容现有的&ldquo 电解水&rdquo 免试剂离子色谱系统的耗材,可以使用传统的淋洗液配置方式来工作,并且完全可以使用国外和国内厂家的&ldquo 模抑制器&rdquo 以及&ldquo 色谱柱&rdquo ,方便用户进行各个厂家仪器性能比对,其核心指标完全达到国际先进水平。
  • 中国科大研制非贵金属电解水制氢高效催化剂取得重要进展
    氢能是有望替代传统化石燃料的可再生清洁能源。其中,通过电化学析氢反应(HER)制备“绿氢”是实现氢能社会的最佳策略之一。由于贵金属铂独特的电子结构,铂和铂基材料是目前唯一商用的电制“绿氢”催化剂;然而,贵金属铂昂贵的价格和地壳中稀有的储量限制了其大规模商业化应用。未来氢能社会对于氢气的大量需求使得必须降低电制“绿氢”催化剂的成本,同时提升其催化活性和稳定性。对催化剂进行电子结构优化,能够提高材料的本征性能。其中,离子掺杂能够通过在材料晶格中引入杂原子,改变局域配位结构进而调控电子结构,实现产物催化性能的提升,是一种有效的性能优化手段。   二硒化钴具有与铂类似的电子结构,因此他们常被研究作为贵金属铂的替代材料用于催化HER反应。但是其活性和稳定性与铂和铂基材料相比仍有差距。通过材料微观结构的设计制备新型高效电制“绿氢”催化剂是当前的研究热点。近日,中国科大俞书宏院士团队报道了一种普适的合成策略用于制备十种单原子掺杂的CoSe2-DETA(CoSe2=二硒化钴,DETA=二乙烯三胺)纳米带。研究人员通过改变掺杂元素,调控掺杂产物的电子结构,进而实现产物电解水制氢性能的优化;最优产物活性与商业贵金属材料接近,表明其在电制“绿氢”领域的潜在应用。该研究成果以“Dopant triggered atomic configuration activates water splitting to hydrogen”为题发表在Nature Communications上。吴睿特任副研究员、许杰、赵川林、苏晓智为论文的共同第一作者,高敏锐教授和俞书宏院士为通讯作者。图1. 单原子掺杂的CoSe2-DETA纳米带产物表征。a,十种单原子掺杂合成方法示意图。b,产物的扫描透射电子显微镜元素分布图。c,d,Pb、Cr、Mn、Fe、Zn、Mo掺杂元素扩展X射线吸收精细结构谱的R空间(c)和k空间(d)。   研究人员成功制备了多种离子掺杂型电催化材料,例如阴离子磷掺杂的二硒化钴纳米带。正如预期,由于磷的引入优化了材料电子结构和局域配位环境,产物显示出令人印象深刻的电解水制氢性能。但是,由于缺乏普适合成的方法,单一磷元素对于产物微观结构调控不够充分,材料性能与结构的关系仍较为模糊。因此,通过设计更多种类元素的掺杂以实现产物电子结构的可控是至关重要的,进而调控产物电催化性能,并总结构效关系用以设计新型高效的HER材料。   研究人员利用他们在前期开发的具有优异电制“绿氢”性能的CoSe2-DETA纳米带材料为研究对象,结合阳离子掺杂的手段,发展了能够一次性制备十种单原子掺杂产物的普适合成方法学(图1)。在该工作中,研究人员借助不同的掺杂原子系统调控产物的局域配位结构,实现了材料的电子结构和HER性能在较大范围内的可控调节。   研究结果表明,所得最优掺杂产物的催化活性与商业铂碳(铂质量分数为40%)相近,其电流密度达到-10mA cm-2所需过电势仅为74mV,由极化曲线计算得到的塔菲尔斜率为42dec mV-1 该产物活性在1000圈循环伏安测试保持几乎不变,还可以在-10mA cm-2电流密度下稳定运行20小时。同步辐射谱学数据表明不同掺杂原子会导致产物中钴原子的配位环境(钴氮配位数与钴硒配位数之比)发生变化,该参数可与产物的HER活性展现出较为匹配的“火山型”曲线关系,展示了掺杂型二硒化钴的构效关系(图2)。   此外,本文还通过理论计算证实了产物性能随局域配位结构的变化规律,为设计制备新型高效催化材料提供了一种新的途径。而最优产物的性能使得该产物有望取代商业铂碳成为电制“绿氢”的理想电极材料。图2. 产物电解水制氢活性、局域配位结构及二者“火山型”构效关系表征。a,不同电极材料的HER极化曲线。b,不同电极材料HER性能对比。c,不同电极材料中Co的X射线吸收近边精细结构谱。d,e,不同材料中Co的扩展X射线吸收精细结构谱的R空间(d)和k空间(e)。f,掺杂产物HER活性随产物中Co配位结构变化的“火山型”曲线示意图。   该工作受到国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金青年基金、科技部国家重点研发计划“变革性技术关键科学问题”重点专项项目、合肥大科学中心卓越用户基金等资助。
  • 中国科大提出纳米胶束电解质新思路并用于高性能水系锌锰二次电池
    近日,中国科学技术大学闫立峰教授课题组通过利用两亲性甲基脲分子,设计了一种新型结构的水基纳米胶束电解质。这一工作打破了以往对于电解质连续溶剂相的认识,通过纳米胶束结构包裹了自由移动的离子,建立了局部/界面相互作用网络,通过金属离子的控制释放,有效地维持了离子的三维扩散形式和有利的界面成核反应,实现了金属枝晶和电极副反应的有效抑制。相关研究成果率先在锌-锰电池体系中得到了证实,并发表于化学专业知名期刊《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society)。   锌离子电池由于锌阳极的高理论比容量(820 mA h g-1)、高储量、成本低、氧化还原电位低(-0.762 V vs. SHE)等优势,被认为是下一代清洁能源存储的有前途的候选者。然而,锌离子电池的寿命受到锌阳极不可逆电化学反应的严重限制,如析氢反应(HER)、“死锌”的持续积累以及不受控制的枝晶生长等。同时,以二氧化锰为正极材料代表的一系列锌离子电池普遍具有低的工作电压(1.5 V)和难以匹配锌阳极的电极容量。如何通过电解质的设计优化来调控锌电池的电化学性能是至关重要的问题。   该文提出了一种独特的纳米胶束电解质设计思路,由ZnSO4、MnSO4和高浓度甲基脲(Mu)分子通过自组装策略构建,水溶剂环境被划分为亲水区和疏水区,阳离子和阴离子则被封装到纳米域中(图1)。纳米胶束阻断了连续的水基体相,打破了水分子之间氢键网络并在胶束内部和胶束/水界面上重构了局部氢键。此外,Mu分子参与了Zn2+/Mn2+离子的溶剂鞘结构,排斥了溶剂化水分子,降低了脱溶剂化能垒,抑制了水分解反应。更重要的是,Zn2+/Mn2+离子可以可控地从胶束团簇中释放出来,以三维扩散方式扩散并在电极表面均匀沉积。此外,在锌阳极表面一种新的固体电解质界面(SEI)保护层Znx(Mu)ySO4∙nH2O得以原位生成,以避免水分子持续渗入造成的锌腐蚀。 图1.胶束电解质的自组装示意图   动态光散射结果表明电解质A3Mu中存在约14nm左右的纳米胶束,核磁结果证实了胶束内部的多重氢键相互作用,DFT计算结果也表明Zn2+/Mn2+和Mu分子上的羰基和具有更强的结合能力,进而有利于进入到胶束内核中,减少溶剂鞘结构中的水分子数(图2)。此外,红外,拉曼光谱结果也识别到了SO42-阴离子扭曲的正四面体结构,可能是由于胶束内部拥挤的空间和电荷-偶极相互作用造成的,这些结果表明了胶束电解质的成功构建。 图2.胶束电解质的核磁,红外,拉曼以及结合能计算表征   得益于胶束电解质内部氢键的重构,电解质和碳布正极界面接触角降低,MnO2/Mn2+成核电位降低,同时由于Mn2+的控制释放特性,生成了反应可逆性更高,结构更加疏松的二氧化锰颗粒。在不同SOC状态下,非原位SEM,XPS,Raman, XRD等测试方法核实了高度可逆的二电子转化反应。利用二电子反应的锌锰电池显示出前所未有的高能量密度800.4 Wh kg-1(基于正极活性材料)以及高达1.87 V的放电电压(图3)。 图3.Zn||Mn 电池的电化学性能   中国科学技术大学化学与材料科学学院博士生邓永琦为该文章的第一作者,闫立峰教授为通讯作者。该研究得到了科技部、国家自然科学基金和中国科学技术大学的经费资助。
  • 【行业应用】赛默飞发布气相色谱-质谱法测定锂电池电解液组分
    赛默飞世尔科技(以下简称:赛默飞)近日发布法测定锂电池电解液组分的解决方案,通过操作简单,科学准确,灵敏度高的分析方法,满足锂电池电解液组成成分分析要求。锂电池电解液是电池中离子传输的载体,一般由锂盐和有机溶剂组成。有机溶剂主要是酯类化合物,这些酯类化合物种类和含量对锂电池的性能起关键性作用。 本方法是将锂电池电解液样品直接稀释,用气相色谱质谱进行定性、定量。方法操作简单,9种酯类化合物检出限在3.0 μg/L-30.0 μg/L 之间。 样品中的9 种酯类化合物用乙酸乙酯稀释至合适浓度后直接进样,采用赛默飞新型Thermo ScientificTM TRACETM 1300 气相色谱仪,配合Thermo ScientificTM ISQTM 系列四极杆 GC-MS 系统检测和确证,外标法定量。结果表明,9 种酯类化合物的回收率为92.4.3-105.3%,6次平行测定的RSD 值≤ 4.16%。解决方案下载,请查看:http://tools.thermofisher.com/content/sfs/brochures/Measurements%20of%20electrolyte%20components%20in%20the%20lithium%20battery%20by%20GCMS.pdf 更多产品信息,请查看:TRACETM 1300 气相色谱仪https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/14800400?ICID=search-product ISQTM 系列四极杆 GC-MS 系统https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/IQLAAAGAAJFALOMAYE?ICID=search-product ---------------------------------------------------关于赛默飞世尔科技赛默飞世尔科技(纽约证交所代码:TMO)是科学服务领域的世界领导者。公司年销售额170亿美元,在50个国家拥有约50,000名员工。我们的使命是帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。我们的产品和服务帮助客户加速生命科学领域的研究、解决在分析领域所遇到的复杂问题与挑战,促进医疗诊断发展、提高实验室生产力。借助于首要品牌Thermo Scientific、Applied Biosystems、Invitrogen、Fisher Scientific和Unity Lab Services,我们将创新技术、便捷采购方案和实验室运营管理的整体解决方案相结合,为客户、股东和员工创造价值。欲了解更多信息,请浏览公司网站:www.thermofisher.com 赛默飞世尔科技中国赛默飞世尔科技进入中国发展已有30多年,在中国的总部设于上海,并在北京、广州、香港、台湾、成都、沈阳、西安、南京、武汉、昆明等地设立了分公 司,员工人数约3800名。我们的产品主要包括分析仪器、实验室设备、试剂、耗材和软件等,提供实验室综合解决方案,为各行各业的客户服务。为了满足中国市场的需求,现有8家工厂分别在上海、北京和苏州运营。我们在全国共设立了6个应用开发中心,将世界级的前沿技术和产品带给国内客户,并提供应 用开发与培训等多项服务;位于上海的中国创新中心结合国内市场的需求和国外先进技术,研发适合中国的技术和产品;我们拥有遍布全国的维修服务网点和特别成 立的中国技术培训团队,在全国有超过2000名专业人员直接为客户提供服务。我们致力于帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。欲了解更多信息,请登录网站:www.thermofisher.com请扫码关注:赛默飞世尔科技中国官方微信
  • 电池电解液液体透射测量工具—台式色差仪
    随着科技的飞速发展,电池已经成为我们日常生活中不可或缺的能量储存好帮手!从我们的便携式电子设备,到那些酷炫的电动交通工具,都要靠电池的支持才能动起来。没错,电池可是真正的能量源头呢!然而,要说到电池的性能和稳定性,可真得多亏了电解液,它是电池的核心组件之一!电解液主要由溶剂、导电盐和添加剂组成。溶剂通常是有机溶剂,例如碳酸酯、碳酸酰、醚类等,导电盐则是决定电池电导率的关键因素。添加剂的加入可以调节电解液的性质,如粘度、化学稳定性等,以提高电池的性能。有了优秀的电解液,电池的表现就会更稳定、更强劲。这样一来,我们的电子设备就能续航更久,电动交通工具也能跑得更远。所以说,不管是充电还是输出电能,电解液功不可没啊!然而,电解液的透射性质有时候可能会遇到一些问题哦!比如,如果电解液的透明性不够好,光线就可能被挡住,影响电池内部的能量传输效率,让电池性能变差。另外,电解液对特定波长的光线吸收过多,可能引起化学反应,导致电池不稳定。而且,电解液中溶质的浓度变化也会影响光线透射的特性。那么,我们要如何解决这个透射相关的问题呢?这就需要依靠Ci7x00系列的Ci7800台式分光色差仪与Ci7860精密色差仪来帮忙!这两款仪器可谓是我们的得力助手!Ci7800台式分光色差仪,可以简单快速地测量电解液的透射率,看看它有没有足够的透明性,保证光线能顺利穿过,让电池能高效传导能量。Ci7800色彩色差仪支持多达5个反射孔径和4个透射孔径,可通过不同位置的端口来测量各种样品的色彩与外观。这项功能使得它在许多领域中都得到了广泛应用。此外,Ci7800还支持多达3个UV滤光镜来控制纺织品、塑料、油漆、涂料和纸张中的荧光增白剂。设备内置数码相机具有预览和主动目标定位功能,可保证测量区域的准确定位,并能捕获图像以备日后检索。同时,它还能检测样品上的污点、划痕或缺陷,并提供随附的测量数据以备审计,为质量控制提供了有效支持。如果我们想要更深入的了解电解液的光学特性,这时候Ci7860精密色差仪就派上用场了!它不仅可以测量透射率,还能给我们提供更多数据,包括吸收特性和反射率等等。这样一来,我们就能全方位地了解电解液的性质,发现其中的问题,进而针对性地优化电解液的配方。Ci7860精密色差仪广泛应用于多个工业领域,包括纸张、纺织物、塑料、颜料、汽车以及屏幕色彩校正等。它为这些行业提供了可靠的色彩测量和管理解决方案,帮助企业提高产品质量,降低生产成本,增强市场竞争力。有了这两款色差仪,我们可以轻松解决电解液透射相关的问题!通过优化电解液的性能,我们就能让电池表现得更稳定、更强劲,让我们的电子设备续航更久,电动交通工具跑得更远,让我们的生活更便利、更美好。同时,这些仪器的应用也推动着科技的不断发展,让能源领域取得了更大的进步。随着技术的不断创新和仪器的不断完善,相信电池的未来会变得更加出色!“爱色丽彩通”是丹纳赫公司旗下的品牌,总部位于美国密歇根州,成立于1958年。作为全球领先的色彩趋势、科学和技术公司,爱色丽彩通提供服务和解决方案,帮助品牌、制造商和供应商管理从设计到最终产品的色彩。
  • 扫描电镜在电解铜箔中的应用
    金属铜具有优异的导电性、可塑性和导热性,制出的铜箔工艺成熟,成本低,已被广泛运用于各个行业。在电子制造行业中,铜箔是生产印制电路板(PCB)的主要原材料,高密度互联技术的发展,对印刷电路板提出更密、更薄、更平的要求;在锂电行业,电解铜箔作为负极集流体,是制备锂离子电池的基础原材料,同样轻薄化也是未来锂电铜箔的发展方向。铜箔的分类 近年来,随着智能消费类电子产品、5G 通信和动力汽车的迅猛发展带动了铜箔行业的繁荣,铜箔已成为国民经济不可或缺的基础性原材料。常规而言铜箔是指厚度小于200 μm 的铜薄膜材料,目前常采用以下几类方法对其进行分类:按应用可分为印制线路板铜箔、覆铜层压板铜箔、装饰用铜箔和锂电池用铜箔等。按生产工艺可分为压延铜箔和电解铜箔。除此之外,还可以按照铜箔厚度和表面形貌进行分类。图1:电解铜箔的分类电解铜箔的应用 压延铜箔延展性优、工艺更复杂且成本高。压延铜箔是通过轧制厚铜板并进行一系列表面处理后形成的铜箔,其优点在于屈服强度和延展性较高、表面粗糙度较低,致密度和弹性较好。缺点在于生产工艺复杂、流程长、成本高,且极限厚度和宽度受到轧辊限制,因此应用受限。电解铜箔工艺较成熟,生产效率高成本低。电解铜箔是以硫酸铜溶液为原料,在电解槽中进行电解达到的。电解槽中以不溶性材料为阳极、阴极辊为阴极,其中阴极辊底部浸在硫酸铜电解液中旋转,溶液中的铜沉积到阴极辊筒的表面形成铜箔。这种方法的优势 在于生产工艺相对压延法简单,成本低,铜箔厚度和宽度可控范围大。目前电解铜箔制造技术已较为成熟,高性能电解铜箔已广泛应用于PCB与锂离子电池制造中。图2.电解生箔的工序流程 电解铜箔的生产壁垒主要在添加剂和阴极辊的选择。阴极辊是生箔机的核心及关键部件,其质量决定铜箔的档次和品质。由于阴极辊长期处于强腐蚀性的工作环境中,表面腐蚀快,要求阴极辊辊面钛材料的微观组织均匀细微化,晶体尺寸一致和低含氢量等,才能保证铜离子在阴极上均匀沉积,得到厚度均匀的铜箔。电解铜箔的微观形貌 如何评价电解铜箔表面晶粒的均匀性是表征铜箔性能的重要指标。扫描电镜作为材料微观尺寸分析的重要工具,在铜箔表面晶粒观察中起到了不可替代的作用。如下图3所示,采用赛默飞智能型钨灯丝扫描电镜AxiaChemiSEM所获的的PCB铜箔毛面形貌图。图3右图铜箔晶体晶粒细小紧密且均匀,结晶组织为等轴、球形晶粒结构。铜箔粗化面呈现较浅而圆的轮廓状,而传统工艺生产的厚铜箔(图3左)是锯齿状或山丘形的表面状态。图3:不同工艺生产的PCB铜箔毛面形貌 铜箔由于具有良好的导电性、柔韧性和适中的电位,耐卷绕和辗压,制造技术成熟,且价格相对低廉,在电池充放电过程中便充当石墨等负极活性材料载体,同时作为负极集流体,将电池活性物质产生的电流汇集起来,以产生更大的输出电流。相比于电子铜箔,锂电铜箔要求铜箔的厚度更薄,表面更光滑,晶粒更细小且均匀。 铜箔厚度越薄,在电芯体积不变的条件下,可以增大活性材料的用量,浆料涂覆厚度增厚,使电芯能量密度提高。除此之外,铜箔表面粗糙度和晶粒大小也直接影响负极活性物质在铜箔表面的附着力。如图4采用赛默飞智能型钨灯丝扫描电镜AxiaChemiSEM所拍摄的锂电铜箔表面形貌。从图中可以看出,铜箔毛面非常平整、无明显缺陷,说明该工艺配方具有较好的整平效果,得到的铜箔组织均匀且具有较好的外观。图4. 不同放大倍数下锂电铜箔表面形貌赛默飞Axia ChemiSEM 赛默飞Axia ChemiSEM全新智能型钨灯丝扫描电镜,具备操作方便,适用人群广泛的特点。全中文操作界面,日常操作无需光阑合轴,内置的用户使用指南方便任何人员进行操作,降低了设备操控性。不仅如此,Axia的高稳定样品仓设计,还可以容纳大而重的样品。标配5种探测器,完善的探测系统和直观的导航系统,可帮助用户快捷、全面的掌握样品信息。赛默飞Axia ChemiSEM智能型钨灯丝扫描电镜参考资料:1. “高性能锂电铜箔紧俏,优质龙头乘东风”-国盛证券研究所.2. 杨森. 锂电池用高性能超薄电解铜箔的研究[D].常州大学.3. 王帅.我国电解铜箔技术现状与趋势前瞻[J].有色金属加工,2023.4. 周启伦. PCB用厚铜箔市场发展与其性能的提高[C],2020.5. 何铁帅,樊斌锋,彭肖林等.极薄高安全性能锂电铜箔的工艺研究[J].山东工业技术,2020.
  • 电源净化器——最先进的用电解决方案
    电源净化器——最先进的用电解决方案 你是否遇到过这样的问题并使用同样的解决方法?停电/限电 -- 安装UPS骤降/电涌 -- 安装稳压电源02但你听说过高频噪声吗?你知道半导体行业为什么要求火零噪声高频噪声在您处理实验时最重要的危害是什么?!芯片分辨率从以前的4-5V,降低到现在的1-1.5V,且摩尔定律揭示每18个月其脉冲速度和数据密度就会持续翻倍。任何大于0.5V的噪声都会导致逻辑0/1的误读使芯片做出错误判断,影响仪器运行和实验结果。珀金埃尔默电源净化器——一步解决包括高频噪声的所有用电问题,避免不必要的费用支出和设备的停机时间。珀金埃尔默一直密切关注仪器可靠性;清洁电源能有效减少停机时间和报修率;即插即用且三年保修,三年内的故障免费更换新机。珀金埃尔默电源净化器的特点和优势:可提供120, 208, 240VAC 的62AMPS 的无噪音电源;双输出型号可同时满足高压系统负载和低压周边设备的要求,以避免重复购买而降低成本;性能可靠,兼容性强;可预防高压激增、共模电压、电噪音、电压的脉冲和压降,以及不稳定的交流电频率和接地回路。我们在中国抽样了200个实验室,发现95%零地噪声0.5V, 15%火零噪声10V,安装电源净化器后,仪器报修率降低了49.26%。查询或购买请登录珀金埃尔默耗材报价平台:关注“珀金埃尔默”微信公众号点击自定义菜单"耗材订购平台"进入珀金埃尔默耗材订购平台页面促销货号及折扣8.5折!N9307522-产品描述:3.6 kVA Power ConditionerN9307523-产品描述:6.0 kVA Power ConditionerN9306755-产品描述:2.0 kVA Power Conditioner 关于珀金埃尔默:珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案,助力科学家、研究人员和临床医生解决最棘手的科学和医疗难题。凭借深厚的市场了解和技术专长,我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在全球,我们拥有12500名专业技术人员,服务于150多个国家,时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭,改善人类生活质量。2018年,珀金埃尔默年营收达到约28亿美元,为标准普尔500指数中的一员,纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。了解更多有关珀金埃尔默的信息,请访问www.perkinelmer.com.cn
  • 《电解质饮料(饮品)》团体标准征求意见稿发布!
    关于对《电解质饮料(饮品)》团体标准(征求意见稿)征求意见的函各有关单位、专家:近期中国饭店协会、中国食品工业协会联合牵头制订了《电解质饮料(饮品)》团体标准。工作启动后,起草工作组按照标准制订工作程序,组织完成了《电解质饮料(饮品)》团体标准的征求意见稿(见附件1)及编制说明(见附件2),现面向行业征求意见。征求意见时间为2024年2月9日–2024年3月8日。请按照附件3格式填写修改意见,于2024年3月8日前反馈至中国食品工业协会邮箱:cnfia@vip.163.com。《电解质饮料(饮品)》团体标准征求意见反馈表.docx《电解质饮料(饮品)》团体标准编制说明.pdf《电解质饮料(饮品)》团体标准征求意见稿.pdf中国食品工业协会标准化工作委员会 2024年2月9日
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