新能源材料知识点.doc

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1、1. 能源按形成方式不同分为一次能源和二次能源； 按循环方式不同分为可再生能源和不行再生能源； 按使用性质的不同分为含能体能源和过程能源； 按环境保护的要求分为清洁能源和非清洁能源； 按现阶段的成熟程度分为常规能源和能源。2. 能源：相对于常规能源而言，以承受技术和材料而获得，在技术根底上系统的开发利用的能源。3. 金属氢化物镍电池的工作原理金属氢化物镍电池的正极活性物质承受氢氧化镍，负极活性物质为储氢合金，电解 液 为 碱 性 水 溶 液 ， 其 基 本 电 极 反 应 为 ：M 为储氢合金，MH 为储有氢的储氢合金。电池的充放电过程可以看作是氢原子或质子从一个电极移到另一个电极的往复 过程

2、。在充电过程中，通过电解水在电极外表上生成的氢不是以气态分子氢形式逸出，而是电解水生成的原子氢直接被储氢合金吸取，并向储氢合金内部集中， 进入并占据合金的晶格间隙，形成金属氢化物。在充电后期正极有氧气产生并析出，氧透过隔膜到达负极区，与负极进展复合反响生成水。4. 能源：太阳能、氢能、核能、生物质能、化学能源、风能、地热能、海洋能、可燃冰。5. 储氢合金电极材料的主要特征：（1） 储氢合金的可逆储氢容量较高，平台压力适中，对氢的阳极氧化具有良好的电催化性能（2） 在氢的阳极氧化电位范围内，储氢合金具有较强的抗氧化性能（3） 在强碱性电解质溶液中，储氢合金组分的化学状态相对稳定（4） 在反复充放

3、电循环过程中，储氢合金的抗粉化性能优良（5） 储氢合金具有良好的电和热的传导性（6） 合金的本钱相对低廉6. 目前争辩的储氢合金负极材料主要有 AB 型稀土镍系储氢合金、AB52型 Laves相合金、A B 型镁基储氢合金以及 V 基固溶体型合金等类型。27. 影响 AB 型储氢合金电极材料性能的因素：1合金的化学成分与电极性能52合金的外表改善处理与电极性能(3)合金的组织构造与电极性能8. 锂离子电池的工作原理？答：充电过程中，锂离子从正极材料中脱出，通过电解质集中到负极，并嵌入负极晶格中，同时得到由外电路从正极流入的电子，放电过程则与之相反。正负极材料一般均为嵌入化合物，在这些化合物的晶

4、体构造中存在着可供锂离子占据的空位。空位组成 1 维 2 维或 3 维的离子运输通道。例如 LiCoO2 和石墨为具有 2 维通道的层状构造的典型嵌入化合物，分别以这两种材料为正负极活性材料组成锂离子电池电极反响为：9. 影响高密度球形 NiOH 电化学性能的因素:2（1） 化学组成的影响（2） 粒径与粒径分布的影响（3） 外表状态的影响（4） 微晶晶粒尺寸及缺陷的影响10. 锂离子电池特点：1工作电压高2能量密度高3能量转换效率高4自放电率小5循环寿命长6具有高倍率充放电性7无任何记忆效应，可随时充放电8不含重金属及有毒物质，无环境污染， 是真正的绿色能源11. 一次电池：只能进展一次放电的

5、电池，不能进展充放电而再利用。12. 二次电池：可以进展屡次充放电而可以屡次使用的电池。13. 锂离子电池负极材料选择要求：（1） 锂离子在负极基体中的插入氧化复原电位尽可能低，接近金属锂的电位， 从而使电池的输出电压高（2） 在基体中大量的锂能够发生可逆插入和脱插以得到高容量密度，即可逆的x 值尽可能大（3） 在整个插入/脱插过程中，锂的插入脱插应可逆且主体构造没有或很少发生变化，这样可确保良好的循环性能（4） 氧化复原电位随 x 变化应当尽可能少，这样电池的电压不会发生很大变化， 可保持平稳的充电和放电（5） 插入化合物应有较好的电子电导率和离子电导率，这样可以削减极化并能进展大电流充放电

6、（6） 主体材料具有良好的外表构造，能够与液体电解质形成良好的 SEI 膜（7） 插入化合物在整个电压范围内具有良好的化学稳定性，在形成 SEI 膜后不与电解质等发生反响（8） 锂离子在主体材料中具有较大的集中系数，便于快速充放电（9） 主体材料应廉价，对环境无污染。14.锂离子正极材料选择要求：（1） 锂离子在嵌入化合物中应具有较高的氧化复原电位，从而使电池的输出电压较高（2） 在嵌入化合物中大量的锂能够发生可逆嵌入和脱嵌以得到高容量（3） 在整个插入/脱插过程中，锂的插入脱插应可逆且主体构造没有或很少发生变化，这样可确保良好的循环性能（4） 氧化复原电位随 x 变化应当尽可能少，这样电池的

7、电压不会发生很大变化， 可保持平稳的充电和放电（5） 插入化合物应有较好的电子电导率和离子电导率，这样可以削减极化并能进展大电流充放电（6） 插入化合物在整个电压范围内具有良好的化学稳定性，在形成 SEI 膜后不与电解质等发生反响（7） 锂离子在电极材料中具有较大的集中系数，便于快速充放电（8） 主体材料应廉价，对环境无污染。15.二次锂电池电解质材料应具备的性能：（1） 锂离子电导率高（2） 电化学稳定性高，在较宽的电位范围内保持稳定（3） 与电极的兼容性好，在负极上能有效的形成稳定的 SEI 膜，在正极上在高电位条件下有足够的抗氧化分解力量（4） 与电极接触良好，对于液体电解质而言，应能充

8、分浸润电极（5） 低温性能良好，在较低的温度范围内能保持较高的电导率和较低的粘度， 以便在充放电过程中保持良好的电极外表浸润性（6） 宽的液态范围（7） 热稳定性好，在较宽的温度范围内不发生热分解（8） 蒸汽压低，在使用温度范围内不发生挥觉察象（9） 化学稳定性好，在电池长期循环和储藏过程中，自身不发生化学反响，也不与正极、负极、集流体、黏结剂、导电剂、隔膜、包装材料、密封剂等材料发生化学反响（10） 无毒，无污染，使用安全，最好能生物降解（11） 制备简洁，本钱低。16. 电解质材料的分类：1非水有机液体电解质2聚合物电解质3无机固体电解质17. 燃料电池：是一种在等温下直接将储存在燃料和氧

9、化剂中的化学能高效而又环境友好的转化为电能的发电装置18. 质子交换膜型燃料电池的原理和特点原理：质子交换膜型燃料电池PEMFC以全氟磺酸型固体聚合物为电解质，以Pt/C 或 Pt-Ru/C 为电催化剂，以氢或净化重整气为燃料，以空气或纯氧为氧化剂，并以带有气体流淌通道的石墨或外表改性金属板为双极板。PEMFC 中的电极反响雷同于其他酸性电解质燃料电池。阳极催化层中的氢气在催化剂作用下发生电极反响。产生的电子经外电路到达阴极，氢离子经电解质膜到达阴极。氧气下氢离子及电子在阴极发生反响生成水。生成的水不稀释电解质，而是通过电极随反响尾气排出。构成 PEMFC 电池的关键材料与部件为电催化剂、电极

10、、质子交换膜、双极板材料及其流场设计。特点：PEMFC 除具有燃料电池一般特点如能量转化效率高、环境友好等外， 还具有可在室温下快速启动、无电解液流失、水易排出、寿命长、比功率与能量高等突出特点。19.93 页熔融碳酸盐燃料电池的工作原理。答：构成 MCFC 的关键材料与部件为阳极、阴极、隔膜和集流板或双极板。电极反响：由电极反响可知 MCFC 电池的导电离子为 CO 2-，此电池与其他类型燃料电池的区3别是，在阴极CO 为反响物，在阳极CO 为产物，因此，电池工作过程中CO 在循222环。为确保电池稳定连续工作，必需使阳极产生的 CO 返回到阴极，一般做法是：2将阳极室排出的尾气燃烧，消退其

11、中的氢和一氧化碳，经分别除水，再将CO 返2回到阴极。20.(101-102 页固体氧化物燃料电池的工作原理。固体氧化物燃料电池SOFC以固体氧化物作为电解质。这种氧化物在较高温度下具有传递 O2-的力量，在电池中起传递 O2-和分别空气、燃料的作用。在阴极空气电极上，氧分子得到电子，被复原成氧离子，即O +4e2O2-。氧离子在电池2两侧氧浓度差驱动力的作用下，通过电解质中的氧空位定向跃迁，迁移到阳极燃料电极上与燃料进展氧化反响，即 2O2-+2H 2H O+4e 或 4O2-+CH 2H O+CO +8e22电池总反响：2H +O 2H O 或 CH +2O 2H O+CO42222242

12、2221.燃料电池按电解质的不同分类：碱性氢氧燃料电池、磷酸型燃料电池、质子交换膜型燃料电池、熔融碳酸盐型燃料电池、固体氧化物燃料电池22 太阳能电池依据所用材料的不同可分为 硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、有机半导体太阳能电池及纳米晶太阳能电池等类型太阳能电池按结的构成可分为同质结太阳能电池、异质结太阳能电池、肖特基结太阳能电池、液结太阳能电池太阳能电池按结晶状态可分为 单晶、多晶、薄膜、绒面和非晶态等太阳能电池23 太阳能电池的特点：（1） 太阳能无公害，是一种取之不尽用之不竭的清洁能源（2） 有太阳的地便利可发电，因此使用便利（3） 构造简洁，无可动局部、无机械磨损，因此使用寿命

13、较长（4） 太阳能电池能直接将光能转换成电能，不会产生废气、有害物质等，发电时无噪声，治理和维护简便（5） 太阳能电池的发电随入射光、季节、天气、时刻等的变化而变化，夜间不能发电（6） 太阳光强的变化对于太阳能电池的输出电压影响较小，也就是说其输出电压比较平稳，很适合蓄电池的充电（7） 所产生的电是直流电，并且无蓄电功能，要有充电的蓄电池相协作（8） 发电本钱较高24. 太阳能电池的工作原理:首先，材料吸取光子后，产生电子-空穴对；然后，电性相反的光生载流子被半导体中 p-n 结所产生的静电场分开；最终。光生载流子被太阳能电池的两极所收集，并在电路中产生电流，从而获得电能。25 硅太阳能电池可

14、分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池单晶硅材料分为四级：冶金级硅、半导体级硅、太阳能级硅、单晶硅棒。26 硅太阳能电池制造工艺：1硅片切割2硅片的外表制备3制绒4集中制结5去背结、边缘刻蚀6丝网印刷上下电极7沉积减反射层8 共烧形成金属接触9电池片测试27 非晶硅太阳能电池的特点（1） 非晶硅具有较高的光吸取系数（2） 非晶硅的禁带宽度比单晶硅大（3） 材料和制造工艺本钱低（4） 易于形成大规模生产力量28 简述 LED 发光原理：其根本工作机理是一个光电转换过程，由于电流注入产生的少数载流子是不稳定的，对于 P-N 结系统，注入价带中的非平衡空穴要与导带中

15、的电子复合，其中多余的能量将以光的形式向外辐射，这就是 LED 发光的根本原理。29LED 光源特点：1工作寿命长2耗电低3响应时间快4体积小、质量轻、耐冲击5易于调光、调色，可控性大6绿色、环保30 合成白光 LED 光源的三基色为红光、绿光和蓝光31 称为半导体发光材料的条件有哪些：（1） 半导体带隙宽度与可见光和紫外光光子能量相匹配（2） 只有直接带隙半导体才有较高的辐射复合概率（3） 要求有好的晶体完整性、可以用合金方法调整带隙、有可用的 P 型和 N 型材料以及可以制备能带外形预先设计的异质构造和量子阱构造。32 实现半导体照明有哪些方法:答：(1)承受蓝色LED 激光黄光荧光粉，实

16、现二元混色白光2利用UVLED 激发三基色荧光粉，由荧光粉发出的光合成白光。(3)基于三基色原理，利用红绿蓝三基色LED 芯片合成白光。33YAG：Ce3+发光机理来自基态4f1和激发态5d1带间允许的电子跃迁。位于460nm的最低吸取带来自最低的2F 子能级到激发的2D带的跃迁。放射光谱来自斯托克斯位移了的2D带到2F5/2520nm和2F580nm子能级的跃迁。在室温下，两组5/27/2放射线交叠，产生了一个宽带。由于460nm四周的激发峰与蓝光发光二极管的峰值波长全都，同时这个波长也接近效率最高的二基色表达短波局部的波长445nm，而且其放射光谱与补色相符合570-590nm，从而复合产生白光。34简述影响荧光粉性能的因素：（1） 作为一种发光材料，荧光粉的发光性能与具体构造、电子构造及相应的晶着微妙的关系，特别是荧光发光不行缺少的激活剂离子与其四周的晶体场环境、电子环境和晶格环境有着微妙的作用，导致了或好或坏的荧光发光性能。（2） 同时原料的配比组成的均匀性和活性对荧光粉的性能也有重要的影响。（3） 烧结工艺及后期处理是影响荧光粉性能的主要因素。