摘要:本文探讨了经过训练的人工神经网络 (ANN) 在预测钒氧化还原液流电池行为方面的新应用,并将其性能与二维数值模型进行了比较。目的是评估两个 ANN 的能力,一个用于预测电池电位,一个用于预测各种操作条件下的过电位。先前用实验数据验证过的二维模型用于生成数据来训练和测试 ANN。结果表明,第一个 ANN 可以在充电和放电模式下精确预测不同充电状态和电流密度条件下的电池电压。负责过电位计算的第二个 ANN 可以准确预测整个电池域的过电位,在电极膜和域边界等高梯度区域附近的置信度最低。此外,计算时间大幅减少,使 ANN 成为快速理解和优化 VRFB 的合适选择。
使用图 1 所示的装置,对铜/二价铜离子镀层系统进行了广泛的研究,对增强机制有了一定的了解,这被认为是金沉积的基础。设计了特殊的阴极,将照射的镀层面积限制为直径几百微米的小点,或约等于激光束直径 (4)。将光束通过铂阳极上的开口射到阴极上,使用恒电位仪和三电极系统测量镀层电流与施加过电位的关系。结果发现,与没有激光照射时相比,当激光束照射到阴极时,镀层电流增加了 2 到 3 个数量级。相对于 SCE(饱和甘汞电极),在施加过电位从 0 到约 800 mV 的整个极化曲线上都观察到了增强。这些结果与早期使用差异很大的导热基底进行的实验相结合,得出了以下用于激光增强电沉积或蚀刻的热模型:(1)在低过电位下,增强是由于
• 目标:使用连续损伤模型 (CDM) 来告知单粒子模型 (SPM) 中的参数。• 方法:使用给定 CDM 模拟的电压曲线,优化设计变量以最小化 SPM 电压曲线中的差异。• 设计变量:扩散、半径、交换电流密度、过电位
20 摘要 21 Al-CO 2 电池是一种非常有前途的锂离子电池替代品,它有潜力提高电池容量和性能,但尚未证明其具有高电位和高容量可充电性。在这项工作中,我们将碘化铝引入以前仅有一次的 Al-CO 2 电池配置中,作为均质氧化还原介质。这使电池能够以 0.05 V 的超低过电位充电,而不会牺牲高放电电位和比容量 27 ,分别为 1.12 V 和 3,557 mAh/g 碳。我们使用铝-27 核磁共振确定电池的放电产物为草酸铝。29 可充电的 Al-CO 2 电池可以作为锂离子电池的廉价、高容量替代能源存储设备,同时捕获和浓缩二氧化碳。 31 32 预告 33 在 Al-CO 2 电池中引入 AlI 3 可增强放电,并能够以超低过电位循环电池。 35 36 正文 37 38 简介 39 缓解温室气体引起的全球变暖的一种策略是将以前基于化石燃料的技术(如汽车)电气化。(1)这一努力取得了一定的成功,这主要归功于锂离子电池技术的发展。然而,锂离子电池的理论上限明显低于化石燃料的能量存储容量,这实际上限制了电气替代品的成功应用。(2,3)需要一种具有更高能量存储容量的新型电池配置,其中包括金属-CO 2 电池。在金属-CO 2 电池中,来自 46
水分裂的氧化还原反应需要1.23 eV的能量,但是由于需要过电位,最佳材料的实际极限约为2 eV。此能级对应于610 nm的波长。12个半导体具有较小的带隙或不合适的整体水分裂的频带位置,可以在串联细胞中使用,13将在后面进行讨论。如果条带隙大于所需的2 eV,则将传入太阳辐射的较低份额用于水分裂反应。因此,理想的光化学水分裂材料的带隙略高于2 eV,对应于理论上的太阳能到水(STH)的效率约为20%。如果应用偏置将频带向上移动到0 V与参考氢电极相比,校正PEC中的理论STH是必要的。14
氧电催化对于先进的能源技术至关重要,但由于缺乏地球上含量丰富的高活性催化剂,仍然存在极大的挑战。在此,通过纳米结构和缺陷工程,我们通过将天然存在但通常不活跃的赤铁矿 (Ht) 转化为具有氧空位 (Ov-Hm) 的赤铁矿 (Hm) 来增强其催化性能,使其成为一种高效的氧气析出反应 (OER) 催化剂,甚至优于最先进的催化剂 IrO 2 /C,在 250 mV 的较低过电位下电流密度为 10 mA/cm 2。第一性原理计算表明,Hm 表面上的降维和缺陷会局部改变吸附位点周围的电荷,从而降低 OER 过程中的势垒。我们的实验和理论见解为从天然存在且丰富的材料中开发用于 OER 应用的高活性电催化剂提供了一条有希望的途径。
摘要:全球变暖的影响要求开发高效的新型电池。最有前途的电池之一是 Zn-O 2 电池,因为它们提供第二大的理论能量密度,具有相关的安全性和足够长的循环寿命,适合大规模使用。然而,它们的工业应用受到一系列障碍的阻碍,例如初始充电和放电循环后能量密度快速降低、阴极效率有限或放电和充电之间的过电位升高。这项工作重点是合成钛化合物作为 Zn-O 2 水性电池阴极催化剂及其表征。结果表明,在空气中 500 ◦ C 热处理期间消除有机模板后,表面积为 350 m 2 /g。进行了不同的热处理,调整不同的参数,例如 500 ◦ C 的中间处理或使用的气氛和最终温度。对于没有 500 ◦ C 中间温度步骤的样品,表面面积仍然很高。拉曼光谱研究证实了样品的氮化。SEM 和 XRD 显示大中孔隙率和氮的存在,电化学评估证实了该材料在氧反应还原 (ORR)/氧释放反应 (OER) 分析和 Zn-O 2 电池测试中的催化性能。
为探索节约能源、促进能源再生的途径,本文介绍了新型高熵合金材料的合成及其在能源转换与储存方面的应用。通过分析其高强度、抗回火、抗软化等性能,制备了一种新型高熵合金材料。根据其微观组织和铸态组织,研究了新型高熵合金的电化学性能。实验结果表明,与FeSn2相比,新型高熵合金材料在循环充电过程中的容量、电化学性能、容量稳定性和倍率均具有较大优势;在较低的退火温度下,实心Co纳米颗粒在纳米尺度上通过kirkentel效应进一步转变为空心Co3O4纳米球。 NC-Co 3 O 4 纳米复合材料作为锌空气电池阴极表现出优异的 OER 和 ORR 性能:低过电位 352 mv、高初始还原电位 0.91 v 和半波电位 0.87 v、高开路电压 1.44 v、电容 387.2 mah/g 和优异的循环稳定性。来自高熵合金-74 的 Nico 双金属磷化物纳米管是有效的水分解电催化剂。
通过简单的合成方法利用基于地球丰富元素的低成本,高活性和鲁棒的氧气进化反应(OER)电催化剂,这对于通过水电解而对绿色水力产生而言至关重要。在这项工作中,Nio,Co 3 O 4和Nico 2 O 4纳米颗粒层具有相同的表面形态,通过简单的喷雾热解方法在相同的沉积条件下制备了相同的表面形态,并且相对研究了其OER活性。在所有这三个电催化剂中,NICO 2 O 4显示了420 mV的最低电位,以驱动基准电流密度为10 mA cm -2和最小的Tafel斜率(84.1 mV dec -1),这些密度与基准标准的商业RUO 2电催化剂的OER性能相当。NICO 2 O 4的高OER活性归因于Co和Ni原子之间电子性质的协同作用和调制,这大大降低了驱动OER活动所需的过电位。因此,据信,通过这种简单方法合成的NICO 2 O 4将是一种竞争性候选者作为工业电催化剂,具有高效率和低成本的大规模绿色氢生产,这是通过水电解产生的。
摘要:对利用阳光和空气生成甲烷 (CH 4 )、甲醇 (MeOH) 和乙醇 (EtOH) 的电化学和热化学方法的太阳能到燃料 (STF) 转化效率进行了比较研究。本文研究的系统级 STF 转化效率同时考虑了转化过程和原料捕获过程。具体来说,在本分析中,假设原料 CO 2 和 H 2 O 是从空气中捕获的。对于热化学转化,考虑了一步和两步方法,包括通过 Sabatier 反应生成 CH 4,以及通过 CO 和 H 2 结合逆水煤气变换反应 (rWGS) 生成甲醇 (MeOH) 和乙醇 (EtOH) 的两步过程。然后将用于生成 CH 4 、MeOH 和 EtOH 的最先进的电化学和混合电化学-热化学过程以及相应的系统级 STF 转化效率与热化学方法进行了比较和对比。还介绍了电化学 CO 2 还原反应的目标过电位和法拉第效率 (FE),以与不同操作场景中的热化学方法进行比较。关键词:电化学 CO 2 还原、热化学 CO 2 还原、太阳能转化为燃料的效率、碳质燃料、直接空气捕获■ 介绍