由于一维线性通道的扩散限制,纳米沸石的合成和催化应用已被证明是提高各种扩散限制烃转化性能的有效策略 [7,8]。由于废物消耗和污染,工业的增长对全球环境构成了严重威胁。应做出更多努力来减少环境污染。解决这一重大问题的有效方法之一是光催化 [9]。尽管许多类型的材料被用于催化,如硫属化物、金属氧化物和钙钛矿 [10,11]。沸石的多孔笼状结构有许多应用,包括气体检测和清洁 [12,13]。沸石可以通过多种方法成功合成,例如盐化、密闭空间合成和微波合成法 [14,15]。已经报道了用微波法制备的纳米级林德 L 型沸石。由于这些金属氧化物和钙钛矿的稳定性较差,研究人员发现沸石是光催化的主要候选材料,因为它的二次氢解程度较低,在正辛烷芳构化中对 C-8 芳烃的选择性较高 [16]。然而,微波合成法被认为耗能,不适合工业应用和技术催化 [17]。因此,开发一种经济高效、易于扩大规模的方法来制备具有改进催化性能的纳米级林德 L 型沸石是极其必要的。幸运的是,一些研究人员观察到加入少量钡可以促进纳米级林德 L 型沸石的形成 [18]。据我们所知,Ba 对林德 L 型结晶过程的影响的解释仍不清楚。全面了解形成过程对于更科学地调节沸石晶体尺寸也具有重要意义。此外,林德 L 型沸石晶体尺寸对正构烷烃芳构化的影响还需要进一步系统研究。Bernard 等人首次报道了非酸性 0.71 nm 一维 12 元环通道的林德 L 型沸石在负载铂的情况下表现出优异的烷烃芳构化性能。通过水热法成功合成了纳米尺寸的林德 L 型沸石[19,20]。林德 L 型沸石具有六方晶体结构(空间群 P-6/mmm),晶胞常数 a = b = 18.4 和 c = 7.5 [21,22]。林德 L 型沸石在过去 20 年中引起了广泛关注
流场;2) 从电池顶部连接到对电极集电器;3) 参比电极集电器;4) 对电极集电器;a) 集电器箔上的工作电极;b) 隔板;c) 参比电极(钠金属);d) 对电极(钠金属);e) 对电极安装板。b) DEMS 测量装置流程图。测量和控制单元的字母符号图例:C = 控制器,F = 流量,I = 指示器,P = 压力,T = 温度。
技术成熟度 (TRL) 中试规模 (TRL 6-7) 概念性 (TRL 1- 2) 实验室规模 (TRL 4) 工作电压 [V] 1.5 3.8 3.8 1.5 光学对比度 (ΔE * ) 17.3 17.5 10.6 切换时间 [秒] 2 最小循环次数 20* 封装 (第 2 层) UV 光聚合物 对电极 (第 2 层) N/A Ag N/AN/A Ag N/A 对电极 (第 1 层) C ITO 电致变色材料 (第 2 层) N/A PEDOT:PSS
染料敏化太阳能电池(DSSC)一直是材料与能源领域的研究热点,这主要归功于其制备工艺简单、成本低廉、颜色多样、灵活性强等特点(Bajpai et al.,2011)。典型的DSSC由光阳极、电解液和对电极三部分组成。光阳极接收光子并发射电子到外电路(Hong et al.,2008),电子经过负载后通过对电极被送到电解液中,还原电解液中的I3−(Zhu et al.,2017)。Pt作为贵金属,凭借优异的导电性和催化性能,是目前传统对电极的主流选择(Ghosh et al.,2020),但Pt资源稀缺且价格昂贵,不利于DSSC的大规模生产(Hauch and Georg,2001)。此外,碘基电解液和空气对Pt也有腐蚀作用,缩短电池寿命(Olsen等,2000)。因此,寻找廉价、耐腐蚀的对电极替代材料十分必要(Sun等,2014)。石墨烯作为二维碳材料,因其电导率、多孔结构、比表面积、耐腐蚀等特性,在DSSC研究领域被广泛用作对电极(Kavan等,2011;Battumur等,2012;Liu等,2020a;Liu等,2020b;Liu等,2020c)。 Roy-Mayhew 观察到调整石墨烯中碳氧比例可提高电池效率(Roy-Mayhew et al.,2010)。Choi 等对石墨烯进行高温处理,并将其用于 DSSC 中,以提高效率(Choi et al.,2011)。近年来,将其他性能优异的材料与石墨烯复合成为研究热点(Peng et al.,2011;Wang et al.,2012)。Dou 等将 Ni12P5 粒子与石墨烯复合作为 DSSC 的对电极,获得了 5.7% 的效率,表明电化学性能有所提高(Dou et al.,2011)。Wen 等将 TiN 与氮掺杂的石墨烯复合材料用于提高电催化性能(Wen et al.,2011)。石墨烯与其他材料的复合材料已成为研究的热点(Peng et al.,2011;Wang et al.,2012)。
面部麻痹(FP)深刻影响着人际关系和情感表达,需要精确的诊断和监测工具以进行最佳护理。但是,当前的肌电图(EMG)系统受其庞大的性质,复杂的设置和对熟练技术人员的依赖的限制。在这里,我们报告了一种创新的生物传感方法,该方法利用了PEDOT:PSS-SODIFIFED浮动微针电极阵列(P-FMNEA)来克服现有EMG设备的局限性。柔软的系统水平力学确保对面部曲线区域的出色构成,从而使靶向的肌肉合奏运动能够检测到面部麻痹评估。此外,我们的设备熟练地捕获了每个电脉冲,以响应神经外科手术过程中的实时直接神经刺激。通过服务器将EMG信号的无线运输到医疗设施中增加了对患者的后续评估数据的访问,促进了及时的治疗建议,并在典型的6个月后续过程中允许访问多个面部EMG数据集。此外,该设备的软机制可以减轻空间复杂性,减轻疼痛的问题,并最大程度地减少与传统针电极定位相关的软组织血肿。这种开创性的生物传感策略有可能通过提供有效的,用户友好且侵入性较低的EMG设备来改变FP管理。这项开创性的技术可以在FP管理和治疗干预中更明智的决策。
电极制造过程强烈影响锂离子电池特性。电极浆料特性和涂料参数是影响电池性能和寿命的电极异质性影响的主要因素。然而,由于可以在此过程中可以调整的大量参数,因此很难对电极制造参数对电极异质性的影响进行分析。在这项工作中,开发了一种数据驱动的方法,以自动评估参数的影响,例如浆料中的配方和液体与固定比,以及用于电流收集器上电极异质性的涂层的差距。通过实验测量产生的数据集用于训练和测试机器学习(ML)分类器,即高斯naives贝叶斯算法,用于预测电极是否均质或异质性,具体取决于制定量参数。通过2D表示,详细评估了制造参数对电极异质性的影响,为优化下一代电池电极的强大工具铺平了道路。
摘要:材料表征是我们对锂离子电池电极及其性能限制的理解至关重要的。基于实验室的特征技术的进步已经对电极的结构 - 功能关系产生了强有力的见解,但仍有很远的时间。进一步的改进部分依赖于对材料中复杂的物理异质性的更深入了解。但是,表征技术的实际局限性抑制了我们直接组合数据的能力。例如,某些表征技术具有破坏性,因此阻止了对同一区域的其他分析。幸运的是,人工智能(AI)通过利用从一系列技术收集的数据来实现代表,3D,多模式数据集的巨大潜力。从这个角度来看,我们概述了基于实验室的表征技术的最新进展。然后,我们讨论AI方法如何结合和增强这些技术,从而导致对电极的理解大大加速。
然而,碳材料的复杂性和多变性对满足现代工业的需求提出了重大挑战,尤其是对锂离子电池 (LiB) 的需求。先进的分析方法,例如从 2 峰到 4-5 峰拟合的过渡,对于捕捉新兴碳材料的详细特性是必不可少的。粒度分布和形态对电极性能有至关重要的影响,但传统方法往往无法准确表征这些特性,导致质量不一致。现有的质量控制流程劳动密集且效率低下,降低了生产率和可靠性。由于碳材料的异质性,确保精确测量非常困难,需要准确的基线校正、信噪比管理和可靠的峰值拟合,所有这些都需要专业知识。
尽管所有这些过程都对电子结构具有一定的影响,但通常将粒子排列固定在干燥步骤中。这意味着,干燥步骤定义了电极孔结构,随后可以通过Cal-Endering进一步压缩。此外,由于在干燥前沿积累,干燥过程对电极的机械完整性产生了很大的影响,因此限制了电极的凝聚力和粘合强度。电导率受导电添加剂的分布的影响,这也容易迁移,并与活性材料接触。这些复杂的过程在微观尺度的干燥过程中发生,尚未完全阐明,因此为优化整体电池性能留出了空间。
电极微结构可以深刻影响锂离子电池的性能。在这项工作中,使用带有键合粒子模型的离散元素方法(DEM)研究了日历过程对电极微结构的影响。提出了使用X射线计算机断层扫描(XCT)表征的现实电极结构与理想的DEM结构之间的全面评估。断层扫描和DEM结构的电极结构和传输特性,即孔隙率分布,特定的表面积和曲折因子。在考虑了碳粘合剂结构域(CBD)阶段后,进一步进行电化学分析。考虑到日历的效果,可以实现层析成像和理想化结构之间的良好一致性。带有电极压缩电池的性能在日历后改善。本研究为使用DEM和电化学分析提供了基础来定量评估将来的电池性能。