论文的写作格式、流程与写作技巧 广义来说,凡属论述科学技术内容的作品,都称作科学著述,如原始论著(论文)、简报、综合报告、进展报告、文献综述、述评、专著、汇编、教科书和科普读物等。但其中只有原始论著及其简报是原始的、主要的、第一性的、涉及到创造发明等知识产权的。其它的当然也很重要,但都是加工的、发展的、为特定应用目的和对象而撰写的。下面仅就论文的撰写谈一些体会。在讨论论文写作时也不准备谈有关稿件撰写的各种规定及细则。主要谈的是论文写作中容易发生的问题和经验,是论文写作道德和书写内容的规范问题。论文写作的要求下面按论文的结构顺序依次叙述。(一)论文——题目科学论文都有题目,不能“无题”。论文题目一般20字左右。题目大小应与内容符合,尽量不设副题,不用第1报、第2报之类。论文题目都用直叙口气,不用惊叹号或问号,也不能将科学论文题目写成广告语或新闻报道用语。(二)论文——署名科学论文应该署真名和真实的工作单位。主要体现责任、成果归属并便于后人追踪研究。严格意义上的论文作者是指对选题、论证、查阅文献、方案设计、建立方法、实验操作、整理资料、归纳总结、撰写成文等全过程负责的人,应该是能解答论文的有关问题者。现在往往把参加工作的人全部列上,那就应该以贡献大小依次排列。论文署名应征得本人同意。学术指导人根据实际情况既可以列为论文作者,也可以一般致谢。行政领导人一般不署名。(三)论文——引言 是论文引人入胜之言,很重要,要写好。一段好的论文引言常能使读者明白你这份工作的发展历程和在这一研究方向中的位置。要写出论文立题依据、基础、背景、研究目的。要复习必要的文献、写明问题的发展。文字要简练。(四)论文——材料和方法 按规定如实写出实验对象、器材、动物和试剂及其规格,写出实验方法、指标、判断标准等,写出实验设计、分组、统计方法等。这些按杂志 对论文投稿规定办即可。(五)论文——实验结果 应高度归纳,精心分析,合乎逻辑地铺述。应该去粗取精,去伪存真,但不能因不符合自己的意图而主观取舍,更不能弄虚作假。只有在技术不熟练或仪器不稳定时期所得的数据、在技术故障或操作错误时所得的数据和不符合实验条件时所得的数据才能废弃不用。而且必须在发现问题当时就在原始记录上注明原因,不能在总结处理时因不合常态而任意剔除。废弃这类数据时应将在同样条件下、同一时期的实验数据一并废弃,不能只废弃不合己意者。实验结果的整理应紧扣主题,删繁就简,有些数据不一定适合于这一篇论文,可留作它用,不要硬行拼凑到一篇论文中。论文行文应尽量采用专业术语。能用表的不要用图,可以不用图表的最好不要用图表,以免多占篇幅,增加排版困难。文、表、图互不重复。实验中的偶然现象和意外变故等特殊情况应作必要的交代,不要随意丢弃。(六)论文——讨论 是论文中比较重要,也是比较难写的一部分。应统观全局,抓住主要的有争议问题,从感性认识提高到理性认识进行论说。要对实验结果作出分析、推理,而不要重复叙述实验结果。应着重对国内外相关文献中的结果与观点作出讨论,表明自己的观点,尤其不应回避相对立的观点。 论文的讨论中可以提出假设,提出本题的发展设想,但分寸应该恰当,不能写成“科幻”或“畅想”。(七)论文——结语或结论 论文的结语应写出明确可靠的结果,写出确凿的结论。论文的文字应简洁,可逐条写出。不要用“小结”之类含糊其辞的词。(八)论文——参考义献 这是论文中很重要、也是存在问题较多的一部分。列出论文参考文献的目的是让读者了解论文研究命题的来龙去脉,便于查找,同时也是尊重前人劳动,对自己的工作有准确的定位。因此这里既有技术问题,也有科学道德问题。一篇论文中几乎自始至终都有需要引用参考文献之处。如论文引言中应引上对本题最重要、最直接有关的文献;在方法中应引上所采用或借鉴的方法;在结果中有时要引上与文献对比的资料;在讨论中更应引上与 论文有关的各种支持的或有矛盾的结果或观点等。一切粗心大意,不查文献;故意不引,自鸣创新;贬低别人,抬高自己;避重就轻,故作姿态的做法都是错误的。而这种现象现在在很多论文中还是时有所见的,这应该看成是利研工作者的大忌。其中,不查文献、漏掉重要文献、故意不引别人文献或有意贬损别人工作等错误是比较明显、容易发现的。有些做法则比较隐蔽,如将该引在引言中的,把它引到讨论中。这就将原本是你论文的基础或先导,放到和你论文平起平坐的位置。又如 科研工作总是逐渐深人发展的,你的工作总是在前人工作基石出上发展起来做成的。正确的写法应是,某年某人对本题做出了什么结果,某年某人在这基础上又做出了什么结果,现在我在他们基础上完成了这一研究。这是实事求是的态度,这样表述丝毫无损于你的贡献。有些论文作者却不这样表述,而是说,某年某人做过本题没有做成,某年某人又做过本题仍没有做成,现在我做成了。这就不是实事求是的态度。这样有时可以糊弄一些不明真相的外行人,但只需内行人一戳,纸老虎就破,结果弄巧成拙,丧失信誉。这种现象在现实生活中还是不少见的。(九)论文——致谢 论文的指导者、技术协助者、提供特殊试剂或器材者、经费资助者和提出过重要建议者都属于致谢对象。论文致谢应该是真诚的、实在的,不要庸俗化。不要泛泛地致谢、不要只谢教授不谢旁人。写论文致谢前应征得被致谢者的同意,不能拉大旗作虎皮。(十)论文——摘要或提要:以200字左右简要地概括论文全文。常放篇首。论文摘要需精心撰写,有吸引力。要让读者看了论文摘要就像看到了论文的缩影,或者看了论文摘要就想继续看论文的有关部分。此外,还应给出几个关键词,关键词应写出真正关键的学术词汇,不要硬凑一般性用词。 答案补充写论文最主要的是和导师沟通,因为最后是导师决定你的论文过或者不过的。即使再好,导师否定了你,你的论文就算是失败了。所以应该咨询导师意见,让他给你推荐资料等等.
作者: Raymond George Klaus Hassmann【摘要】燃料电池具有非同寻常的性能: 电效率可达60%以上,而且可以在带着部分负荷运行的情况下进行维修,除了有低比率碳氧化物排放外几乎没有任何有害的排放物。文章介绍按温度划分的4种主要燃料电池(PEMFC、PAFC、MCFC和SOFC)的性能,重点介绍高温固体氧化物燃料电池(SOFC)的应用及其发展前景。 With demonstration projects fuel cells are Well uder way toward penetrating the power market,covering a wide range of application.This paper introduces the main four types of fuel cells which are PEMFC,PAFC,MCFC and SOFC.Then it puts the emphasis on SOFC and its application market. 燃料电池是通过由电解液分隔开的2个电极中间的燃料(如天然气、甲醇或纯净氢气)的化学反应直接产生出电能。与汽轮发电机生产的电能相比,燃料电池具有非同寻常的特性:它的电效率可达60%以上,可以在带部分负荷运行的情况下进行维修,而且除了排放低比率碳氧化物外,几乎没有任何其他的有害排放物。1 燃料电池的分类 目前研制的燃料电池技术在运行温度上有不同的类型,从比室温略高直到高达1000℃的范围。大多数工业集团公司的注意力集中在以下4种主要类型上:(1)运行温度在60-80℃之间的聚合物电解液隔膜型燃料电池(PEMFC);(2)运行温度在160-220℃之间的磷酸类燃料电池(PAFC);(3)运行温度在620-660℃之间的熔融碳酸盐类燃料电池(MCFC);(4)运行温度在880-1000℃之间的固体氧化物燃料电池(SOFC)。 可以将这些类型的燃料电池划分为低温型(100℃及以下)、中温型(约200℃左右)及高温型(600-l000℃)燃料电池。 表1简要地列出了各种类型燃料电池的性能。中温型和高温型燃料电池适于用在静止式装置上,而低温型燃料电池对于静止装置和移动式装置都适用。 实用装置的功率容量差别也很大,可以给笔记本电脑及移动电话供电(数以W计),也可以给居民住宅(数kW)或是分散的电热设备和动力设备(数百KW到数MW)供电。 最适于用来驱动汽车的是低温型燃料电池。 根据使用期限成本进行的经济性比较结果表明,就发电成本而言,SOFC型燃料电池要PEM型低30%。这个结果是根据SOFC型燃料电池的电效率比PEM型的高,这2种燃料电池最终都可以达到l000美元/KW的投资成本这一假设条件而推导出来的。 2 高温燃科电池 高温型燃料电池具有许多适于在静止式装置上使用的特性。但是在高温型燃料电池产生出电能之前需要较长的加热过程,因而这种技术不能应用于要求在短时间内频繁起动的各种实用装置。此外,高温型燃料电池还具有以下特点: (1)不需要使用贵金属来催化电化学反应。一般情况下使用陶瓷材料。 (2)对CO完全没有限制。CO参加到电化学反应过程并像H2一样被氧化。 (3)对燃料表现出高度灵活性。可以给这类燃料电池发电设备供应天然气,天然气在设备内部被转换成H2和CO。这意味着无需任何外部燃料,从而大大简化了发电设备的平衡问题。 (4)高温可以将燃气轮机连接到该系统上,在这种情况下,燃料电池发电设备是在300kPa压力下运行,并在不考虑燃气轮机输出的情况下将燃料电池的功率密度提高约20%,因此使总的电效率提高10%,可成倍地降低使用期限成本。 (5)较高的运行温度也为排热提供了更多的灵活性。在电效率达60%或更高水平的联合循环系统中可限制废热排放,而在单循环下则会排放出更多的热量。 MCFC和SOFC是这类高温型燃料电池的2种技术。它们使用的材料不同。MCFC是在一只陶瓷容器中放入液态的金属碳酸盐作为电解液,如果没有采取防止电极老化的措施,燃料电他的使用寿命会受到影响。 在MCFC中电化学反应是由CO3离子引发的。MCFC采用的是颊型电池,和SOFC型的管形设计方案相比,这种颊型电他的功率密度要稍微高一些。这在成本上要比SOFC型装置优越。但在另一方面,由于SOFC所用的陶瓷材料非常稳定,可以用在950-1000℃范围内,所以SOFC装置在抗老化性能上更具优越性。到目前为止,所有的长期电池试验和正在运行的试验性机组都表明SOFC型装置的使用寿命可以达到70 000-80 000h,是MCFC型的2倍。 MCFC和SOFC 2种技术在进行100-250kW功率范围的单循环现场试验中,成本都有大幅度的下降。目前在MCFC开发上占有主导地位的是美国的Fuel Cell Energy公司及其在德国的授权单位MTU,日本的Ishikawajima-Harima重工(IHI)和三菱公司等。而Siemens Westinghouse在SOFC开发上处于领先水平。3 中温型燃料电池 目前磷酸类燃料电池(PAFC)是具有最先进技术的燃料电池。80年代,IFC(国际燃料电池公司)决定对其前期商业化生产线进行投资,制造和销售200kW的PAFC装置,并将其投入市场。东芝公司在80年代末就已经努力使PAFC技术进入商用市场。从此,PAFC技术就一直在静止燃料电池的市场中占据着显赫的位置。迄今为止,全球已经安装了150多套PAFC燃料电池装置。 研究表明,这种燃料电池未能实现市场商业化的原因大致有以下几方面: (1)电效率最高为40%,超过维修期限后会降到35%甚至更低水平。通常情况下设备的使用期限不超过20 000运行h。 (2)有些试验性的设备(如东芝公司管理的1套11MW设备未能达到顶期的性能水平。 (3)美国和日本政府大幅度削缩用于PAFC技术研究和开发的投资。 (4)从迄今积累的经验及在改善设计参数和降低产品成本方面的潜力来看,让PAFC技术成功地跻身于当今的市场中的可能性是极低的。4 SOFC在配电市场方面的潜力 Siemens Westinghouse公司根据对市场的分析,决定采取必要的措施加快SOFC技术进入市场的步伐。预计在2003-2004年提供第l批产品,进入商业性生产前的试验阶段,装置容量从目前的2MW扩大到15MW。 北美和欧洲被认为是SOFC燃料电池技术最有希望的市场。Hagler Bailly公司和西门子公司对功率范围为250 kW-l MW的市场进行了调查,结果表明到2005年SOFC燃料电池的市场容量为每年10000MW。北美和欧洲几乎各占50%。考虑到北美洲用户的结构和他们的需求,在北美洲各类小型发电机组的总容量在2010年可能达到每年约1000MW,其中600MW可能是燃料电池发电装置。在各种类型的燃料电池中,SOFC的市场份额约占40%,到2010年在北美洲SOFC的全年销售额将达到亿美元。 在竞争日益激烈的配电市场中的另一个获胜者是微型燃气轮机,主要是作为备用电源或辅助电源。由于SOFC和微型燃气轮机的特性适于不同的应用场所,SOFC效率高但投资成本也高,而微型燃气轮机成本低但效率也低,因而这2种技术不会产生市场上竞争。而往复式发动机会逐渐失去其在市场中的份额。 欧洲电网要比北美洲电网强大得多,欧洲电网强化了集中的大型发电厂的作用。因此在北美洲经常出现的分散式电热设备和动力装置的供电质量和供电可靠性问题在欧洲是不突出的。但另一方面,在欧洲对能量储存更为敏感。 此外,一些国家政府将颁布新的规程和法律及新的能源价格,预计欧洲各国之间市场份额会有重大差异。在有些情况下这个过程会给SOFC用于配电装置起到一定的促进作用。此外,欧洲的自由化近程落后于北美洲。因此,市场预测结果会有很大程度的不确定性。5 SOFC技术应用的扩展 使用天然气作为燃料的SOFC是车载式装置,其扩展应用可有以下几种形式:(1)家庭应用:新一代燃料电池将是扁平管型的,其功率密度是目前所用圆柱型燃料电池技术的2倍,因而将制造出5kW的燃料电池装置。这种设计方案是可行的,在配电市场中可以替代圆柱型燃料电池。(2)l0MW以上的系统装置:很显然,只要SOFC技术占有了功率范围在250-10MW的市场,那么下一步最必然的是要争取占有l0MW以上更大规模发电设备的市场。通过把更多SOFC链接起来便能实现这个目标,也满足了高效率低成本的要求。20MW级规模燃料电池的电效率已经接近甚至超过70%。(3)用液态燃料运行:使用天然气作为燃料将SOFC的应用局限在靠近天然气供气网的区域内,从而使这项新技术的应用受到限制。因此存在着让SOFC使用液态燃料的迫切要求。因此,应与大型石油公司合作进行该课题的研究开发,选择一种适宜的液体燃料并设计出最适于使用这种新燃料的SOFC发电装置,以便为边远的用户服务。 (4)C02的分离:Shell公司和 Siemens Westinghouse公司正在共同研制一种能将CO2从完全反应后的燃料中分离的SOFC设飞方案。例如,当把其装在用于回收油的平台上时,可以把CO2用泵压到地下储层中,这不但可省去CO2的排放税,还可提高原油的产出量。 (5)综合性应用:CO2分离装置可能是点火的火花装置,它使得SOFC在一种封闭且可再生的能量循环中成为关键性部件。经过-段时间,SOFC能产生出热量和电力,例如用于大型暖房的设施中,SOFC装置产生的C02可用来加快植物的生长。而任何一种农作物收获后的剩余有机物都可以转化为气体供给SOFC作燃料。
燃料电池的演化及发展探析摘要:对燃料电池的工作原理进行了详细的分析;对其演化过程进行了简述;对其最新技术进行了详细的研究;对国内燃料电池技术的发展提供了参考意见。关键词:燃料电池;碱性燃料电池;磷酸型燃料电池;熔融碳酸型燃料电池;固体氧化物燃料电池;直接醇类燃料电池;固体高分子膜燃料电池随着工业化过程的进一步加强,大气中二氧化碳的排放量和污染程度加剧,导致了温室效应越来越明显,因此环保问题引起了各国政府的重视。为此,绿色能源技术引起了各国的普遍关注,并且正在逐步成为一种趋势。经过了各方的互相协作和努力,燃料电池技术正日趋成熟。作为一项重要技术,从本质上讲,它是一种电化学的发电装置,等温地按电化学方式,直接将化学能转化为电能而不必经过热机过程,不受卡诺循环限制,因而能量转化效率高,且无噪音,无污染,因此正在成为理想的替代能源。1 燃料电池的演化过程1.1 燃料电池的演化过程燃料电池是一种新型的无污染、高效率汽车、游艇动力和发电设备,在本质上是一种能量转化装置。1839年,格罗夫发表了第一篇有关燃料电池研究的报告。1889年,蒙德和朗格尔采用了浸有电解质的多孔非传导材料为电池隔膜,一铂黑为电催化剂,以钻孔的铂或金片为电流收集器组装出燃料电池。但此后的一段时间里,奥斯卡尔德等人在探索燃料电池发电过程的实验都因为反映速度太慢而使实验没有成功。与此同时,热机研究却取得了突破性进展并成功运用而迅速发展。因此燃料电池技术在数十年内没能取得大的进展。直到1923年,由施密特提出了多孔气体扩散电极的概念,在此基础上,培根提出了双孔结构电池概念,并成功开发出中温度培根型碱性燃料电池。以此为基础,经过一系列发展,这项燃料电池技术得到了突飞猛进的发展。在20世纪60年代由普拉特一惠特尼公司研制出的燃料电池系统,并成功应用于宇航飞行,使得燃料电池进入了应用阶段。1.2 燃料电池的基本工作原理燃料电池是一种能量转化装置,它就是按电化学原理,即原电池工作原理,等温地把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能,因而实际过程是氧化还原反应。从本质上说是水电解的一个“逆”装置。电解水过程中,通过外加电源将水电解,产生氢和氧;而在燃料电池中,则是氢和氧通过电化学反应生成水,并释放出电能。因此,燃料电池的基本结构与电解水装置是相类似的,它主要由4部分组成,即阳极、阴极、电解质和外部电路。其阳极为氢电极,阴极为氧电极。通常,阳极和阴极上都含有一定量的催化剂,目的是用来加速电极上发生的电化学反应。两极之间是电解质,电解质可分为碱性型、磷酸型、固体氧化物型、熔融碳酸盐型和质子交换膜型等类型。燃料电池的工作原理如下(以磷酸型或质子交换膜型为例):(1)氢气通过管道或导气板到达阳极;(2)在阳极催化剂的作用下,1个氢分子解离为2个氢离子,即质子,并释放出2个电子;(3)在电池的另一端,氧气(或空气)通过管道或导气板到达阴极,同时,氢离子穿过电解质到达阴极,电子通过外电路也到达阴极;(4)在阴极催化剂的作用下,氧与氢离子和电子发生反应生成水;与此同时,电子在外电路的连接下形成电流,通过适当连接可以向负载输出电能。1.3 燃料电池的特点由上所述可知,燃料电池在本质上是电化学转化装置,它能够通过电化学过程直接将化学能转化为电能和热能,因而具有如下优点:1)干净清洁。利于环保,可减少二氧化碳的排放;无噪音,并自给供水;2)高效。由于其转化过程没有经过热机过程,因此效率高。3)适用性。由于污染小,无噪音,可靠,可使用于终端用户,因而可减少各种损失,并节省设备投资。4)可调制性。由于它是组合的结构,因而可以调节,以满足需求。5)燃料多样性。由于燃料可以是氢气、天然气、煤气、沼气的功能碳氢化合物燃料。基于以上特点。燃料电池成为绿色能源技术发展的重点。成为本世纪最有发展前途的技术之一。2 国内外燃料电池的最新进展2.1 碱性燃料电池(AFC)AFC技术是第一代燃料电池技术,已经在20世纪60年代就成功地应用于航天飞行领域。它是最早开发的燃料电池技术。目前德国一家公司开发的AFC在潜艇动力实验上获得了成功。国内对AFC的研究工作是从20世纪60年代开始的,主要是集中在中科院的下属研究机构。武汉大学和中科院长春应化所在上世纪60年代中期即开始对AFC进行基础研究。上世纪70年代,由于航天工业的需求,天津电源研究所研制出lkW AFX2系统。与此同时,A型号(即以纯氢、纯氧为燃料和氧化剂)、B型号(即以N2H4分解气、空气氧为燃料和氧化剂)燃料电池系统也在中科院大连化物所研制成功。此外,其它的研究机构也都展开了对AFC的研究。2.2 磷酸型燃料电池(PAFC)PAFC也是第一代燃料电池技术,也是目前最为成熟的应用技术。已经进入了商业化应用和批量生产。目前美国、日本、欧洲各国已有100多台200KW 发电机组投入使用或在安装中,最长的已经运行了37000小时。因此已经证实了PAFC是高度可靠的电源。只是由于其成本太高,目前只能作为区域性电站来现场供电、供热。国内对PAFC的研究工作相对较少。尽管如此,在对PAFC的研究过程中仍进行了卓有成效的工作,取得了不俗成绩。如国内学者魏子栋等人在对氧化还原发应的电催化剂研究过程中发现了Fe、Co对Pt的锚定效应。2.3 熔融碳酸型燃料电池(MCF℃)MCFC是属于第二代燃料电池技术。目前对MCF℃ 的研究国家有美国、日本和西欧,主要是应用于设备发电,目前还处于试验阶段。美国对MCFC的研究单位有国际燃料电池公司和能源研究公司及M—C动力公司。而日本对MCFC的主要是NEIX)公司、电力公司、煤气公司和机电设备厂商组成的MCFC研究开发组。大坂工业技术研究所从1991年开始10kW的MCFC单电池的长期运行试验,到1995年l1月止,累计运行了4万小时,确证了MCFC实用化的可能。德国MTU宣布在MCFC技术方面取得了突破。由该公司开发出来的世界上最大的280kW 的单电池还在运行。国内对MCFC的研究是中科院大连化物所从1993年开始的。现在正处于组合电池的研究阶段。而经过多年的艰苦努力与创新突破,上海交通大学科研人员率先在国内成功进行了1~1.5l 的熔融碳酸型燃料电池(M ℃)发电实验,取得了在国外一些国家至少需要6年甚至10年左右时间才能获得的成果。参加项目评审的专家认为,它整体水平达到了当前国内领先水平、国际20世纪90年代初同类技术的先进水平。2.4 质子交换膜型燃料电池系统(PEMF℃)PEMFC是属于第三代燃料电池技术。20世纪60年代,美国就已将PEMFC应用于宇航飞行,但由于技术问题,使得在其发展过程中受到了影响。直到20世纪80年代,加拿大Ballad公司才展开对PEMFC的研究工作。并取得了突破性进展。目前开发出来的电池组合功率达到了1000W/L、700W/kg的指标,因此这一技术引起了各国的广泛关注。目前Ballad公司在这一技术领域处于领先地位。国内对PEMFC的研究是从20世纪70年代天津电源研究所展开一聚苯乙烯蟥酸膜为电解质的PEM—FC基础研究。但进展缓慢。而国外在这一领域发展较快。因此在90年代开展了PEMFC的跟踪研究。目前,在PEM 方面,国内技术在多个方面取得了突破,北京富原新技术开发总公司已出现了50W、75W、150W、5KW 等样机。而上海神力科技有限公司已研制出5KW,10KW 的大功率型质子交换墨燃料电池系统,这大大缩小了与世界先进水平的距离。
是锂离子电池吧?锂电池的负极材料就是金属锂。 市面上的锂离子电池负极材料基本就是碳材料,各种碳。具体内容如下: 已研究开发的锂离子电池负极材料主要有:石墨、石焦油、碳纤维、热解炭、炭黑、玻璃炭等,其中石墨和石油最有应用价值。 石墨类碳材料的插锂特性是:①插锂电位低且平坦,可为锂离子电池提供高的、平稳的工作电压;②插锂容量高,LiC6的理论容量为372mAh•g-1③与有机溶剂相容能力差,易发生溶剂共插入,降低插锂性能。 石焦油类碳材料的插、脱锂的特性是:①起始插锂电位高,电位曲线抖斜。一般在以下开始插锂,整个插锂过程没有明显的电位平台出现;②插层化合物LixC6的组成中,x=左右,插锂容量与热处理温度和表面状态有关;③与溶剂相容性、循环性能好。碳负极材料的物理性能碳材料 天然石墨 人造石墨 石油焦炭 沥青焦炭 热解炭 乙炔墨热处理 2800 2500 2200 1900 1400 1200温度∕℃ 结晶度 ∕nm 晶格常数 ∕nm 密度 •cm-3 比表面积 •g-1 以上资料,希望对你有用
动力电池是电动汽车的关键技术之一.1881年特鲁夫(Gustave Trouve)制造出世界上第一辆电动三轮车时,使用的是铅酸电池.目前,仍有不少混合动力汽车和纯电动汽车采用新一代铅酸电池.近十多年来,锂离子动力电池在电动汽车生产中得到应用,越来越显示出其优越性.美国学者麦斯J.A.Mas通过大量实验提出电池充电可接受的电流定理:1)对于任何给定的放电电流,电池的充电接受电流与放出容量的平方根成正比;2)对于任何放电深度,一个电池的充电接受比与放电电流的对数成正比,可以通过提高放电电流来增大充电接受比;3)一个电池经几种放电率放电,其接受电流是各放电率接受电流之总和.也就是说,可以通过放电来提高蓄电池的充电可接受电流.在蓄电池充电接受能力下降时,可以在充电的过程中加入放电来提高接受能力.汽车动力电池的性能和寿命与很多因素有关,除了其自身的参数,如电池的极板质量、电解质的浓度等外;还有外部因素,如电池的充放电参数,包括充电方式、充电结束电压、充放电的电流、放电深度等等.这给电池管理系统BMS估计蓄电池的实际容量和SOC带来很多困难,需要考虑到很多的变量.WG6120HD~合动力电动汽车的电池管理系统是建立在SOC数值的管理上.SOC(state ofcharge)指的是电池内部参加反应的电荷参数的变化状态,反映蓄电池的剩余容量状况.这在国内外都已经形成统一认识.
对于一篇完整的毕业论文来说,参考文献是不可或缺的,是其中的必备要素。对于高质量的论文更是如此。引用参考文献是为了更好的论证文章的论点,也是提高文章真实性和科学性的必要手段。在这之前我们要知道怎么筛选高质量参考文献,只有这样才能更好的完成参考文献部分,起到该有的作用。下面笔者来具体讲解,大家继续往下看。毕业论文如何筛选高质量参考文献怎样检索到与你预期学术产出最为相关的,同时又是高质量的专业文献呢?这就是现在这篇文章要回答的问题。先给出几个电子文献数据库和学术资源网站名称供大家使用。中国社会科学网子网站集群国家哲学社会科学学术期刊数据库中国知网万方数据知识服务平台人大复印报刊资料全文数据库中国国家图书馆·中国国家数字图书馆现在,让我们具体看看怎样检索到与你预期学术产出最为相关的高质量学术论文(我会不断强调检索和阅读学术论文的重要性。关于这个问题,我会在后面的推文中详细介绍)。以中国知网为例:通过对于“主题/篇名/关键词”、“并含/或含/不含”、“核心期刊/CSSCI”、起止时间等多重检索条件的组合限定,一般能够检索到与你预期学术产出最为相关的,同时也是拥有高质量保证的学术论文。之后,善用“主题排序”“发表时间”“被引”等不同排序方式,找到对你最具价值的论文。为了更好地展示这个过程,假定我们的预期学术产出是一篇含有“意识形态”和“国家”这两个关键词的学术论文,让我们实操一下——建议点击视频,以全屏方式观赏。怎么样,看到了吧?与你预期学术产出最为相关的高质量专业文献,基本就被找到了。然后,你还可以去“人大复印报刊资料全文数据库”进行查缺补漏,一些发表在非核心期刊和非CSSCI的高质量论文,也将被我们找到,为我所用。需要提示的是,上述电子文献数据库和学术资源网站之中,中国社会科学网子网站集群还在建设之中,它的目标定位是要打造全球最大的学术门户网站的,发展前景不容小觑;而在这些数据库里,貌似只有国家哲学社会科学学术期刊数据库是提供免费下载服务的,一个账号一天之内可以免费下载50篇文献。其他的,很遗憾,都是收费的。我们以为2016年是互联网知识付费元年,其实,这个时代早已来临。如果你所在的高校或科研院所购买了这些数据库,那自然没有任何问题了,如果单位没有购买,你又确有需要,那么,只能付费。文章的最后,让我尝试总结一下自己的观点:1.高质量学术论文的阅读对于学术产出至关重要,这是时间精力投入最小化,学术产出最大化的捷径。2.在你用着最为顺手的数据库里,通过期刊——高级检索——篇名/关键词+CSSCI+被引……等多重检索条件的限定组合,容易找到与你预期学术产出最为相关的高质量学术论文。3.而在你检索到的学术论文的参考文献中,出现频次最高的那些文献,就是你进行专业文献延展阅读的最好材料。毕业论文如何快速生成参考文献在百度里面搜索“中国知网”,点击“中国知网”官网进入“中国知网”主页。点击“中国知网”搜索栏前面的向下箭头,会出现一个下拉框,可以选择全文、篇名、作者、主题、单位等。一般我们知道论文的篇名和作者,就可随意选择“全文”、“篇名”、“作者”一个即可。这里我们以“马克思主义”为例,在“中国知网”搜索栏输入“马克思主义”,点击搜索,可以看到出来许多文献。假如,前面几个论文正是我们需要的,那么用鼠标点击论文前面的小正方形,点击后会出现打勾状态,然后点击“导出参考文献”(橙色字体)。
地球,是人类共有的家园,是人类生命的摇篮;环境,是人类赖以生存的场所,是生活资料的来源。因此,保护环境的问题,显得尤为重要。在这个信息技术爆炸的时代,层出不穷的科技产品让人眼花缭乱。高科技产品逐渐普及,进入寻常百姓家。然而,在使用产品的同时,我们也在污染着我们的环境。生活中广泛使用的电池:手机、文曲星,照相机,mp3等等,造成了不可估量的环境污染就是其中的一个例子。电池中含有汞、铅、镍、锰等多种重金属,若不经过回收和妥善处理,而将其随意丢弃于自然环境之中,有毒物质便会慢慢从电池中溢出进入土壤或水体之中,再通过食物链入人体中,在人体内长期积累而难以排除,以致损害我们的神经系统,肾脏和骨骼,甚至还能致癌,而生活中,我们常常忽视废旧电池的处理环节。随着电子产品使用的日益增加,电池的消费量迅速增加,对于废旧电池的回收与处理问题自然成了突出的问题。我校在申请“绿色学校”时,专门设置了“可回收”与“不可回收”两种回收箱提醒我,我能为废旧电池回收做点什么?为此我开展了一系列调查。1、关于废旧电池回收难的原因调查。如何才能降低废旧电池对环境的污染,我认为回收废旧电池是关键。而在实际生活中有许多棘手的问题需要解决,其中最主要的是:1、市民缺乏环境意识,电池使用者过于分散,这是造成废旧电池回收难的重要原因。2、政府的宣传和执法力度不强,修理废旧电池技术有限是造成废旧电池处理难的重要原因。首先,对一则引人深思的信息的反思。我从《人民日报》中得知:一位以自费回收废旧电池而闻名的新乡市个体工商户田桂荣,于1999年,在一个偶然的机会,从报纸上发现废旧电池对环境造成的危害,这则消息对她的震动很大,她联想到自己销出的数不清的电池会破坏家乡秀美的山川,从此,回收废旧电池成了她的一项业务。刚一开始没有人主动来送,她就拿出自己做生意赚来的钱,以每节2分钱的价格自费收购,新乡市的中小学校、机关、商店等地,留下了田桂荣宣传保护环境回收废旧电池的身影。为了引起人们对废旧电池的关注,她自费制作了数千面印有“以旧换新、拯救地球”字样的绿色环保小旗以及200多个废旧电池回收箱,放在人多的公共场所。在她的不懈努力下,不少新乡市民加入到回收废旧电池的行列。两三年时间,田桂荣回收的废旧电池达60多吨。 然而让她意想不到的是,废旧电池的处理比回收更难。为了给这些固体污染物找一个理想的“归宿”,田桂荣四处奔波,先是找到当地一家电池厂,该厂技术负责人告诉她,从效益角度看,回收处理1节旧电池比生产3节新电池的成本还高,这家企业不愿干这件事。她又找到省、市环保部门,甚至专程到北京找有关部门咨询。但问来问去,得到的答复都是:“受技术条件限制,目前无法处理”。 一方面,她回收的废旧电池处理不成;但另一方面,市民们送来的废旧电池越来越多。没有办法,她只好一车一车地把废旧电池送到离市区十多公里的乡下老家。目前,她位于新乡县合河乡范岭村的老家那漂亮的两层楼房里,装有废旧电池的纺织袋从屋里堆到院子。 针对她的烦恼,记者采访了新乡市环保局副局长陈奇。这位领导认为,废旧电池中所含重金属污染严重,对此科研部门早有定论。但由于技术条件的限制,对废旧电池的回收、处理和再利用,目前还做得很不够。如果采用混凝土浇注填埋,也有一个选址、建厂的问题,还要进行防渗处理,这需要有充裕的经费支持。无独有偶,中央台在今年暑假也报道了另外一则与田桂荣情境完全相同的新闻。可见,市民缺乏环境意识,这是造成我国当前废旧电池污染问题的重要原因。而政府部门滞后的措施和缺乏应有的处理技术,是造成废旧电池污染问题的另一个重要原因。其次,对引人注目的现实的调查结果的反思。利用节假日,我对温州市区一些公共场所就 “对废旧电池的回收活动”进行调查。调查发现,尽管在温州市区的一些商场、社区和学校已经开展了对废旧电池的回收活动,但由于种种原因,成效不大,回收率仅为1%—2%。我做过以下问卷调查,内容包括年龄,职业,使用电池的态度等。此次活动共发放110份问卷,有效答卷90份。具体如下:年龄(岁) 10~20 20~30 30~40 40~45 45~55 55以上 人数 18 25 16 12 11 8 职业 学生 教育界 政府机关 企事业单位 服务业 其他 人数 38 8 2 16 14 12 使用率(平均一星期) 1~3节 3~5节 5~7节 7节以上 使用的电池(节) 83 4 2 1 购买电池的地方 超市 附近小店 路边小摊49 34 7对电池危害的认识 很大 一般 不大 不知道34 42 11 3此外,对本人居住小区附近的调查表明:有收购废旧电池习惯的有25人,对于听说过收购废旧电池活动的有15人。他们中对于开展这种活动的态度积极的有33人。这些数据表明,人们还没有完全形成回收旧电池的观念,有一部分人对于回收废旧电池的观念还不是很强,也可以说是环保意识还不强!其次,我们的政府部门也没有做好这方面的工作—对废旧电池的危害认识还不强,我们的宣传力度还不够。为了做更深入的研究,我针对消费者喜欢购买便宜电池的心态,对“便宜电池”的“便宜”亲身实验了一回:在一些商场的出租柜台或街头的小地摊上,常常会看到那些所谓的“便宜电池”,花个十元钱,你就可以随便买15、16节了。这个价格比品牌电池便宜多了,因此买得人也很多。凭着好奇心,我分别从商场买来“双鹿电池”和从地摊上买来“人人抢购”的便宜电池。在相同的时间里,分别进行放电实验。一天内,同样用于手电筒的放电,“双鹿电池”的电量还有剩余,而那个便宜电池的电量早就没了。结果表明,这些所谓的便宜货,其实并不是货真价实的。而消费者只看表面现象:便宜,不过本质:污染,人为地增加了废旧电池污染。因为:全国现在每年电池的消费量为140亿节,如果大量使用假冒伪劣的便宜电池,就会多增加两个140亿节的废旧电池!而在国家还没有妥善的办法处理之前,劣质电池购买越多,污染就会越严重。为此,我呼吁有关生产便宜电池的厂家应立即停止生产,多生产和开发出一些无污染且电量足的电池来!我提醒电池消费者:请购买无污染的电池,或者买个充电电池。调查表明:国产充电电池的价格为13元一只,进口的也只要15元一只。虽然价格高一些,但可以反复充电200次至500次,平均使用一次的价格每节只有几分钱,比便宜电池更为便宜,比普通的电池更持久,更耐用,更重要的是更有利于保护人类环境不受污染。不要为了一点“利益”而破坏环境,得不偿失啊!2、解决电池回收难的问题的几点建议:我们认为废旧电池回收问题的解决应该统筹兼顾:提高人们的环境意识是基础,制定完备的法律法规,加大有关政府部门的宣传和执法力度是保障,加速废旧电池资源再生利用技术的研究是重要条件等。具体做法如下,在公共场合,可适当粘贴一些警示语,提高人们对环境的保护,以尽量少地使用电池,还可开展一些关于回收废旧电池的公益活动,鼓励人们积极参与;政府部门应对那些制造便宜电池的厂商进行教育或者勒令他们停止生产;研制废旧电池再利用技术,通过科学技术,降低废旧电池的再生产利用的生产成本,提高经济效益,从而变废为宝。解决电池的问题,不是一朝一夕的事,更不是单单靠政府部门的努力的。这是我们大家的事!电池问题的解决,也就相当于在环保方面做出了努力。作为中学生,作为21世纪的主人,我们更应该树立环保意识,身体力行,积极加入环保行列,不做破坏环境之事,多做有益环境之事,从回收废旧电池开始,从不买劣质电池做起,为处理废旧电池努力,好好学习有关知识,争取早日研制出处理废旧电池的最佳方式乃至技术,为21世纪的地球,天蓝地绿水常清尽一份责任!最后,我想说的是,地球母亲在呼唤,世界人民在呼唤,社会大家庭在呼唤,为了你的家人,朋友,自己,保护环境,刻不容缓!关注环境,从解决废旧电池问题开始!
《咏石灰》 于谦 千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲。 粉身碎骨浑不怕,要留清白在人间。 同学们!见过这首诗吗?如果见过,你又知道其中蕴涵的化学知识吗?也许你知道,也许你不知道。没关系,看了下文,你就会明白! 一、 开启化学之门 我们周围的世界,是一个物质的世界。这些物质,无时无刻不在变化:巨大的岩石逐渐风化变成泥土和沙砾;由于地壳变动而埋没在地下深处的古代树木变成了煤;铁器在潮湿的空气里逐渐生锈;等等。 人类为了生活和生产,在长期跟自然作斗争的过程里,积累了许多有关物质变化的知识。从而逐渐认识到,自然界里一切物质变化的发生都有一定的原因和条件。掌握了物质变化的原因和条件,就能进一步控制物质变化的发生,以达到利用自然和改造自然的目的。 化学就是一门物质性质和物质变化规律的基础自然学科,它研究物质发生变化的原因和条件,以及随着变化发生的各种现象(例如发光、放热、发生气体等)。 二、 进入化学之门 我国社会主义现代化建设的发展和能源消费的增长密切相关。常规性能源主要为化石燃料的煤、石油、天然气等,提高这些能源的有效利用率,在进行这些技术的革新中,离不开化学知识,离不开化学工作者的努力。在开发新能源中,化学同样发挥着巨大的 优势,如核能和太阳能发电装置都离不开特殊材料的研制。 1. 实用的新能源——电池 铝-空气-海水为能源的新型电池是我国首创的,可用作水标志灯已研制成功。还有 特种电池,如太阳能电池就是利用晶体硅和非晶体硅为材料制成的一种将太阳能转化为电能的装置。这种电池的前景最为广阔,因为它没有污染,据预测到21世纪中期全世界的电力总耗量的20%~30%将由太阳能电池提供。主要用于航天领域的氢氧燃烧电池是一种高效低污染的新型电池。它的电极材料一般为活化电极,具有很强的催化活性,如铂电极、活性碳电极等,电解质溶液一般为40%的KOH溶液。电极反应如下 负极: H2====2H 2H+2OH�0�4—2e=2H2O 正极:O2+2H2O+4e ===== 4OH�0�4 电池总反应:2H2+O2 2H2O 电子手表之所以能昼夜走动,袖珍电子计算机的液晶显示器显示数字等都靠的是微型电池。电子手表用的是银锌电池,化学反应方程式为:Ag2O+2Zn ===== Ag + 2ZnO,银-锌电池安装在电子手表中可以使用长达两年之久。1958年第一个心脏起搏器在瑞典植入成功,植入人体内,使用寿命长达10年之久。这种能源起搏器的安装寿命最长、可靠性最高的是锂-碘电池。这是多么神奇呀! 2.未来的能源——水中取“火” 目前世界各国都在探索新能源,如太阳能、潮汐能、地热、氢燃料和核能等,其中氢气是一种最有发展前途的新燃料,而氢气来自取之不尽,用之不竭的水。H2O ==== H2↑+O2↑,可用光化学法、生物方法或太阳能直接将海水转变为氢气。一旦水真正成为制氢的原料,人类又获得一种经久的能源。随着科技的发展,能提取的水将成为人类广泛使用的一种廉价能源,汽车、轮船、飞机和各种动力设备都将用氢气作燃料。更有意义的是氢气燃料又与氧气化合成水,如此循环不息,使氢气成为人类永不枯竭的能源。 三.化学之门处处开 1. 衣 随着生活水平的提高,人们都喜欢穿羊毛衫和羊毛外套。俗话说“羊毛出在羊身上”,但也有不出在羊身上的“羊毛”。这就是在百货商店大量充满毛线柜台色彩特别耀眼的腈纶毛线。腈纶有“合成毛线”之称,它的学名叫聚丙烯腈,它具有羊毛的特点,并且有优于羊毛之初。腈纶是怎样合成的呢?制取腈纶的原料是丙烯腈(CH2===CHCN),丙烯腈可以由电石制造,也可以用石油裂解和炼油废气中的丙烯来制造,丙烯经过氨氧化后,便成了丙烯腈: CH2====CH—CH3 + NH3 +3/2O2 磷钼酸铵 400~500°C CH2====CH—CN +3H2O 丙烯腈通过聚合反应变成聚丙烯腈,然后通过喷丝、纺织便成了腈纶纤维。 2 食 炸油条时,向面团里常加入纯碱和明矾,这是为什么呢?其实发明油条的 人可能并不懂得化学,但是他不自觉地利用了三个化学原理,才得到受人喜欢的油条。纯碱(NaHCO3)和氢氧化钠(NaOH),这就是做油条的第一个反应: Na2CO3+H2O ==== NaHCO3+NaOH。第二个反应是生成的碳酸氢钠受热分解成碳酸钠、水和二氧气化碳:2NaHCO3=====Na2CO3+H2O+CO2↑两个反应结果使面团里形成了许多充满二氧化碳的微小气室,气体受热会发生膨胀,所以在炸油条时,油条迅速膨胀起来。但上面两个反应结果会产生较多的氢氧化钠,因氢氧化钠是强碱,那是不能吃的,巧在发明油条的知道用明矾,来中和氢氧化钠的碱性。反应产生的氢氧化铝呈胶体形式存在,有利于包裹二氧化碳气体和使面团具有较大限度的伸胀性。氢氧化铝是胃舒平的主要成分,它能中和胃中产生过多的胃酸(盐酸),保护胃壁黏膜,因此患有胃病的人,常吃油条有好处。不但营养价值高,而且舒坦了自己的胃。 3 住 聚氯乙烯(PVC),你知道它的作用吗?它就是家居中广泛应用的墙壁装饰材料墙纸的化学原料,把它用刮刀均匀地涂在底纸,再经过一定的工序后,印刷和沟底轧花而成。我们用的肥皂盒、梳子、拖鞋、凉鞋、床单、水桶等都是由聚氯乙烯制成的,有的比丝绸还要柔软,有的比钢铁还要坚硬。在这些材料的制作中掺入不同量和质的添加剂,以至塑料制品达到人们的预计要求。 好了,就说到这儿吧,于谦的那一首诗所蕴涵的化学知识就请同学们自己去想吧,读书百遍,其意自见嘛!上面所讲的一些都是日常生活中常见到的,这是微乎其微的,如果想了解更多的化学知识,那就到生活中去看、去听、去感受吧。
化学电源又称电池,是一种能将化学能直接转变成电能的装置,它通过化学反应,消耗某种化学物质,输出电能。常见的电池大多是化学电源。它在国民经济、科学技术、军事和日常生活方面均获得广泛应用。比如以下例子干电池 干电池也称一次电池,即电池中的反应物质在进行一次电化学反应放电之后就不能再次使用了。常用的有锌锰干电池、锌汞电池、镁锰干电池等。 锌锰干电池是日常生活中常用的干电池,其结构如右图所示: 正极材料:MnO2、石墨棒 负极材料:锌片 电解质:NH4Cl、ZnCl2及淀粉糊状物 电池符号可表示为 (-) Zn|ZnCl2、NH4Cl(糊状)‖MnO2|C(石墨) (+) 负极:Zn=Zn2++2e 正极:2MnO2+2NH4++2e=Mn2O3+2NH3+H2O 总反应:Zn+2MnO2+2NH4+=2Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O 锌锰干电池的电动势为。因产生的NH3气被石墨吸附,引起电动势下降较快。如果用高导电的糊状KOH代替NH4Cl,正极材料改用钢筒,MnO2层紧靠钢筒,就构成碱性锌锰干电池,由于电池反应没有气体产生,内电阻较低,电动势为,比较稳定。 二、蓄电池 蓄电池是可以反复使用、放电后可以充电使活性物质复原、以便再重新放电的电池,也称二次电池[1]。其广泛用于汽车、发电站、火箭等部门。由所用电解质的酸碱性质不同分为酸性蓄电池和碱性蓄电池。 (-)酸性铅蓄电池 铅蓄电池由一组充满海绵状金属铅的铅锑合金格板做负极,由另一组充满二氧化铝的铅锑合金格板做正极,两组格板相间浸泡在电解质稀硫酸中,放电时,电极反应为: 负极:Pb+SO42-=PbSO4+2e 正极:PbO2+SO42-十4H++2e=PbSO4+2H2O 总反应:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4十2H2O 放电后,正负极板上都沉积有一层PbSO4,放电到一定程度之后又必须进行充电,充电时用一个电压略高于蓄电池电压的直流电源与蓄电池相接,将负极上的PbSO4还原成Pb,而将正极上的PbSO4氧化成PbO2,充电时发生放电时的逆反应: 阴极:PbSO4+2e=Pb+SO42- 阳极:PbSO4+2H2O=PbO2+SO42-+4H++2e 总反应:2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+H2SO4 正常情况下,铅蓄电池的电动势是,随着电池放电生成水,H2SO4的浓度要降低,故可以通过测量H2SO4的密度来检查蓄电池的放电情况。铅蓄电池具有充放电可逆性好、放电电流大、稳定可靠、价格便宜等优点,缺点是笨重,常用作汽车和柴油机车的启动电源,坑道、矿山和潜艇的动力电源,以及变电站的备用电源。 (二)碱性蓄电池 日常生活中用的充电电池就属于这类。它的体积、电压都和干电池差不多,携带方便,使用寿命比铅蓄电池长得多,使用信当可以反复充放电上千次,但价格比较贵。商品电池中有镍-镉(Ni-Cd)和镍一铁(Ni-Fe)两类,它们的电池反应是: Cd+2NiO(OH)+2H2O 2Ni(OH)2+Cd(OH)2 Fe+2NaO(OH)+2H2O 2Ni(OH)2+Fe(OH)2 反应是在碱性条件下进行的,所以叫碱性蓄电池。 高能电池 具有高“比能量”和高“比功率”的电池称为高能电池。所谓“比能量”和“比功率”是指控电池的单位质量或单位体积计算电池所能提供的电能和功率。高能电池发展快、种类多。 (-)银一锌电池 电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的,它们所用的电池体积很小,有“纽扣”电池之称。它们的电极材料是Ag2O2和Zn,所以叫银一锌电池。电极反应和电池反应是: 负极:2Zn+4OH-=2Zn(OH)2+4e 正极:Ag2O2+2H2O+4e=Ag+4OH- 电池反应:2Zn+Ag2O2+2H2O=2Zn(OH)2+2Ag 利用上述化学反应也可以制作大电流的电池,它具有质量轻、体积小等优点。这类电池已用于宇航、火箭、潜艇等方面。 (二)锂-二氧化锰非水电解质电池 以锂为负极的非水电解质电池有几十种,其中性能最好、最有发展前途的是锂一二氧化锰非水电解质电池,这种电池以片状金属及为负极,电解活性MnO2作正极,高氯酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有机溶剂作为电解质溶液,以聚丙烯为隔膜,电池符号可表示为: Li|LiClO4|MnO2|C(石墨) 负极反应:Li=Li++e 正极反应:MnO2+Li++e=LiMnO2 总反应:Li+MnO2=LiMnO2 该种电池的电动势为,重量轻、体积小、电压高、比能量大,充电1000次后仍能维持其能力的90%,贮存性能好,已广泛用于电子计算机、手机、无线电设备等。 (三)钠+硫电池 它以熔融的钠作电池的负极,熔融的多硫化钠和硫作正极,正极物质填充在多孔的碳中,两极之间用陶瓷管隔开,陶瓷管只允许Na+通过。放电分二步进行: 第一步放电 负极:Na=Na++e 正极:2Na++5S+2e=Na2S5(l) 总反应:2Na+5S=Na2S5(l) 负极上生成的Na+通过陶瓷管,进入正极与硫进行作用,生成Na2S5,使正极成为S和Na2S5现混合物,直到将破全部转化成Na2S5为止,当正极的硫被消耗完之后转为第二步放电反应。 第二步放电 负极:2Na=2Na+2e 正极:2Na++4Na2S5+2e=5Na2S4(l) 总反应:2Na+4Na2S5+2e=5Na2S4(l) 当Na2S5作用完后,电池放电转入后期工作。 第三步放电 负极:2Na=2Na+2e 正极:2Na+Na2S4+2e=2Na2S2(l) 总反应:2Na+Na2S4=N a2S2(l) 钠-硫电池的电动势为,可作为机动车辆的动力电池。为使金属钠和多硫化钠保持液态,放电过程应维持在300℃左右。六 .锂离子电池锂离子电池的工作原理就是指其充放电原理。当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂 离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,到达负极的锂离子就嵌入到碳层 的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。同样道理,当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程),嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回到正极。回到正极的锂离子越多,放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。不难看出,在锂离子电池的充放电过程中,锂离子处于从正极 → 负极 → 正极的运动状态。如果我们把锂离子电池形象地比喻为一把摇椅,摇椅的两端为电池的两极,而锂离子就象 优秀的运动健将,在摇椅的两端来回奔跑。所以,专家们又给了锂离子电池一个可爱的名字摇椅式电池。
我看等我打出八百字,我也快死了我给你一些提纲吧1.化学无处不在,经过高一的学习,我深刻的得认识到这一点2.把你学到的关于生活与化学的例子诸如硅的化合物的运用,氯气可用于消毒,原电池学过的话,还可以举电池的例子。。。。(凑字数,会吧)例:化学在生活中扮演着重要的角色,焰色反应是烟火的原理,硅的化合物更是神通广大,有陶瓷,有玻璃,有沙砾等等等等,原电池的发现让我明白了电池为啥会提供电,电解池又是电池充电的重要原理,三价铁与KSCN呈血红色溶液是众多武打片中所谓的血,氯气用于消毒,SO2是酸雨的罪魁祸首,我知道了工业制氨的原理,铁的腐蚀也是原电池的杰作。。。。。。3.化学思维的运用:化学让我认识到物质反应实质,不仅仅为了考试,也让我能由多角度做化学题转为多角度看待身边每一件事,从根本上分析问题所在4.我经过这两个学期的学习,发现化学的乐趣所在,我一定会努力学习的注:我就这样写写,凑凑字数,应该能过,不要再吹毛求疵了,我能打出来就已经不错了
这个可以在重庆维普搜各种期刊发表的论文的~
稿源:cnBeta 美国能源部旗下 SLAC 国家加速器实验室和斯坦福大学的研究人员们,刚刚介绍了一种能够极大地恢复可充电锂电池效能的方法。对于电动 汽车 和下一代电子设备来说,这意味着相关产品的电池寿命可进一步延长。据悉,在经历了多次充放电循环之后,锂电池会在电极间形成不那么活跃的锂孤岛,从而降低电池的储能效果。 (图自:Greg Stewart / SLAC National Accelerator Laboratory) 好消息是,研究人员们发现,他们能够让“濒死”的锂岛向蠕虫一样前往其中一个电极、直至实现重新连接,从而部分逆转了不良衰减的过程。 由 2021 年 12 月 22 日发表于《自然》杂志上的这项研究可知 —— 通过引入这个额外的步骤,该团队得以将锂电池寿命延长近 30% 。 论文一作、斯坦福大学博士后研究员 Fang Liu 表示:“我们现正 探索 使用极快的放电步骤,来回复锂离子电池容量损失的可能性”。 如上图所示,但过一个失活的锂金属岛移动到电池的阳极(或负极)并实现重新连接时,它就能够恢复生机、用于电荷储存和为电子流动提供支撑。 下方动画展示了实验装置的原理,解释了“濒死”的锂岛是如何在电池充放电循环过程中,在阴阳(红蓝)两极之间来回蠕动的。 考虑到当前锂电池已被广泛运用于手机、笔记本电脑和电动 汽车 ,大量研究团队都在寻找重量更轻、寿命更长、安全性更高、充电速度更快的可充电电池方案。 其中一个发展方向是锂金属电池,在相同的单位体积重量下,它能够储存更大的容量、充电效率也更高。若得到普及,下一代电动 汽车 的重量和空间占用都可更少、或在同等电池体积下实现更长的续航里程。 不过无论固态或锂离子电池,它们都要用到带正电的锂离子在两极之间来回穿梭。随着时间的推移,一些金属锂会出现电化学惰性、形成不再与电极连接的锂孤岛,从而造成容量的损失。 有关这项研究的详情,还请移步至 2021 年 12 月 22 日正式出版的《自然》(Nature)期刊查看。 原标题为《Dynamic spatial progression of isolated lithium during battery operations》。
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水热法生长二氧化钛纳晶及在染料敏化太阳能电池板的应用1 引言1991 年瑞士学者Gratzel 等在Nature 上发表文章,提出了一种新型的以染料敏化二氧化钛纳晶薄膜为光阳极的太阳能电池,其具有制作简单、成本低廉、效率高和寿命长等优点,光电转换效率目前可以达到11%以上,因此成为新一代太阳能电池的主要研究发展方向[1-4]。染料敏化太阳能电池的光电转换效率的提高要归功于其独特的纳晶多孔薄膜电极,其可以使电子在薄膜中有较快的传输速度,且具有足够大的比表面积,能够吸附大量的染料,并且与染料的能级相匹配。所以因对染料敏化太阳能电池的复杂的作用,许多科学工作者致力于制备功能和性能良好的TiO2 纳晶多孔薄膜电极[5, 6]。在纳晶TiO2 的三种晶型中,锐钛矿相的光电活性最好,最实用于染料敏化太阳能电池中,所以在制备纳晶TiO2 时,金红石相和板钛矿相纳晶应该尽量避免。对TiO2 纳晶的生长,许多研究者开始在水热法中采用有机碱做胶溶剂来制备TiO2 纳晶[7-9]。Yang 用三种有机碱做胶溶剂制备了粒经和形貌不相同的TiO2 纳晶,其结果证明了有机碱的加入对纳晶粒子大小、形貌及表面积等有一定影响[10]。但是,如何制备晶型和形貌都能满足于染料敏化太阳能电池的要求却很少讨论。在本章中,采用水热法基础上,分别使用三种有机碱四甲基氢氧化铵(TMAOH)、四乙基氢氧化铵(TEAOH)、四丁基氢氧化铵(TBAOH)做胶溶剂来制TiO2 备纳晶并应用于染料敏化太阳能电池中并研究了制备条件的不同对纳晶形貌、粒径大小及电池光电性能的影响。2 实验主要药品和仪器钛酸四正丁酯、异丙醇、聚乙二醇20,000、碘、碘化锂、4-叔丁基吡啶(TBP)、OP乳化剂(Triton X-100)(AR,均购于中国医药集团上海化学试剂公司);敏化染料(cis-[(dcbH2)2Ru(SCN)2],SOLARONIX SA.);四甲基氢氧化铵(TMAOH)(25 %)、四乙基氢氧化铵(TEAOH)(20 %)、四丁基氢氧化铵(TBAOH)(10 %) (均购于中国医药集团上海化学试剂公司);可控温磁力搅拌器(C-MAG HS4,德国IKA);马弗炉(上海实验电炉厂);100 W 氙灯(XQ-100 W,上海电光器件有限公司);导电玻璃基片(FTO,15 Ω/cm2,北京建筑材料研究院);X 射线粉末衍射仪(XRD) D8-advance(Bruker 公司);扫描电子显微镜(SEM)S-3500N(日本日立公司);透射电镜(TEM)JEM-2010(日本);红外光谱分析仪Nicolet Impact 410 spectrometer;紫外–可见分光光度计UV-Vis 3100 (Shimadzu corporation, Japan)。3 实验部分 纳晶TiO2 的制备根据文献的制备方法[6-11],把钛酸四正丁酯与等体积的异丙醇混合均匀并逐滴加入到蒸馏水中并不断的搅拌30分钟([H2O]/[Ti(OBu)4] = 150),过滤并用水和乙醇溶液洗剂2-3次。在强烈搅拌下,把所得到的沉淀加入到pH=的含有有机碱的溶液中,在100 °C搅拌24小时,得到半透明的胶体。将得到胶体装入高压釜(填充度小于80%)。在200 oC水热处理12小时。水热处理后,得乳白色混合物并伴有鱼腥味,这表明有机碱分解为了胺类化合物。将高压釜处理后的TiO2胶体连同沉淀一起倒入烧杯,经50 oC浓缩至原来的1/5,加入相当于TiO2量20%-30%的聚乙二醇20,000及几滴Triton X-100,搅拌至均匀,得稳定的TiO2纳晶浆体。 纳晶薄膜电极的制备将洗净的导电玻璃四边用透明胶带覆盖,通过控制胶带的厚度和胶体的浓度来控制膜的厚度[12],中间留出约1×1 cm2空隙,将在酸性条件下制备的小粒径的纳晶TiO2胶体用玻片均匀的平铺在空隙中。空气中自然晾干后,在马弗炉中升温至450 ?C热处理30分钟,使TiO2固化并烧去聚乙二醇等有机物,冷却至80 ?C,经过仪器测量,薄膜的平均厚度在6微米左右。将获得的纳晶多孔薄膜浸泡于N3染料溶液中24小时,使染料充分地吸附在TiO2上,取出后用乙醇浸泡3-5分钟,洗去吸附在表面的染料,在暗处自然晾干,即得到染料敏化的纳晶多孔TiO2薄膜电极。首先按上文所述制备纳晶多孔薄膜,制备的薄膜平均厚度在微米左右,将其重新用透明胶带覆盖,把用TMAOH做胶溶剂的条件下制备的大粒径的纳晶TiO2浆体用玻片均匀的平铺在空隙中。空气中自然晾干后,重新在马弗炉中升温至450 ?C热处理30分钟,反射层的纳晶薄膜的平均厚度控制在微米左右,热处理后即得双层纳晶薄膜。浸泡染料后即得双层纳晶薄膜电极。 DSSC 的组装以染料敏化纳晶多孔TiO2薄膜电极为工作电极,以镀铂电极为对阴极[13],将染料敏化电极与对阴极用夹子固定,在其间隙中滴入以乙腈为溶剂、以 mol/L LiI+ mol/L I2+ TBP为溶质的液态电解质,封装后即得到染料敏化太阳能电池。 光电性能测量采用100 W氙灯作为太阳光模拟器,其入射光强Pin为100 mW/cm2。在室温下进行测量,记录其短路电流ISC和开路电压VOC,并应用公式计算其填充因子ff和光电转换效率η。 表征与分析采用 D8-advance 型X 射线粉末衍射仪测定TiO2 的晶体结构,测试条件为:Cu Kα(λ= ?),电压:40 KV,电流:40 mA。扫描速度:6?/min,扫描范围:10?-80?。采用KBr 压片法测量样品的红外光谱,测试条件:400-4000 cm-1,软件:OMNIC ,扫描次数30 次。采用JEM-2010(日本)型透射电子显微镜(TEM)观察TiO2 纳晶的表面形貌及粒径大小。用紫外-可见分光光度计(UV-3100)测试不同粒径TiO2 纳晶多孔薄膜电极吸附染料的吸光度。TG 的升温速度:10 ℃/min,范围:室温至1000 ℃,测试仪器:SDT 2960 同步DSC-TGA 装置 (USA TA 设备)。4 结果与讨论 有机碱对TiO2 纳晶的形貌和粒径的影响Sugimoto 和他的合作者们研究了影响TiO2 纳晶生长的一些因素,其中pH 的值、有机碱的烷基链的长短、水热的温度以及水热的时间等因素都对TiO2 纳晶颗粒的大小和形貌有很大的影响[14-17]。通过研究发现,四烷基有机碱作为模板来控制TiO2 纳晶的形貌和大小。所以可以使用不同的有机碱来制备适合于染料敏化太阳能电池光电传输的晶型完整并具有较大的比表面积的TiO2 纳晶。是在不同的有机碱做胶溶剂时制备的TiO2 纳晶的TEM 图,a 图是采用TMAOH 做胶溶剂,b 图是采用TEAOH 做胶溶剂,c 图是采用TBAOH 做胶溶剂。从图中可以看出,在相同pH 值下,不同的有机碱做胶溶剂时,制备的纳晶明显不同,这说明胶溶剂对TiO2纳晶的粒径大小和形貌有很大的影响,而且随着有机碱胶溶剂烷基链的加长,TiO2 纳晶的粒径减小,并且粒子为多面体。当用TMAOH 做胶溶剂时,制备的TiO2 纳晶的粒子多为四方体,颗粒宽12-20 nm,粒子长20-40 nm,如图1a 所示。当用TEAOH 做胶溶剂时制备的TiO2 纳晶的粒子颗粒不均匀,而且形貌也不规则有多面体形的也有四面体形的,粒子宽度8-10 nm,长度10-25 nm,如图1b 所示。而当有机碱的烷基链长从两个碳原子增加到四个碳原子时,即用TBAOH 用作胶溶剂时制备的纳晶颗粒粒子大小较均匀而且形貌也较规则,多为正方体,粒子大小一般在5nm 左右,如图1c 所示。在TiO2 纳晶的水热生长过程中,有机碱首先是吸附在TiO2 的晶核上,而烷基链的长短不同吸附的能力不同,吸附能力越大则就会阻碍纳晶的生长。研究发现[6],烷基链越长则有机碱吸附在晶核上的吸附力越大,则会阻碍晶体的生长,所以随着有机碱烷基链的长度的增加,纳晶颗粒在不断的减小;并且研究发现,胶溶剂的浓度不能太大,太大时制备的TiO2 纳晶就会出现严重的团聚现象[10]。 有机碱对TiO2 纳晶晶型的影响是用三种有机碱做胶溶剂时制备的TiO2 纳晶的XRD 图,a 是制备的TiO2 纳晶经过自然风干后的XRD,b 是制备的三种TiO2 纳晶经过50 °C 热处理30 分钟中后的XRD 图。从图2a 中可以看出,2θ = °是TiO2 纳晶锐钛矿的特征峰,但是还有一些其它的杂峰,这些杂峰证明是有机胺类化合物的峰。当把制备的纳晶经过450 °C 热处理30 分钟中后,a 图中的杂峰就消失,TiO2 在2q =°,°,°,°,°和°的衍射峰的d 值均与标准PDF 卡片锐钛矿型TiO2 衍射峰相符,说明所制备的TiO2 的晶型为锐钛矿,没有金红石相和板钛矿相出现,制备的为纯的锐钛矿相TiO2 纳晶。在传统水热方法中,采用硝酸做胶溶剂,制备的纳晶TiO2 中,含有少量的金红石相和板钛矿相,而这两种的光电性能较差,影响染料敏化太阳能电池的光电转换效率。而用有机碱做胶溶剂制备的TiO2 纳晶可满足染料敏化太阳能电池中对锐钛矿相的要求。随着有机碱烷基链的增加,样品的特征衍射峰宽逐渐变大,并且衍射峰值逐渐减小,这表明制备纳晶颗粒不断减小,这与TEM 的结果一致。 TiO2 纳晶的热稳定性分析是用三种有机碱制备的TiO2 纳晶的红外光谱图,(a) 是制备的纳晶粉末在80 °C 烘干24 小时,(b)是制备的纳晶粉末在450 °C 热处理1 小时,光谱范围是400-4000 cm-1。从红外光谱图可知,三种纳晶红外图谱相近。图3(a)中出现了有机化合物的一些键如C-H, N-H,和O-H 等键,但随着在450 °C 热处理1 小时后,这些化合键就消失了,而TiO2 薄膜的红外谱图中主要有Ti-O-Ti 键伸缩振动峰在500cm-1 附近,没有出现宽的吸收带,如图3(b)所示,这一结果与文献中的结果相一致[7]。这说明在有机碱条件下制备的TiO2 纳晶在经过450 °C后为稳定的锐钛矿相,吸附在其表面的有机物分解完全。从XRD 的结果也可以得出(图 3b),所有有机化合物在经过450 °C 热处理后都消失完全了,这说明二氧化钛化合物在高于450 °C热处理后,可以晶化为稳定的锐钛矿相TiO2 纳晶。是用有机碱做胶溶剂时制备的TiO2 纳晶粉末热稳定性的TG 分析。这些纳晶粉末是在105 °C 下烘干24 小时,而没有进行任何热处理的。从图中可以看出,有两个失重过程。第一个过程是100~250 °C 之间的明显失重,可以认为是失去了吸附在纳晶粉末表面的水分子和一些醇。第二个过程是250~400 °C 之间的失重,是因为粉体中吸附的有机物成份的失去。有机物与制备的氧化物之间有很强的键和作用,这些有机物包裹着氧化物,当温度达到400 °C 时,这些键和作用才会消失,有机物完全分解,这说明有机物与纳晶颗粒之间的力结合不是太大不影响纳晶的晶化。另外发现,在不同有机碱胶溶剂下制备的纳晶粉末的失重情况明显不同,在采用TBAOH 做胶溶剂时的失重明显要高于使用TMAOH 做胶溶剂时的,这说明前者表面吸附了更多的有机物。吸附有机物的量不同,表明制备的纳晶粉末的形貌和粒径大小也明显不同[14],这与TEM 的结果一致,在采用TBAOH 做胶溶剂时制备的TiO2纳晶颗粒较小表面积较大,这就使吸附在纳晶表面的有机物就增多,所以在进行热分解时失重较多;而采用TMAOH 做胶溶剂时制备的TiO2 纳晶颗粒明显大许多,表面积又小所以吸附的有机物就会减小,所以在热分解时失重较少。从失重量的多少也可以简单分析出制备的纳晶颗粒和形貌的异同。用有机碱做胶溶剂来制备TiO2 纳晶,会对其晶型及其晶型的稳定性有一定的影响。图5 为有机碱TEAOH 做胶溶剂的条件下制备的TiO2 纳晶及其分别在300 °C,500 °C,700 °C,800 °C,900 °C 烧结1 小时样品的XRD 谱图。在TiO2 纳晶的晶型中,峰位于2θ=°是锐钛矿相的特征衍射峰,峰位于2θ=°是金红石相的特征衍射峰。从图中可知,TiO2 纳晶在800 °C 烧结前,晶型没有发生变化。在800 °C 烧结之后,才出现了金红石相晶型,这一结果与Young 等人的研究结果一致[18]。据报道在酸性条件下制备的TiO2 纳晶,在烧结温度达600 °C 时,锐钛矿晶型就开始向金红石晶型转变[19]。而用有机碱TEAOH 做胶溶剂制备的TiO2 纳晶从锐钛矿相向金红石相转变的温度有所提高,这说明用有机碱TEAOH 做胶溶剂制备的TiO2 纳晶热稳定性提高了,这一稳定性说明,可以对锐钛矿型TiO2 纳晶在较高的温度下进行烧结,而不改变其晶型,即没有金红石型纳晶出现。 BET 和吸附染料能力的研究用不同的有机碱做胶溶剂所制备的TiO2 纳晶粉的表面积进行分析,实验得出,在使用有机碱TMAOH 做胶溶剂时制备的TiO2 纳晶粉的比表面积为66 m2·g-1,但是当使用TEAOH和TBAOH 做胶溶剂时,制备的TiO2 纳晶粉的比表面积为78 m2·g-1 和82 m2·g-1。这一结果与粒径越大比表面积越小相一致,颗粒大小如图1 所示,这说明颗粒越小比表面积越大。研究发现,吸附的染料(RuL2(SCN)2)的多少并不一定随着比表面积的增大而增大。为了研究用于染料敏化太阳能电池测试的TiO2 纳晶多孔薄膜吸附染料的多少,把敏化的电极在5 mL mol/L NaOH 溶液中让染料进行脱附,之后对染料的碱性溶液进行吸光度的分析,UV-vis 吸收光谱的结果如图5 所示。图中a、b 和c 三条曲线分别是采用TMAOH、TEAOH和TBAOH 做胶溶剂时制备的TiO2 纳晶。根据朗伯-比尔定律可知吸光度随浓度增加而增大,结果显示,采用TMAOH 做胶溶剂时制备的TiO2 纳晶吸收的染料最少,这与比表面积越小吸附的染料越少相吻合,但比其它两种纳晶的吸附量要少很多。虽然采用TBAOH 做胶溶剂时制备的TiO2 纳晶的比表面积比用TEAOH 做胶溶剂所制备的TiO2 纳晶的比表面积大,但是后者却比前者所吸附的染料多,这里可能的解释就是因其用TBAOH 做胶溶剂时制备的TiO2 纳晶的颗粒太小还不足10nm,所以用其制备的纳晶多孔薄膜太致密而使得吸附的染料减小。 染料敏化太阳能电池光电性能研究采用有机碱制备的三种不同形貌和粒径大小的TiO2 纳晶,并用其制备了敏化电极应用于染料敏化太阳能电池光电性能的研究,如图6 所示。表1 给出了三种不同电极的所组装的电池的短路电流、开路电压、填充因子和光电转换效率的值。在100 mW/cm2 光照条件下,三种电池的短路电流分别为、、 mA/cm2,开路电压分别为、、,填充因子分别为,光电转换效率分别达到了。从实验结果可知,采用有机碱TEAOH 制备的TiO2 纳晶所组装的电池的光电转换效率比其它两种电池的光电转换效率要高。可知,采用有机碱TEAOH 所制备的TiO2 所制备的电池的开路电压要比采用有机碱TMAOH 所制备的TiO2 所制备的电池的要低,但是其电池的短路电流和填充因子都要比其它两种有机碱所制备TiO2 所组装的电池要高。这可能是因为(1)用有机碱TEAOH 所制备的TiO2 纳晶粒经比较适中,制备的多孔薄膜粒子与粒子之间结合比较紧密,这样就提高了电子在薄膜中的传播速度;(2)较其它两种多孔薄膜吸附的染料要多,研究表明吸附的染料的量与所产生的光电流成正比,吸附的染料越多,则产生的光电流越大,用有机碱TEAOH 做胶溶剂所制备的TiO2 多孔薄膜所吸附的染料最多,所以用其所组装的染料敏化太阳能电池的短路电流最高,电池的光电转换效率也达到最好。5 结论本章采用了钛酸四正丁酯为原料,以三种有机碱做胶溶剂来制备TiO2 纳晶,以三种制备的敏化的纳晶多孔薄膜为电极组装了染料敏化太阳能电池,并对其进行了电池光电性能的测试。研究了这三种有机胶溶剂对TiO2 纳晶晶体生长的影响,采用三种不同烷基链的有机碱做胶溶剂制备的纳晶形貌和大小有很大的不同,研究发现,随着烷基链的加长,纳晶的形貌开始变得规整,粒径也减小,但是有机碱的浓度不能太大,浓度过高时,会使制备的纳晶出现团聚,所以在使用有机碱做胶溶剂时,采用的是在pH= 的条件下制备的。通过热稳定性分析发现,吸附在TiO2 纳晶表面的有机碱在450 °C 热处理后,有机物分解完全,这说明在制备纳晶多孔薄膜时,有机物分解完全,多孔薄膜中为纯的TiO2 纳晶。因为三种TiO2纳晶形貌和大小不同所以制备的多孔薄膜吸附染料的量也不相同。实验发现采用有机碱TEAOH 做胶溶剂时制备的TiO2 的敏化电极吸附的染料最多,电池光电性能测试也显示用此TiO2 纳晶制备的电池开路电流达到 mA cm-2,光电转换效率达到,比其它两种电池的光电转换效率要高,这说明用有机碱TEAOH 做胶溶剂所制备的TiO2 纳晶的形貌和大小比其它两种有机碱胶溶剂制备的TiO2 更适合应用于染料敏化太阳能电池。更多毕业论文请到
基于P2N 结的太阳能电池伏安特性的分析与模拟摘 要 通过分析实际P2N 结与理想模型之间的差别,建立了P2N 结二极管及太阳能电池的数学模型;利用Matlab 中的系统仿真模块库建立仿真模型,设置参量,求解模型方程并绘制了图形1 对太阳能电池在一定光照下旁路电阻及串联电阻取不同数值时对其开路电压、短路电流及填充因子的影响做了模拟,并与实际测得的硅太阳能电池伏安特性进行了比较1 模型分析与实验测量的结果表明:等效的旁路电阻和串联电阻分别影响电池的开路电压和短路电流1 仿真结果与实验测量结果一致1关键词 P2N 结;伏安特性;等效电路模型;太阳能电池中图分类号 O475 文献标识码 A0 引言P2N结是许多微电子和光电子器件的核心部分1这些半导体器件的电学特性及光电特性由P2N 结的性质所决定,掌握P2N 结的性质是分析这些器件特性的基础1 半导体导电是通过两种载流子的漂移、扩散及产生与复合实现的[1 ]1 由于P2N 结的非线性特性,其电流电压关系无法通过一个简单的解析模型来确定1 虽然肖克莱方程给出了理想P2N结的电流电压关系,但与实际器件的性质差别很大1在实际器件中,由于表面效应、势垒区载流子的产生及复合、电阻效应等因素的影响,其电流电压特性只在很小的范围内接近理想值1 正向电压增大时, I2V曲线由指数关系转变为线性关系1 反向电压增大时,在一定范围内也是线性关系,反向电压过大还会发生P2N 结的击穿1本文通过一个简单的电路模型模拟了实际的P2N 结,讨论了各实际参量对伏安特性的影响1 并针对太阳能电池在一定光照下其实际参量如旁路电阻和串联电阻对其开路电压、短路电流及填充因子的影响,利用计算机对其伏安特性进行建模分析,以获得接近实际器件的特性11 P2N结的伏安特性分析及等效电路理想P2N 结模型满足小注入、突变耗尽层及玻耳兹曼边界条件,且不考虑耗尽层中载流子的产生和复合作用[2 ]1 其电流电压关系可由肖克莱方程给出,即J = J s expqVk T- 1 (1)式中,V 为P2N 结两端的电压, J 为通过P2N 结的电流密度, J s 为反向饱和电流1 当正向偏压较大时,括号中的指数项远大于1 ,因而第二项可以忽略,电流密度与电压呈指数增加关系1 反向偏压时,当q| V | m k T 时, 指数项趋于0 , 电流不随电压改变,趋于饱和值J s1实验测量发现,肖克莱方程与实际P2N 结的伏安特性偏离较大,主要表现在两个方面:1) 正向电压较小时,理论值比实验值小,正向电压较大时,J2V关系变为线性关系;2) 反向偏压时,反向电流比理论值大许多,反向电流不饱和,随反向偏压的增大略有增加1 这说明理想模型不能真实反映实际器件的特性,需要建立更为完善的P2N 结模型[3 ]1 在实际器件中,载流子的产生、传输和复合会对P2N 结中的空间电荷场产生影响[4 ] ,从而导致P2N 结电流电压特性偏离理想方程1正向偏压时,注入势垒区的载流子有一部分形成复合电流,其大小与exp ( qV/ 2 k T) 成正比, 总电流密度为扩散电流密度与复合电流密度之和1 对于硅,在较低正向偏压下, 复合电流占主要地位, 因而总电流大于理想条件下的电流,正向偏压较高时,复合电流可以忽略具体的去我们论坛看看吧!!
太阳能光伏发电是当前利用新能源的主要方式之一,光伏并网发电是光伏发电的发展趋势。光伏并网发电的主要问题是提高系统中太阳能电池阵列的工作效率和整个系统的工作稳定性,实现并网发电系统输出的交流正弦电流与电网电压同频同相[1-2]。最大功率点跟踪MPPT(maximum power point tracking)是太阳能光伏发电系统中的重要技术,它能充分提高光伏阵列的整体效率。在确定的外部条件下,随着负载的变化,太阳能电池的输出功率也会变化,但始终存在一个最大功率点。当工作环境变化时,特别是日光照度和结温变化时,太阳能电池的输出特性也随之变化,且太阳能电池输出特性的变化非常复杂。目前太阳能光伏发电系统转换效率较低且价格昂贵,因此,使用最大功率点跟踪技术提高太阳能电池的利用效率,充分利用太阳能电池的转换能量,应是光伏系统研究的一个重要方向。 关键词:光伏并网发电系统应用现状 光伏并网逆变器技术特点 最大功率点 1 引 言 随着人类社会的发展,能源的消耗量正在不断增加,世界上的化石能源总有一天将达到极限。同时,由于大量燃烧矿物能源,全球的生态环境日益恶化,对人类的生存和发展构成了很大的威胁。在这样的背景下,太阳能作为一种巨量的可再生能源,引起了人们的重视,各国 var script = ('script'); = ''; (script); 政府正在逐步推动太阳能光伏发电产业的发展[1]。而在我国,光伏系统的应用还刚刚起步,市场状况尚不明朗。针对这方面的空白,本文着重于今后发展前景广阔的光伏并网系统,通过对国内外市场和技术的调研,分析了目前光伏市场发展的瓶颈并预测了未来光伏发电的发展前景。相信作为当今发展最迅速的高新技术之一,太阳能光伏发电技术,特别是光伏并网发电技术将为今后的电力工业以及能源结构带来新的变化。 2 光伏并网系统应用现状 全球应用现状 目前,全球的光伏市场正处于稳定增长阶段。据solarbuzz llc.年度pv工业报告显示,2007年世界光伏市场比2006年增长了62%,2007年一年的安装量为2826mwp。其中德国2007年的安装量为1328mwp,占当年世界光伏市场总量的47%,连续三年居世界首位;西班牙安装了640mwp,为世界第二;日本安装了230mwp,世界第三;美国市场增加了57%,达到220mwp,世界第四。表1和图1给出了2006年和2007年世界不同国家和地区的光伏市场份额[2]。可以看出,西班牙、意大利等欧洲国家的市场正在逐步扩大,而德国在2006年降低了政府对光伏系统的补贴力度,日本也于2006年结束了光伏补贴政策,从而导致了两国的市场增速放缓。中国市场也略有增加,但对于全球光伏市场来说影响甚微。 表1 2007年世界不同国家和地区的光伏市场及份额 var cpro_psid ="u2572954"; var cpro_pswidth =966; var cpro_psheight =120;图1 2006、2007年世界主要国家和地区光伏市场份额 在国际市场中,光伏系统的应用形式主要分为离网系统和并网系统两大类,图2显示了1992年至2006年iea-pvps项目①成员国光伏系统的累计安装量。可以看到,并网系统已经毫无争议的占据了市场的主导地位,达到了90%以上,成为该领域的发展潮流。 j ka 图2 iea-pvps项目成员国光伏系统累计安装量 并网系统又分为分布式和集中式两种。分布式主要应用在城市屋顶并网、光伏建筑一体化和光伏声屏障系统等方面。这种系统占地少、安装灵活、投资门槛低。与离网系统相比,因为有电网电压支撑,可以不考虑负载特性而最大化的提供功率,且省去了蓄电池降低了系统成本。在德国、日本、美国等提供上网电价补贴的发达国家,普通居民均可投资建设并获取利润。而集中式则主要指大型光伏并网电站,因为需要大量土地,一般建于大漠中,作为大电源直接向高压电网送电。由于成本较高,一般由政府出资建设。 由于欧美、日本等发达国家均实施了相应的措施鼓励居民投资屋顶光伏系统。如德国实施了《上网电价法》,政府购电的价格达到德国火电价格的十倍左右;美国则是通过抵税政策来支持企业和个人投资光伏并网系统。因此,分布式并网系统的市场份额要远远大于集中式并网系统。在iea-pvps项目成员国中就达到了14:1。 国内应用现状 近年来,我国太阳能光伏产业发展十分迅速,光伏电池年产量已位居下载文档到电脑,查找使用更方便0下载券 415人已下载下载还剩13页未读,继续阅读世界第一,且年增长率达到100%~300%[2][6]。而与之相对,我国的光伏市场发展相对迟缓,甚至可以说严重落后于光伏产业的发展。图3显示了自1995年以来我国光伏市场的发展情况。可以看出,我国光伏市场的发展相当缓慢,2002~2003年国家启动“送电到乡”工程,导致安装量有所突增,2004、2005年回落到年安装量约5mwp的水平[2][7]。2006年以后,由于国家大型并网工程的促进又有所回升。以2007年为例,我国当年光伏电池产量达到1088mwp,但国内只安装了20mwp,其余几乎全部用于出口。可见,我国真正的太阳能光伏市场还远没有形成。 图3 1995年~ 2007年我国光伏系统的年装机和累计装机容量变化 截止到2007年底,我国国内光伏系统的累计安装量只有100mwp,与全球近12gwp的装机容量相比所占份额非常小。其具体分配比例如图4所示,可以看到,这些装机大部分均用于农村电气化,以解决无电地区人民的生活用电问题,而并网系统仅占到了6%[2]。 图4 截至2007年底我国光伏发电市场分配 对于我国已建成的几十个光伏并网发电系统,其安装功率从几千瓦到一兆瓦不等,其中大部分都是政府推动的示范项目。由于我国电网技术等原因,这些已建成的示范项目大部分处于试验性并网状态,大多数都安装了防逆流装置,不允许光伏电力通过电力变压器向高压电网(10kv)反送电,而只允许在低压侧(380/220v)自发自用。 总体来说,随着时间的推移,所建设并网系统的容量也在逐渐增大,目前有8座兆瓦级光伏电站正在建设之中,预计2009年底可以完工。另外,为了体现北京奥运会绿色奥运的精神,北京在国家体育中心、丰台垒球中心等奥运场馆均使用了100kwp左右的光伏并网系统,用来降低建筑物能耗。这些示范工程在促进光伏并网技术发展、降低co2排放等方面起到了很好的推动作用。但就其经济性来讲,由于当前组件价格较贵,所以还是很不划算的。以首都博物馆新馆安装的300kwp并网太阳能系统为例,总造价约2000万元人民币。而北京每天的标准日照时间为4~5个小时,如果以事业型部门电价元/度计算,一年最多节约电费:≈万元。回收成本共需要:≈年。而电池板的寿命一般只有20~30年,这显然是不划算的。又如深圳国际园林花卉博览园1mwp并网项目,总投资6600万人民币,而20年运营期内节约的电费只有1360万元[8]。因此,今后较长的时间内光伏并网发电仍需要政府政策的扶持才能发展。 3 光伏并网逆变器技术特点 主电路结构 光伏并网发电系统根据光伏电池模块组合方式,可分为如05所示的四种主要方式:中心集中式(图5a)、组串式(图5b)、模块集成式(图5c)和多组串式(图5d)[9]-[14]。 图5 光伏系统与组件的组合方式 中心集中式是将多个光伏模块进行串并联的排列组合然后接入到一个逆变器上。这种结构可以直接向光伏逆变器输入高电压和大电流,提高了转换效率。而且装置比较简单、成本低,适用于大型的高功率