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石墨烯催化锂硫电池阴极反应的理论研究

石墨烯催化锂硫电池阴极反应的理论研究

作者：赵忠娟江西师范大学

学位级别：硕士

深入理解锂硫电池阴极充放电反应机制对锂硫电池的应用至关重要。截至目前,相关的研究报道并不多,放电机理尚不明确。由于锂硫电池内部涉及多种电化学/化学反应,要想从实验上给出准确的机理比较困难。因此,本论文采用基于密度泛函理论... 详细信息

深入理解锂硫电池阴极充放电反应机制对锂硫电池的应用至关重要。截至目前,相关的研究报道并不多,放电机理尚不明确。由于锂硫电池内部涉及多种电化学/化学反应,要想从实验上给出准确的机理比较困难。因此,本论文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,选择具有独特孔结构和较大比表面积的石墨烯作为锂硫电池阴极基体材料,研究锂硫电池阴极反应的放电机理。本文首先利用CALYPSO软件结合Gaussian软件,搜索出稳定的S和LiS(n=1-8)团簇结构。然后构建各团簇在石墨烯的桥位、顶位和空位的可能初始吸附模型,计算其吸附能,从而找到每个团簇在石墨烯表面的最优吸附构型。接下来,先从热力学角度研究多硫化物之间相互转化的反应能,并以锂硫电池理论电压值2.287 V作为参考,分析可能出现的中间产物,初步判断阴极放电机理的可能反应路径;再从动力学角度出发,采用弹性能带(NEB)方法计算每个可能路径的反应能垒。结果表明石墨烯催化锂硫电池阴极反应可能的中间产物为LiS、LiS、LiS。具有两种可能的反应路径Path A(S→LiS→LiS→LiS→LiS)和Path B(S→LiS→LiS→LiS),其中Path B是最优路径。Path C(S→LiS→LiS→LiS→LiS→LiS→LiS→LiS→LiS)则因为LiS→LiS这步反应需要跨越高达2.48 eV的能垒而不可行。总之,本论文的理论计算结果表明石墨烯是一种优秀的锂硫电池阴极基体材料,对锂硫电池阴极反应具有很好的催化活性,催化最终产物为LiS和LiS。本论文的结论能为锂硫电池阴极材料的理性设计提供理论指导。

关键词：锂硫电池石墨烯阴极材料第一性原理放电机理

基于液体金属电极的微细电火花放电加工仿真研究

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基于液体金属电极的微细电火花放电加工仿真研究

作者：姜晓萌哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

电火花加工是一种广泛受到关注的特种加工方式,对材料特殊,体积微小,结构精密的零件的加工具有极大的优势,但一直受到加工机理不明确、加工电极损耗等问题的制约。因而对其加工原理与放电机理的研究也一直备受关注,但仍没有得到对其清... 详细信息

电火花加工是一种广泛受到关注的特种加工方式,对材料特殊,体积微小,结构精密的零件的加工具有极大的优势,但一直受到加工机理不明确、加工电极损耗等问题的制约。因而对其加工原理与放电机理的研究也一直备受关注,但仍没有得到对其清晰的、公认的机理解释和理论模型。因此本课题针对微细电火花放电加工机理问题进行建模仿真,从微观角度分析微细电火花加工过程中的现象和规律,并对不同加工条件下的放电结果进行微观对比分析。研究中使用粒子模拟法和流体近似法相结合的混合法对电火花放电中液体击穿过程进行建模。通过粒子模拟算法对极间电磁场及带电粒子的速度与位置进行迭代更新;通过漂移扩散方程求解电子和重物质离子的密度、能量以及物质分数;将蒙特卡罗碰撞算法与等离子体化学反应体系相结合求解反应过程中电子和离子的生成,并根据液态金属电极物理特性设计简化几何模型,加入边界条件和约束条件以提高仿真模型的收敛性和稳定性。本文在二维轴对称空间维度下建立了微细电火花放电模型,实现了对该过程的可视化仿真,从微观角度分析了等离子体通道建立、稳定直至消电离的物理过程,研究了放电通道中电子密度、电子温度等在极间的演变过程;根据仿真结果设计了极间传热和固体烧蚀仿真模型,并分析了工件蚀除过程中的物理现象。仿真结果表明,稳定放电时,极间放电通道呈不规则圆柱形,通道内部电子密度和温度明显高于放电通道外部,液体金属离子杂质不参与放电通道建立,但会促进极间消电离。在负极性加工中,稳定放电时阳极与阴极分配的平均能量之比为1.08:1,而表面电子密度比达到4.92:1,蚀除总是从尖端开始,因此负极性加工中阳极材料一定要拥有高于阴极材料的相变温度。在微细电火花模型基础上,对不同加工条件,包括极间间隙、激励脉宽和工件表面形貌对放电通道的行为及极间能量的分配进行微观仿真分析。在安全连续加工的前提下,极间间隙增大可以使放电通道稳定时间增加,工件表面与工具表面能量配比先减小后增加,但能量最大值减小。足够长的脉宽对放电通道的建立不会造成影响,但工具电极表面能量参数随占空比而增大;不足以支持放电通道完全反应的短脉宽下,工件表面能量参数随占空比而增大。高频激励可以增加放电次数,提高加工效率。

关键词：微细电火花加工放电机理等离子体粒子模拟法

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临界电荷法在确定相间绝缘强度中的应用

电网技术 1985年第3期 7-12页

作者：王来项立人来小康电力科学研究院高压研究所

本文从相间间隙的操作冲击放电机理出发,应用临界电荷法推导出相间50％放电电压和电压分配比例系数α的关系,计算值与试验结果基本吻合,为用一台试验设备来确定相间绝缘强度提出了理论依据和计算公式。

关键词：临界电荷放电电压相间绝缘放电机理试验设备实验室设备间隙距离正电极

FAS-17含量对大气压Ar介质阻挡放电特性的影响

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科技通报 2019年第3期35卷 1-6页

作者：李艳邵如平南京工业大学电气工程与控制科学学院南京211816

为了研究十七氟癸基三甲氧基硅烷(FAS-17)含量对大气压氩DBD放电特性的影响,首先可通过电气特性测量及光学特性诊断,然后根据计算得出放电功率、传输电荷以及主要活性粒子的变化趋势,并结合机理分析,得到最优条件。实验结果表明:随FAS-1... 详细信息

为了研究十七氟癸基三甲氧基硅烷(FAS-17)含量对大气压氩DBD放电特性的影响,首先可通过电气特性测量及光学特性诊断,然后根据计算得出放电功率、传输电荷以及主要活性粒子的变化趋势,并结合机理分析,得到最优条件。实验结果表明:随FAS-17的增加,放电电流幅值略微下降,放电脉冲个数增加,放电功率和传输电荷都有一定程度的增加;放电细丝宽度变细、密度变小,放电颜色也由淡紫色转变为蓝紫色; Ar原子的活性粒子逐渐降低,F原子的发射光谱强度则呈现出先上升后降低的趋势,在FAS-17为5%时达到最大值。

关键词：介质阻挡放电放电特性放电机理十七氟癸基三甲氧基硅烷

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气体放电理论研究中电花图应用的初步探讨

高电压技术 1981年第1期 18-26+17页

作者：王文端林卫廷武汉水利电力学院

对气体中发生放电现象的研究是个古老的课题,其理论方面的研究也有了百数十年的历史。近十余年来由于超高压及特高压输电的迅速发展,对空气绝缘特性的研究提出了许多新的要求。由于接近30米的长间隙在正极性操作冲击电压下的特性曲线仍... 详细信息

对气体中发生放电现象的研究是个古老的课题,其理论方面的研究也有了百数十年的历史。近十余年来由于超高压及特高压输电的迅速发展,对空气绝缘特性的研究提出了许多新的要求。由于接近30米的长间隙在正极性操作冲击电压下的特性曲线仍未完全饱和,故认为从空气绝缘性能方面来说,采用交流2000千伏输电还是有可能的。在研究冲击电压下特高压长间隙的放电特性时,不是完全使用实际电压进行试验。文结合放电机理、根据

关键词：电花图棒对板间隙棒-板间隙间隙(电器) 放电通路放电现象电场分布放电机理液晶态间隙距离气体放电气体导电

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绝缘材料内部气隙中局部放电特性的影响因素

广东电力 2016年第3期29卷 86-92页

作者：陈曦潘成乌江吴锴张建新广西电网有限责任公司电力科学研究院广西南宁530023 武汉大学电气工程学院湖北武汉430072 西安交通大学电气工程学院陕西西安710049 中国南方电网有限责任公司电力调度控制中心广东广州510623

人工合成绝缘材料在制造和使用过程中内部会不可避免地产生气隙,而发生在这些气隙处的局部放电会使电力设备中的绝缘部件劣化甚至完全击穿,进而使电力设备失效。基于此,介绍了局部放电基本特性,分析局部放电特性的影响因素,并阐述放电... 详细信息

人工合成绝缘材料在制造和使用过程中内部会不可避免地产生气隙,而发生在这些气隙处的局部放电会使电力设备中的绝缘部件劣化甚至完全击穿,进而使电力设备失效。基于此,介绍了局部放电基本特性,分析局部放电特性的影响因素,并阐述放电随机特性的相关理论。研究认为,外施激励特性、电极特性、气隙特性、气体周围的绝缘材料特性是影响局部放电特性的4个主要因素,而基于放电时延的随机性与基于放电面积的随机性构成了局部放电特性的随机性物理机制,其他外界因素都是通过改变放电时延或放电面积来影响局部放电特性。

关键词：局部放电气隙绝缘材料放电机理影响因素

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