固体聚合物电解质水电解池及其膜电极的研究

全固态锂硫电池电极及电解质膜的制备及性能研究吕忠伟;彭锦雪;郑陈熙;龚正良【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2024(48)4【摘要】全固态锂硫电池(ASSLSBs)兼具高能量密度与高安全性,被认为是最具潜力的下一代储能体系候选者之一,然而目前实验室使用的粉末冷压技术并不适合实际应用。

因此,开发合适的工艺大规模制备固态电解质膜以及复合正极对促进全固态锂硫电池的实际化应用具有重要意义。

以二甲苯作为溶剂,苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)作为粘结剂,通过浆料涂布工艺制备了具有高离子电导率(4.7×10^(-4) S/cm)的自支撑硫化物固态电解质膜以及高硫含量(50%质量分数)、高硫载量(4~5 mg/cm^(2))的复合硫正极极片,并研究了其性能。

研究表明:SEBS 质量分数为3%时,电解质膜兼具柔性及高离子电导率;SEBS质量分数为1%的复合硫正极极片表现出良好的电化学性能。

使用固态电解质膜与复合正极极片组装的全固态锂硫电池首次放电比容量可达742.9 mAh/g。

【总页数】6页(P622-627)【作者】吕忠伟;彭锦雪;郑陈熙;龚正良【作者单位】厦门大学能源学院【正文语种】中文【中图分类】TM912.9【相关文献】1.基于有机-无机复合固态电解质膜的全固态锂电池制备与性能研究2.格林卡《夜莺》的创作手法与演奏诠释3.新高考背景下的高中政治教学策略4.全固态锂硫电池复合电解质膜的制备及其性能研究5.通过双掺杂增强Li_(7)P_(2.9)Sb_(0.1)S_(10.65)O_(0.15)I_(0.2)电解质用于高性能全固态锂硫电池因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

膜电极电解池
膜电极电解池是一种新型的电化学电池，由液体和固态两种介质联合构成。

它利用电解质在液体和固态两种介质的电解作用，以生成有效的能量，因此，它具有更快的电子传导效果，可以提供更好的汽车动力和更好的可再生能源。

膜电极电解池的结构与普通电池类似，但具有更高的多孔性，其中存在两个电极，分别由石墨和金属氧化物组成，以及夹于两种电极之间的膜片，它以特定的材料组成，可以阻止电解质的扩散，同时，在液体和固态两种介质之间形成电流通道。

膜电极电解池具有良好的耐久性，比一般碱性电池具有更高的电动势，能量密度和理论电利用率，它可以用于多项电化学应用，例如可持续能源发电，储能，也可用于飞机，汽车，船舶等交通运输设备的动力设备中。

此外，膜电极电解池还可以用于电力调节设备，将电力从电网调出或从储能设备中调出，由于它的耐久性，电力调节设备可以在多个环境中正常运行；此外，它还可用于大型太阳能电池板，在日常使用中，可提供许多便利，如供暖，照明，洗涤等等。

然而，在使用膜电极电解池时，仍存在一些问题，如供电稳定性差，电极材料的抗腐蚀性不足，以及它的能量密度低等问题。

这些问题需要相关人员在设计等方面做出调整，以提高膜电极电解池的整体性能。

普遍来说，膜电极电解池是一种新型的电池，它具有许多优点和
应用，它具有较高的电动势，能量密度和理论电利用率，耐久性较强，可以用于多种应用，如可持续能源发电，储能，汽车动力，飞机，汽车，船舶等交通运输设备，电力调节设备以及大型太阳能电池板。

虽然它还存在一些问题，但仍有望在今后不断改善，以满足当今人们更多的用电需求。

非水溶液用固体参比电极的研究非水溶液用固体参比电极是指在非水溶液体系中使用的参考电极，通常由固体材料制成。

与传统的水溶液体系不同，非水溶液体系的电
化学反应机理、离子浓度逊于水溶液体系，难以使用传统参比电极，
因此需要研究开发非水溶液用固体参比电极。

非水溶液用固体参比电极的研究主要包括以下几个方面：
1. 固体电解质薄膜参比电极：在非水溶液体系中，使用固体电解
质薄膜作为参比电极的电解质，通常选择具有高稳定性和导电性的材料，例如氧化物类、膜类和聚合物类材料等。

固体电解质薄膜参比电
极的制备和应用研究是非水溶液电化学领域的热点之一。

2. 金属参比电极：与水溶液中采用的电化学反应不同，在非水溶
液体系中，金属的电极电位常常受到溶剂的影响而发生变化。

因此，
需要选取在各个非水溶液体系中均能保持电极电位不变的稳定金属作
为参比电极的金属。

常用的金属参比电极有铂电极、金电极、银电极等。

3. 氧还原参比电极：氧还原在非水溶液体系中是重要的电化学反
应之一，因此氧还原参比电极的选择和研究具有重要意义。

如氧化铁
参比电极和氧化钴参比电极。

总之，非水溶液用固体参比电极的研究是电化学分析和应用研究
中的重要内容，对于发展相关领域具有重要意义。

固体氧化物燃料电池的电解质及电极材料的电导率研究方法贺贝贝;潘鑫;夏长荣【摘要】论述了晶体材料，重点是固体氧化物燃料电池组件的导电机理，介绍了影响电导率的几个因素。

针对不同的电解质和电极材料，讨论了几种常用的测量电解质和电极总电导率、电子电导率以及离子电导率的方法，并指出在测量中需要注意的问题。

%The conductive mechanism of crystal material,especially of the solid oxide fuel cell compo-nents is detailedly discussed in this article. Several influence factors that affect the conductivity of materials are also mentioned. Some commonly used measurements for electrolyte and electrode materials,such as total con-ductivity,electronic conductivity and ion conductivity measurements are introduced. Besides,the issues which should be noticed are pointed out in these measurements.【期刊名称】《中国工程科学》【年(卷),期】2013(000)002【总页数】9页(P57-65)【关键词】导电机理;电解质;电极;电导率;固体氧化物燃料电池【作者】贺贝贝;潘鑫;夏长荣【作者单位】中国科学技术大学，中国科学院能量转换材料重点实验室，合肥230026;中国科学技术大学，中国科学院能量转换材料重点实验室，合肥230026;中国科学技术大学，中国科学院能量转换材料重点实验室，合肥230026【正文语种】中文【中图分类】TM911.4材料的电导性能是决定其用途的一个重要因素。

固体聚合物电解质水电解膜电极的制备方法作者：李楠楠等来源：《绿色科技》2013年第05期摘要：综述了固体聚合物水电解制氢膜电极的各种制备方法及其优缺点，指出了在这些方法中，喷涂法由于具有明显优势，最适合用于膜电极的大规模批量生产。

关键词：固体聚合物电解质；膜电极；水电解；制备方法1引言固体聚合物电解质（Solid Polymer Electrolyte，SPE）水电解制氢技术是由美国通用电气公司（GE）于1966年开创，最初用于航天领域[1，2]。

相比传统的碱性水电解槽而言，固体聚合物电解质水电解槽由于具有很高的电流密度及电流效率，欧姆极化损失较小，气体纯度高，安全可靠无污染等优势备受世界瞩目[3]。

膜电极（Membrane Electrode Assembly，MEA）是膜和电极的结合体，是固体聚合物电解质水电解池的核心部件，因而也是SPE水电解研究的热点。

膜电极是由固体聚合物电解质膜及其两边的电催化剂组成，如图1所示，它不但是水电解反应发生的场所，也是电子和质子传递的通道[4]。

关于膜电极的研究主要集中在固体聚合物电解质膜、水电解电催化剂以及膜电极的制备工艺和方法3个方面，本文仅对膜电极的制备工艺和方法加以评述。

图1膜电极示意2膜电极制备方法膜电极的制备方法根据催化层支撑体的不同可归纳为两种模式[5]：以扩散层为催化层支撑体的制备模式，即先把催化层载在扩散层的表面，形成气体扩散电极（Gas Diffusion Electrode，GDE），然后将气体扩散电极与聚合物电解质膜进行热压得到膜电极，此类方法称为GDE法；以聚合物电解质膜为催化层支撑体的制备模式，即通过某种特定方式直接将催化剂负载在聚合物电解质膜两侧，形成催化剂覆盖的电解质膜（Catalyst Coated Membrane，CCM），这样制备膜电极的模式称为CCM法。

在膜电极中，电极催化层与SPE膜的接触电阻是欧姆电阻的主要来源，它们之间粘接的足够紧密可以有效降低接触电阻，提高能量转化效率。

固体聚合物阴离子交换膜电解水制氢【知识文章】固体聚合物阴离子交换膜电解水制氢导言：近年来，氢能作为一种清洁、高效的能源得到了广泛关注。

而固体聚合物阴离子交换膜电解水制氢技术作为一种新兴的氢能制备方法，具有不可忽视的优势。

本文将从简单介绍固体聚合物阴离子交换膜电解水制氢的原理和步骤，到分析其深度和广度的应用，为您详细论述这一技术的重要性和前景。

一、固体聚合物阴离子交换膜电解水制氢原理及步骤1. 原理：固体聚合物阴离子交换膜电解水制氢技术是利用固体聚合物阴离子交换膜作为电解池的分隔膜，将水分解为氢气和氧气的过程。

具体而言，通过电解水时，固体聚合物阴离子交换膜能够选择性地传输OH-离子，使其从阴极侧传输到阳极侧，同时阻止H+离子和氢气从阳极侧传输到阴极侧，为制造高纯度氢气提供了有力的保障。

2. 步骤：（1）准备工作：选择合适的固体聚合物阴离子交换膜并对其进行预处理，搭建电解池和所需电源系统。

（2）电解水制氢：将电极插入电解池中，加入适量的水，并在适当的温度和加压条件下进行电解。

（3）氢气收集和分离：在电解过程中，氢气会在阴极处生成，利用适当的收集和分离装置将其收集起来。

二、固体聚合物阴离子交换膜电解水制氢的深度应用1. 能源产业：固体聚合物阴离子交换膜电解水制氢技术在能源产业中有广泛的应用前景。

其高效制氢的特点使其成为可再生能源储备和利用的关键技术。

通过利用太阳能、风能等可再生能源进行电解制氢，可以在光合作用和风能直接转化电能的基础上，将电能存储为氢能，为大规模能源供应提供了一种可行性更高、稳定性更好的解决方法。

2. 交通运输：随着全球对环保和节能的日益重视，固体聚合物阴离子交换膜电解水制氢技术在交通运输领域的应用也逐渐受到关注。

相较于传统燃料电池汽车的研发和商业化进程，利用固体聚合物阴离子交换膜电解水制氢技术制备氢气，以驱动燃料电池车辆，具有更高的能量利用率和更低的排放风险，有望推动氢能交通的发展。

固体聚合物电解质制备及其性能研究综述2.1 锂离子电池概况锂离子电池同镍镉电池、镍氢电池等可充电电池相比，具有绿色环保、循环寿命长、无记忆效应等诸多不可替代的优势，一经推出就迅速占领二次化学电源市场，并广泛应用于智能手机、笔记本电脑、游戏机、数码相机、掌上电脑等现代电子产品中[18]。

虽然锂离子电池作为清洁储能和高效能量转化装置的杰出代表，但目前开发的锂离子电池仍然不能满足诸如电动汽车、储能电站、航空航天等大型功率或能量型器件的要求，在这些领域锂离子电池还面临着巨大的挑战。

因为储能型、动力型锂离子电池需具有更高的安全性，更大的功率密度与能量密度和长循环寿命等特点[19]。

因此，如何开发具有安全性能好、能量密度大、循环寿命长等优点的锂离子电池产品成为每个研究者追求的目标。

2.1.1 锂离子电池的组成结构图2.1 不同形状和组成的锂离子电池结构示意图。

（a）圆柱形锂离子电池;（b）纽扣式锂离子电池;（c）方形锂离子电池;（d）聚合物锂离子电池[20] Figure 2.1 Schematic drawing showing the shape and components of various Li-ion battery configurations. (a) Cylindrical; (b) coin; (c) prismatic and (d) thin and flat[20]目前常见锂离子电池的类型和结构如图2.1所示，主要包括圆柱形、纽扣式、方形以及不含电解液的聚合物锂离子电池。

各种类型锂离子电池的核心部件主要由正极、负极、电解液/聚合物电解质、隔膜（聚合物锂离子电池不含）、垫片和电池壳等构成。

其中，正、负极均是将电极材料涂覆在金属箔集流体上制备而成，正极集流体通常使用铝箔，负极集流体通常使用铜箔，目前商用隔膜主要是微米级厚度的聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP），起到隔开电池正、负极的作用，防止电池短路[21,22]。

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聚合物电解质薄膜的制备及其性能研究聚合物电解质薄膜（PPEs）是一种特殊的薄膜材料，它可以被广泛应用于柔性电子器件、锂电池等领域。

与传统的电解质相比，PPEs 具有比较好的热稳定性和加工性能，可以满足现代电子技术的要求。

制备聚合物电解质薄膜主要有以下几种方法。

1. 溶液浸渍法溶液浸渍法是一种比较简单的 PPEs 制备方法。

首先，将聚合物基体浸泡在含有电解质的有机溶剂中，电解质分子将渗透到聚合物链中，形成一种固体薄膜。

最后，将溶剂蒸发掉，留下一个具有一定厚度的电解质薄膜。

2. 离子交换膜法离子交换膜法包括阳离子交换膜法和阴离子交换膜法。

这种方法的制备过程是将聚合物基体中的氢离子用外源离子或水解离子替代，形成一种具有空穴或负离子的聚合物体系。

3. 共混法共混法是将聚合物基体与电解质共混。

在组成相差异较大的情况下，电解质通过所溶于的聚合物中途与电解质相交互作用，从而形成稳定的电解质薄膜。

在以上制备方法中，溶液浸渍法是一种相对简单的方法，但相当于将电解质分子强制进入聚合物基质，造成一种强烈的质量分数梯度，并且这种方法所得到的电解质薄膜的理化性质往往不稳定。

而离子交换膜法和共混法则可以增加电解质在聚合物基质中的分散度和稳定性。

除了制备方法外，PPEs 的性能研究也是当前电子材料研究的热点之一。

一、离子传导性能由于电解质是 PPEs 最主要的材料组成部分，故其离子传导性能是评价其性能优劣的一个重要指标。

利用电化学阻抗谱（EIS）等方法可以测定PPEs 的电导率、离子迁移率、温度效应等。

二、机械性能作为一种材料，PPEs 的机械性能也是重要的考察指标之一。

膜材料的抗张强度、屈服强度、伸长率等参数可以通过拉伸测试等手段来进行评估。

同时，薄膜的稳定性、耐腐蚀性等性能也需要进行考察。

三、热稳定性PPEs 材料的热稳定性对于其在锂电池等高温环境下的应用有着至关重要的影响。

聚合物材料的热分解温度、热失重速率等参数可以通过热分析手段进行测试。

固态电解质和电极的界面问题固态电解质和电极的界面问题固态电解质和电极的界面问题对于电极的电化学行为起着至关重要的作用。

固态电解质的晶体结构和支持体的组成、纳米结构以及表面形貌涉及到固态电解质和电极的界面相互作用，从而影响电极的电化学性质和动力学过程。

本文分析了固态电解质和电极界面相互作用的机理，重点讨论了电极界面与固态电解质晶体的界面相互作用，表面纳米刻度结构的表征及形成机理，以及界面的电化学行为，并探讨了预防界面污染的技术手段。

一、固态电解质和电极界面间的相互作用1.1 电极界面与固态电解质晶体界面的相互作用催化剂固态材料的效率取决于其表面与催化剂之间的界面作用。

固态电解质晶体的界面应力变化会影响电极界面的结构和表面形貌，有利于提高其催化活性和稳定性。

因此，固态电解质晶体的晶体结构及界面应力的变化将对电极的电化学响应产生积极影响。

1.2 电极界面与表面纳米结构的形成机理电极表面的表面纳米结构表现出尺寸效应，与其起有关，表面结构的形成机理也有关系。

由于电极界面的尺寸变化和结构整合，会产生表面形貌的形成，进而影响表面纳米结构的形成机制。

二、固态电解质和电极界面的电化学行为2.1 旁路电阻旁路电阻是电极界面与固态电解质界面之间最重要的电化学行为之一，它取决于固态电解质与电极界面之间的界面结构和能量分布。

电极界面的界面结构会影响旁路电阻的大小，因此，通过改善界面结构来降低电极界面的旁路电阻，是调节电极性能的重要手段。

2.2 电极电化学活性电极电化学活性也受到电极界面与固态电解质界面之间的相互作用的影响。

由于电极界面结构的变化，会导致电极的电化学反应的优化，从而提高电极的电化学活性。

三、预防界面污染技术由于界面污染往往会对电极性能造成负面影响，因此，预防界面污染是提高电极性能的关键。

常用的技术手段有：3.1 分子覆盖技术在电极界面上覆盖一层分子，以防止污染物的沉积，提高电极的耐蚀性。

3.2 改变表面结构利用表面处理技术改变界面结构，防止污染物的沉积，并减少污染物与电极界面的接触面积，从而提高电极的耐蚀性。

固体聚合物电解质
固体聚合物电解质是一种新型的电解质材料，它具有高离子导电性、良好的稳定性和可塑性等特点，被广泛应用于锂离子电池、超级电容器和燃料电池等领域。

固体聚合物电解质相比传统的液态电解质，具有更高的化学稳定性和机械强度，能够有效地降低电池内部短路和漏电等安全隐患，同时还能够提高电池的能量密度和循环寿命。

此外，固体聚合物电解质还具有较低的成本和易于加工等优点。

固体聚合物电解质的主要成分是高分子物质，如聚乙烯氧化物（PEO）、聚丙烯酸酯（PBA）、聚碳酸酯（PCE）等。

这些高分子材料可以与离子源（如锂盐）反应，形成一种固态电解质体系。

固体聚合物电解质的离子传输主要是通过高分子链上的空穴或孔道进行的。

固体聚合物电解质的制备方法主要包括溶液浸渍、热压成型、电沉积等。

其中，溶液浸渍法是最常用的方法之一。

该方法的具体步骤为：将高分子材料溶解在适当的溶剂中，加入离子源，然后将待制备的电极材料（如锂钴氧化物）浸泡在溶液中，使其充分吸收电解质，再通过烘干、加压等步骤将电解质固化在电极材料表面。

固体聚合物电解质的应用领域主要包括锂离子电池、超级电容器和燃料电池等。

在锂离子电池中，固体聚合物电解质可替代传统的有
机液态电解质，提高电池的安全性和循环寿命。

在超级电容器中，固体聚合物电解质可以提高电容器的能量密度和功率密度。

在燃料电池中，固体聚合物电解质可以实现高温下的稳定运行。

固体聚合物电解质是一种具有广阔应用前景的新型电解质材料。

随着科技的不断发展，它的应用范围将会越来越广泛。

当然，固体聚合物电解质材料的研发和制备还需要更多的技术突破和探索，以满足不同领域的需求。

全固态锂电池关键材料——固态电解质研究摘要：全固态锂电池发展过程中，固态电解质是其中的关键材料，应用固态电解质能够有效解决常规锂电池安全问题。

本文对固态电解质中氧化物固态电解质、硫化物固态电解质以及聚合物固态电解质分别进行了研究，以供参考。

关键词：全固态锂电池；固态电解质；研究传统锂电池采用有机液态电解液时，在使用过程中存在不小的安全问题[1]。

当前，在全固态锂电池成为研究热点，为有效解决全固态锂电池使用安全问题，扩大全固态锂电池的容量，增加电池使用寿命，推动全固态锂电池的实用化，就需要深入研究全固态锂电池的关键材料——固态电解质。

一、氧化物固态电解质氧化物固态电解质按照物质结构划分，主要有玻璃态(非晶态)电解质和晶态电解质。

玻璃态电解质包括反钙钛矿型Li3–2x MxHalO固态电解质和LiPON薄膜固态电解质。

晶态电解质包括石榴石型固态电解质，钙钛矿型Li3x La2/3–xTiO3固态电解质，NASICON型Li1+x AlxTi2–x(PO4)3和Li1+xAlxGe2–x(PO4)3固态电解质等。

反钙钛矿结构固态电解质的成本低且环境友好，同时在室温条件下有着高离子电导率(2.5×10–2S/cm)，这一固态点价值还有着热稳定性以及与金属Li稳定和优良的电化学窗口等特性。

当前，主要研究的反钙钛矿型固态电解质为Li3ClO。

通过掺杂高价阳离子(如Mg2+、Sr2+、Ca2+、Ba2+)，可以让晶格中出现大量的空位。

而大量的空位，能够有效增加锂离子的传输通道(见图1)，降低Li+离子扩散的活化能，进而提高电解质的离子导电能力。

图1 反钙钛矿Li 3ClO 的晶体结构图在高纯氮气中，采用射频磁控溅射高纯LiPO 4靶就能够得到锂磷氮氧(LiPON)薄膜，所得到的薄膜电解质厚度在1µm 以下，且电阻较小，能够有效应用于薄膜锂离子电池。

这一电解质有着良好的综合性能，室温条件下离子电导率为2.3×10–6S/cm ，电化学窗口达到5.5V ，且有着较高的热稳定性，与LiMn 2O 4、LiCoO 2等常用正极和金属Li 负极有着很好的相容性。

聚合物电解质固态电池的制备与性能研究随着电子设备的普及和需求的增加，电池技术的发展越来越受到人们的关注。

而聚合物电解质固态电池作为一种新型电池，具有较高的安全性、稳定性和能量密度，已经成为研究的热点。

本文将探讨聚合物电解质固态电池的制备和性能研究。

一、聚合物电解质固态电池的制备聚合物电解质固态电池的制备需要综合考虑电解质的材料性质、电化学反应和电池结构等因素。

首先，电解质的选择是制备聚合物电解质固态电池的第一步。

目前，聚合物电解质主要包括聚合物基质、锂盐和添加剂三部分。

其中，聚合物基质决定了电解质的特性，锂盐贡献了导电性，添加剂则常用于改善电解质的稳定性和电性能。

其次，电池结构的设计也是电池制备的重要环节。

聚合物电解质固态电池通常由二次电池和锂离子电池两部分组成。

二次电池主要包括金属锂、锰、钴等金属氧化物或锂铁磷酸盐等。

而锂离子电池则采用锂离子插层化合物或聚合物正极材料。

最后，制备聚合物电解质固态电池的关键技术是通过界面反应实现材料的高效反应和材料界面的稳定性。

通过界面反应可以形成均匀、稳定的界面，同时可以提高电池的性能。

二、聚合物电解质固态电池的性能研究聚合物电解质固态电池除了制备方法之外，其性能研究也是电池技术领域中的热点问题。

目前，研究人员主要从以下几个方向来探索电池的性能。

1. 电化学性能电化学性能是聚合物电解质固态电池的核心性能之一。

电池的电化学性能通常使用循环伏安、循环充放电等测量方法来研究。

具体来说，循环伏安可以测量电池在不同电位下的电化学反应，而循环充放电则是通过对电池进行多次充放电循环来测量电池的性能，包括充电效率、容量保持率、稳定性等。

2. 晶体结构晶体结构是影响聚合物电解质固态电池性能的重要因素之一。

晶体结构的稳定性和粒度大小会影响电池的充放电效率，进而影响电池的循环寿命和储能密度。

3. 界面反应界面反应是聚合物电解质固态电池的另一个关键问题，它直接影响电池的性能。

在电化学反应过程中，界面反应的稳定性会影响电池的充放电效率和循环寿命。

聚合物固态电解质固体聚合物电解质(Solid polymer electrolyte，SPE)，又称为离子导电聚合物（Ion-conducting polymer）。

固体聚合物电解质的研究始于1973年Wright等人对聚氧化乙烯（PEO）与碱金属离子络合物导电性的发现。

1979年，法国Armand等报道了PEO碱金属盐络合物在40～60℃时离子电导率达10-5S/cm，且具有良好的成膜性，可用作锂离子电池电解质。

固体聚合物电解质在电子、医疗、空间技术、电致显色、光电学、传感器等方面有着广泛的应用。

简介固体聚合物电解质(Solid polymer electrolyte，SPE)，又称为离子导电聚合物（Ion-conducting polymer）。

固体聚合物电解质的研究始于1973年Wright等人对聚氧化乙烯（PEO）与碱金属离子络合物导电性的发现。

1979年，法国Armand等报道了PEO碱金属盐络合物在40～60℃时离子电导率达10-5S/cm，且具有良好的成膜性，可用作锂离子电池电解质。

固体聚合物电解质在电子、医疗、空间技术、电致显色、光电学、传感器等方面有着广泛的应用。

由于它具有质轻、成膜性好、黏弹性和稳定性均较好等优点，加上在基础研究方面的重要意义，使这一研究有了迅速发展。

国内外对聚合物电解质研究最多、最广泛的是聚氧化乙烯（PEO）类聚合物电解质，但由于PEO的结晶性，其室温离子电导率很低，为10−7～10−8S/cm数量级。

[1]SPE的导电机理固体聚合物电解质由高分子主体物和金属盐两部分复合而成。

前者含有能起配位作用的给电子基团，且基团数的多寡、是否稳定、分子链的柔性等均对固体聚合物电介质有重要影响。

Armand等认为离子导电是通过离子在螺旋溶剂化结构的隧道中的跃迁而实现的。

Berthier 的研究结果表明，由PEO和碱金属盐形成的固体高聚物电解质，常温下存在非晶相（无定形区）、纯PEO相（晶相）和富盐相三个相区，其中离子传导发生在非晶相区。

《固体聚合物阴离子交换膜电解水制氢的前景与挑战》随着气候变化和能源安全等全球性问题的日益突出，寻找清洁、可再生能源的途径成为了全世界的共同关注点。

在这种背景下，电解水制氢技术备受瞩目，作为一种有望替代传统石油能源的清洁能源，其可持续性和环保性备受认可。

而作为电解水制氢技术的重要组成部分之一，固体聚合物阴离子交换膜具有独特的优势和潜力。

本文将从深度和广度两个维度出发，探讨固体聚合物阴离子交换膜电解水制氢技术的前景和挑战。

一、固体聚合物阴离子交换膜电解水制氢技术的基本原理固体聚合物阴离子交换膜电解水制氢技术是利用固体聚合物阴离子交换膜作为电解池的电解质材料，以电能将水分解成氢和氧气的过程。

相比传统的碱性电解水制氢技术，固体聚合物阴离子交换膜电解水制氢技术具有操作温度低、电解效率高等优势。

固体聚合物阴离子交换膜因其独特的离子传输特性和化学稳定性，使其在电解水制氢领域具有广阔的应用前景。

二、固体聚合物阴离子交换膜电解水制氢技术的前景1. 可再生能源的利用随着可再生能源技术的快速发展，太阳能、风能等清洁能源的利用成为了解决能源短缺和减少碳排放的重要途径。

固体聚合物阴离子交换膜电解水制氢技术可以结合太阳能光伏发电和风能发电等可再生能源，实现将清洁能源转化为氢能的目标。

2. 氢能的广泛应用氢能作为一种清洁能源，具有高能量密度和零排放的优势，被广泛应用于氢燃料电池车、工业生产和储能等领域。

而固体聚合物阴离子交换膜电解水制氢技术恰恰满足了高纯度氢气的生产需求，有望推动氢能技术的更广泛应用。

3. 节能减排的促进相比传统的化石能源，氢能的应用可以实现减排和节能的目标。

固体聚合物阴离子交换膜电解水制氢技术的高效电解特性使其成为实现碳中和和气候变化应对的技术手段之一。

三、固体聚合物阴离子交换膜电解水制氢技术的挑战1. 材料性能的改进固体聚合物阴离子交换膜的材料性能直接影响着其在电解水制氢过程中的稳定性和传输效率。

如何改进材料的热稳定性、离子传输速率和耐化学腐蚀性成为了技术研究的重要方向之一。

· 14 ·2017 年 2 月中 国 陶 瓷 工 业第 24 卷第 1 期2017 年 2 月Vol.24, No.1Feb. 2017 中 国 陶 瓷 工 业CHINA CERAMIC INDUSTRYDOI:10.13958/ki.ztcg.2017.01.004燃烧法制备Ru x Ir 1-x O 2析氧催化剂孙良良，罗凌虹，吴也凡，石纪军，程 亮，徐 序，刘丽丽(国家日用及建筑陶瓷工程技术研究中心，景德镇陶瓷大学，江西 景德镇 333001)摘 要：固体聚合物电解质水电解技术SPE具有能量效率高、产品纯度高等优点。

因此在制氢、航天、军事等领域中具有重要应用前景。

通过采用H 2IrCl 6与RuCl 3作为原料，采用糊精作为胶体成型剂，并分别在 450 ℃、500 ℃和550 ℃对粉体进行烧结，制备了纳米级的析氧电极催化剂。

考察了Ir与Ru之间的摩尔比对于催化剂性能影响。

随着增加Ir的含量，电极的析氧活性升高，Ir的摩尔含量为67%，电极性能最好。

考察不同烧结温度对Ru x Ir 1-x O 2氧电极催化剂影响，发现最佳烧结温度为500 ℃。

通过该方法制备的催化剂在电解水膜电极中使用，在25 ℃常压下，电流为1 Acm -2时的电解水电压为2.3 V。

关键词：水电解(SPE)；固体聚合物；阳极；氧化铱中图分类号：TQ174.6+55 文献标志码：A 文章编号：1006-2874(2017)01-0014-04Synthesis of Ru x -Ir 1-x O 2 Catalyst for SPE Water ElectrolysisSUN Liangliang, LUO Linghong, WU Yefan, SHI Jijun, CHENG Liang, XU Xu, LIU Lili(National Engineering Research Center for Domestic and Building Ceramics, Jingdezhen Ceramic Institute,Jingdezhen 333001, Jiangxi, China)Abstract:Hydrogen production by SPE water electrolysis is a method of broad use and stability, compared with previous hydrogentechnologies. Using H 2IrCl 6 and RuCl 3 as raw materials, dextrin as a colloidal forming agent, the nano-sized electrode catalysts for oxygen evolution were obtained after annealing at 450 ℃, 500 ℃ and 550 ℃, respectively. The observation of the effect of the Ir/Ru molar ratio on their catalytic performance showed that the increase of the Ir content enhanced the catalytic performance of the anode. The optimal performance was obtained when the Ir/Ru molar ratio was 67%. The influence of the annealing temperature on the Ru x Ir 1-x O 2 electrode performance. was also studied. It was found that the best annealing temperature was 500 ℃. When the as-prepared catalyst was used in the membrane electrode for SPE water electrolysis, its current density under 2.3 V was 1 Acm -2.Key words: water electrolysis (SPE); solid polymer; anode; iridium oxide0 引 言 氢能具有无污染、高效、可再利用的特点，是一种可以代替化石燃烧能源的新型清洁能源。

固体电解质测氢传感器的套接密封及电极研究的开题报告题目：固体电解质测氢传感器的套接密封及电极研究一、研究背景和意义氢作为一种新型的能源，已经受到全球范围内的广泛关注和研究。

为了实现氢能的高效利用和安全储存，快速准确地测量氢气的浓度和压力就显得非常关键。

固体电解质测氢传感器以其高灵敏度、高响应速度和良好的稳定性，成为当前氢气检测的研究热点之一。

其中，固体电解质材料的套接密封和电极的设计是影响传感器性能的重要因素，因此开展固体电解质测氢传感器的套接密封及电极研究具有重要的现实意义。

二、研究内容和主要任务本研究的主要内容是固体电解质测氢传感器的套接密封及电极研究，具体任务如下：1.探究常用的套接密封材料（如橡胶、石墨等）对传感器性能的影响，寻找更加适合传感器要求的密封材料，并对其性能进行测试和分析。

2.设计合理的电极结构，优化电极材料、尺寸和排列方式等因素，进一步提高传感器的灵敏度和响应速度。

3.对优化后的传感器进行实验验证，测试其在不同浓度、压力下的响应特性，并与已有的传感器进行对比。

三、研究方法和技术路线本研究采用实验与理论相结合的方法，技术路线如下：1.确定实验材料、设备和实验条件。

实验材料包括固体电解质、套接密封材料和电极材料等。

实验设备包括氢气供应系统、传感器测量系统等。

实验条件包括氢气浓度、压力、温度等。

2.制备固体电解质测氢传感器。

通过挤压、烧结等方法制备固体电解质，采用微加工技术制备电极。

3.测试传感器套接密封材料对传感器性能的影响。

采用压力衰减法实验测试穿过密封材料后的氢气传输速度和测量传感器输出信号，进一步分析套接密封材料对传感器灵敏度、响应速度等性能的影响。

4.设计合理的电极结构。

通过计算机模拟和实验测试方法，优化电极材料、尺寸和排列方式等因素，制作电极，并测试其在不同浓度、压力下的响应特性。

5.对优化后的传感器进行实验验证，测试其在不同浓度、压力下的响应特性，并与已有的传感器进行对比，验证其优越性。