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非水四乙基氯化铵体系中电溶解耦合铪醇盐合成的电化学机理与动力学

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第5期34卷 1681-1693页

作者：李帅杨声海陈永明唐朝波赖延清邓朝勇王长红中南大学冶金与环境学院长沙410083 稀美资源(广东)有限公司清远513000

作为一种具有广泛应用前景的高效电合成技术,耦合电溶解的铪醇盐合成(EHS)基于铪溶解/乙醇脱氢的同时非均相反应以及溶液中Hf^(4+)阳离子和烷氧阴离子的自发结合反应。为了阐明EHS过程的机制和动力学,通过电化学测试、扫描电镜、气相色... 详细信息

作为一种具有广泛应用前景的高效电合成技术,耦合电溶解的铪醇盐合成(EHS)基于铪溶解/乙醇脱氢的同时非均相反应以及溶液中Hf^(4+)阳离子和烷氧阴离子的自发结合反应。为了阐明EHS过程的机制和动力学,通过电化学测试、扫描电镜、气相色谱和微观动力学模拟等手段,探究阳极铪溶解和阴极乙醇脱氢的电化学行为。结果表明,优选的支持电解质四乙基氯化铵(Et_(4)NCl)展现了钝化膜击穿与铪溶解协同的剧烈点蚀机制以及两段脱氢机制。为量化钝化膜击穿和铪点蚀的动力学参数,提取与钝化速率、钝化膜击穿敏感性和点蚀速率相关的3个指标,并通过建立微观动力学模型评估基于Et_(4)NCl体系的EHS工艺,其电能消耗为1.53~1.83 k W·h/kg Hf(OC_(2)H_(5))_(4)。

关键词：铪醇盐合成四乙基氯化铵铪溶解乙醇脱氢电化学机理电化学阻抗谱微动力学模拟

非水四乙基氯化铵体系中电溶解耦合铪醇盐合成的电化学机理与动力学特性(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2023年

作者：李帅杨声海陈永明唐朝波赖延清邓朝勇王长红稀美资源(广东)有限公司中南大学冶金与环境学院

电溶解耦合的铪醇盐[Hf(OR)4，R为烷基]合成(EHS)是一种富有前景的高效电合成途径。它利用铪溶解和乙醇脱氢的同时非均相反应以及基于溶液的Hf4+阳离子和烷氧阴离子的自发结合反应。为了阐明EHS过程的机制和动力学，我们通过电化学测量... 详细信息

电溶解耦合的铪醇盐[Hf(OR)4，R为烷基]合成(EHS)是一种富有前景的高效电合成途径。它利用铪溶解和乙醇脱氢的同时非均相反应以及基于溶液的Hf4+阳离子和烷氧阴离子的自发结合反应。为了阐明EHS过程的机制和动力学，我们通过电化学测量、SEM电镜、气相色谱和微观动力学模拟，探究了阳极铪溶解和阴极乙醇脱氢的电化学行为。结果表明有利于钝化膜击穿与铪溶解协同的剧烈点蚀机制以及两段脱氢机制的四乙基氯化铵(Et4NCl)为优选支持电解质。为量化钝化膜击穿和铪点蚀的动力学，我们提取了与钝化速率、钝化膜击穿敏感性和点蚀速率相关的三个指标。通过建立微观动力学模型评估基于Et4NCl的EHS工艺，得到了1.53–1.83 kWhe/kg Hf(OC2H5)4的电能消耗。

关键词：铪醇盐合成四乙基氯化铵铪溶解乙醇脱氢电化学机理电化学阻抗谱微动力学模拟

基于电化学机理的动力电池状态估计及均衡管理研究

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基于电化学机理的动力电池状态估计及均衡管理研究

作者：宋永文重庆理工大学

学位级别：硕士

为了缓解环境污染和自然资源枯竭等问题造成的人类生存危机,各个国家大力支持新能源产业的发展。在世界汽车行业,电动汽车无疑成为发展的重要方向。但层出不穷的安全事故和续驶里程焦虑制约其发展,因此,提高动力电池管理系统(Battery Ma... 详细信息

为了缓解环境污染和自然资源枯竭等问题造成的人类生存危机,各个国家大力支持新能源产业的发展。在世界汽车行业,电动汽车无疑成为发展的重要方向。但层出不穷的安全事故和续驶里程焦虑制约其发展,因此,提高动力电池管理系统(Battery Management System,简称BMS)性能亟不可待。电池建模和状态估计是BMS的核心内容,直接影响其性能的优劣。然而,由于材料以及生产制造等原因,电池单体之间存在差异,而电池均衡管理可有效减少电池单体之间不一致性的影响,提高BMS的可靠性,安全性以及能量利用率。本文研究对象为三元锂电池,首先通过电池电特性实验分析动力电池的特性。其次提出了一种考虑电化学机理的等效电路模型,实现全荷电状态(State Of Charge,简称SOC)范围内的电池高精度建模;再次,对比非线性卡尔曼滤波算法,并以双容积卡尔曼滤波(Dual Cubature Kalman Filter,简称DCKF)对SOC和欧姆内阻进行估计;然后基于电池单体的不一致性,以SOC为均衡变量设计了反激式均衡系统,最后在MATLAB/Simulink平台仿真验证模型、状态估算以及均衡的有效性。研究内容如下:(1)锂离子电池工作原理及特性分析。以18650B作为实验对象,介绍电池结构及工作原理并搭建实验平台,通过电池测试设备对实验对象完成充放电测试和循环工况测试。接下来,根据充放电测试结果分析锂离子电池的电压特性、电容特性和电阻特性,并以循环工况测试结果作为电池建模依据以及模型和状态估计的精度验证依据。(2)电化学机理改进等效电路模型的建立与参数辨识。分析等效电路模型的误差并结合电化学机理在等效电路模型的基础上,提出了一种考虑固相扩散理论的改进模型。从而修正了全SOC范围内电池模型的精度。以粒子群算法对改进后的模型参数辨识,通过上述循环工况验证了模型精度,特别是在低SOC阶段的优越性。(3)基于电化学机理改进模型和DCKF的电池状态估计。首先总结并分析EKF、UKF和CKF三种非线性卡尔曼滤波算法的原理和优缺点,并结合仿真验证。最终选定CKF作为估计算法。其次建立DCKF滤波器结合上述电化学机理改进模型分别对SOC和能表征SOH的欧姆内阻进行了双重估计,并在MATLAB\Simulink环境下验证分析了估算效果。(4)反激式变换器均衡系统设计及仿真验证。选取反激式变换器作为均衡结构,介绍其工作原理并设计结构参数。然后以SOC估算结果作为均衡变量制定了电动汽车在停车、充电和运行时的均衡策略。最终,在MATLAB\Simulink环境下搭建反激式均衡控制系统,验证了均衡的有效性。

关键词：动力电池电化学机理等效电路模型双容积卡尔曼滤波反激式变换器

基于隔膜电积的硫酸铅渣湿法提铅新工艺及电化学机理

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中国有色金属学报 2020年第7期30卷 1677-1690页

作者：丁龙杨建广南天翔李陵晨汪文超闫万鹏中南大学冶金与环境学院长沙410083

根据物料平衡和电荷平衡原理,对Pb(Ⅱ)-Ac−-H+-H2O体系进行热力学分析,分析结果表明在接近于实际浸出液的pH值范围内,溶液中PbAc+平衡浓度最高。以湿法炼锌产出的硫酸铅渣为原料,采用单因素实验法优化“乙酸盐配位浸出−隔膜电积提取铅... 详细信息

根据物料平衡和电荷平衡原理,对Pb(Ⅱ)-Ac−-H+-H2O体系进行热力学分析,分析结果表明在接近于实际浸出液的pH值范围内,溶液中PbAc+平衡浓度最高。以湿法炼锌产出的硫酸铅渣为原料,采用单因素实验法优化“乙酸盐配位浸出−隔膜电积提取铅”的主要工艺条件,采用单因素试验法优化乙酸铅溶液隔膜电积工艺条件,采用线性扫描、循环伏安等电化学测试手段研究Pb(Ⅱ)-Ac−-H2O体系铅电积过程中阴极电化学行为。结果表明:在反应时间1 h、浸出温度70℃、乙酸铵浓度4 mol/L、液固比4:1的优化条件下浸出硫酸铅渣,铅浸出率93.28%。在电积温度30℃、Pb2+浓度50 g/L、电流密度100 A/m2的条件下阴极电流效率98%左右,每吨Pb直流电耗约700 kW∙h。在此条件下以硫酸铅渣浸出液直接作为电积液隔膜电积8 h在阴极可以获得纯度99.2%较为致密平整的电铅,阴极电流效率96.16%。铅的还原沉积过程是一个不可逆过程,铅在电沉积初期遵循三维连续成核与颗粒长大机制,升高温度和提高阴极液Pb2+浓度可以促进溶液离子扩散,提高电流效率。

关键词：硫酸铅渣乙酸盐体系配位浸出隔膜电沉积电化学机理

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超声耦合隔膜电积锡电化学机理

中国有色金属学报 2018年第6期28卷 1233-1241页

作者：南天翔杨建广陈冰李树超丁龙中南大学冶金与环境学院长沙410083

采用超声耦合隔膜电积技术从氯盐体系(Sn(Ⅱ)-Cl^--H_2O)中电积锡,通过循环伏安法、线性扫描伏安法、计时电流法及计时电位法,对比研究有无超声耦合条件下锡隔膜电积的电化学机理。循环伏安曲线及线性扫描曲线分析表明,超声耦合可使锡... 详细信息

采用超声耦合隔膜电积技术从氯盐体系(Sn(Ⅱ)-Cl^--H_2O)中电积锡,通过循环伏安法、线性扫描伏安法、计时电流法及计时电位法,对比研究有无超声耦合条件下锡隔膜电积的电化学机理。循环伏安曲线及线性扫描曲线分析表明,超声耦合可使锡隔膜电沉积的控制步骤由无超声耦合时的扩散控制转变为有超声耦合时的电化学控制;超声耦合条件下提高温度、酸度及超声功率有利于锡的电积;计时电流测试表明,超声耦合锡隔膜电积初始过程遵循扩散控制的三维成核和晶粒长大机制,超声波在此过程起到细化晶粒及加快反应进程的作用。超声耦合后,锡的沉积由高择优取向(易产生锡"晶须")逐渐趋于无择优取向,阴极锡倾向于生成规则的网状结构,锡"晶须"得到遏制。同等条件下超声耦合更有利于获得结构更致密、形貌更平整的阴极锡。

关键词：超声波隔膜电积氯盐体系电化学机理

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催化铁氧腐蚀电池处理活性艳红的电化学机理

武汉大学学报（自然科学版） 2001年第2期47卷 129-132页

作者：甘复兴汤心虎乔淑玉武汉大学资源与环境科学学院湖北武汉430072 暨南大学生命科学技术学院广州510630

用紫外扫描吸收光谱、电化学循环极化、腐蚀电位监测和恒电位电解等方法研究了催化铁氧腐蚀电池处理活性艳红 X- 3B的电化学机理 .结果表明 ,活性艳红 X- 3B在铁氧腐蚀电极上发生电化学还原而分解成小分子 ,达到脱色的目的 ,但模拟废水 ... 详细信息

用紫外扫描吸收光谱、电化学循环极化、腐蚀电位监测和恒电位电解等方法研究了催化铁氧腐蚀电池处理活性艳红 X- 3B的电化学机理 .结果表明 ,活性艳红 X- 3B在铁氧腐蚀电极上发生电化学还原而分解成小分子 ,达到脱色的目的 ,但模拟废水 COD下降不大 ,电极反应过程属扩散步骤控制 .

关键词：催化铁氧腐蚀电池活性艳红X-3B 电化学机理染料废水废水处理腐蚀电池法

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镀镍冲孔钢带的耐蚀性能和电化学机理研究

功能材料 2014年第3期45卷 42-46页

作者：李超群李新海王志兴郭华军中南大学冶金与环境学院长沙410083

通过浸泡法测量了镀镍冲孔钢带在Ni(NO3)2溶液中的腐蚀速率,采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)和XPS分析进行了镍沉积层在5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为和机理研究,结果表明,冲孔钢带基体沉积镍层显著改善了抗腐蚀性能,镍沉积层的... 详细信息

通过浸泡法测量了镀镍冲孔钢带在Ni(NO3)2溶液中的腐蚀速率,采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)和XPS分析进行了镍沉积层在5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为和机理研究,结果表明,冲孔钢带基体沉积镍层显著改善了抗腐蚀性能,镍沉积层的固有性质和钝化膜的形成是提高镀镍冲孔钢带防腐性能的主要因素,相比于Watts镀液,从柠檬酸钠溶液中制备的镀镍冲孔钢带极化电阻高、腐蚀电流小、电极转移电阻大和腐蚀速率小。

关键词：镀镍冲孔钢带抗腐蚀性柠檬酸盐镀镍溶液电化学机理

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磷化镍表面电化学机理和调控研究取得进展

表面工程与再制造 2023年第4期23卷 62-63页

作者：中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院宁波材料技术与工程研究所

磷化镍(Ni_(2)P)具有较高的硬度以及优异的耐腐2蚀性、耐磨性和高温稳定性,常用于防腐涂层和抗摩擦涂层材料。除了这些优异的结构材料特性,它还具有良好的导电性和优异的催化活性,因而可用来制备稳定服役的电化学电极,在清洁能源和催化... 详细信息

磷化镍(Ni_(2)P)具有较高的硬度以及优异的耐腐2蚀性、耐磨性和高温稳定性,常用于防腐涂层和抗摩擦涂层材料。除了这些优异的结构材料特性,它还具有良好的导电性和优异的催化活性,因而可用来制备稳定服役的电化学电极,在清洁能源和催化领域应用广泛。通过合金化和掺杂等化学手段.

关键词：涂层材料电化学机理电化学电极防腐涂层合金化磷化镍材料特性催化活性

流动人工体液中冠状动脉支架用奥氏体不锈钢的电化学机理研究

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生物医学工程学杂志 2005年第4期22卷 730-733页

作者：梁成浩郭亮陈婉王华大连理工大学化工学院大连116012

采用电化学测试技术在动态循环人工模拟体液中对冠状动脉支架用SUS316L和SUS317不锈钢的电化学机理进行研究。结果表明,流动环境降低了不锈钢的点蚀电位Eb值,提高了点蚀敏感性,促进了阳极活性溶解,但对再钝化电位Ep值影响不大。流动对... 详细信息

采用电化学测试技术在动态循环人工模拟体液中对冠状动脉支架用SUS316L和SUS317不锈钢的电化学机理进行研究。结果表明,流动环境降低了不锈钢的点蚀电位Eb值,提高了点蚀敏感性,促进了阳极活性溶解,但对再钝化电位Ep值影响不大。流动对奥氏体不锈钢试样的阴极极化行为有着显著影响,介质流动使氧到达电极表面的传质控制层减薄,加速氧的传质,增大阴极极化电流密度,并随流速的提高阴极吸氧反应加快。

关键词：流动冠状动脉支架不锈钢电化学机理奥氏体不锈钢机理研究人工体液人工模拟体液电化学测试氧反应