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学院工程与计算

电化学工程中心

电化学工程中心汇集了有才华的研究人员,为燃料电池,电池,腐蚀,电镀和金属加工行业提供特定行业的研究。

概述

南卡罗莱纳大学电化学工程中心的创建具有广阔的视野,通过研究和教育引领电化学工程、电化学电源、电镀和腐bob官方体育登陆蚀保护的理论和实践。该中心的工作对先进电池中使用的储能材料和开发燃料电池催化剂产生了深远的影响。中心的研究领域还包括电镀、传感器、电解槽、腐蚀防护、冶金用高腐蚀稳定合金的开发、一次电池和二次电池的阴极和阳极材料、电容器以及性能模型的开发。

隶属于电化学工程中心的研究人员在开发适用于下一代电池、超级电容器和燃料电池组件的纳米结构复合材料方面得到了全球认可。随着电子设备的日益小型化,人们关注的焦点是开发可为这些设备提供动力的便携式能源。为此,利用化学镀和脉冲镀技术,开发了几种基于过渡金属和贵金属的纳米结构复合材料。中心的研究提高了对金属、合金或复合材料微观结构和形态的控制,从而获得了优越的复合材料电催化性能。


研究突出了

聚合物电极膜(PEM)燃料电池的进展正在加速电动汽车的商业化。中心主要研究方向包括PEM燃料电池催化剂和催化剂载体的合成。例如,这些包括通过金属催化热解合成的碳复合催化剂载体(CCCS),以及使用内部开发的保护涂层/退火工艺共掺杂Pt/CCCS。碳基载体材料的合成包括通过在表面引入氧和氮基团对碳进行表面修饰。金属催化热解在高温(800~900℃)下提高了钴存在下碳的石墨化程度,在碳基体中引入了Co,并在碳表面引入了非金属活性位点。随后的化学浸出去除了用于涂覆支架的多余金属。

通过开发对环境友好或适用于纳米尺度的工艺,金属精加工工业的增长存在巨大潜力。在这里进行了理论和实验研究,以实现这种涂层。纳米结构的合金和创新的复合材料已经开发通过适应现有的浴化学。我们实验室开发的技术包括单原子金属层的电位下沉积(UPD)、自催化还原和恒电位脉冲(PP)以及非晶态和结晶纳米结构合金层的脉冲反转(PR)电镀。通过基于第一性原理的理论模型的发展,实现了涂层工艺的进一步细化。该中心还开发了一种基于PQ溶液电催化硅酸盐沉积的新工艺,用于保护金属基底。该工艺是作为传统铬钝化技术的一种替代方法而开发的。该方法是基于薄硅酸盐层形成的帮助下,一种新的电催化过程。

传统的电池系统(铅酸、镍锌、镍铁和镍镉)不能解决电子电器所需的重要问题,如长寿命、低重量、使用无毒材料和高功率。在过去的十年中,焦点已经转移到一类新的电池,如锂离子电池和镍金属氢化物电池。我们的电池材料实验室是为了合成不同的化学物质,这些化学物质可以用作锂离子电池和镍氢电池的电池电极。此外,该设施有能力研究不同电池和超级电容器的充放电行为、利用率和容量衰减。我们也有能力对电池进行机械解剖,并进行诊断测试,以确定一次或二次电池的容量衰减和故障原因。

该中心处于腐蚀研究的前沿。中心设施提供了解决一系列问题的能力,从开发用于运输基础设施的钢筋混凝土腐蚀的新型抑制剂,到用于保护海军舰艇钢材免受腐蚀的环境友好涂料。我们的研究重点之一是缓蚀剂,即用于降低腐蚀反应速率的无机和有机材料。目的是在钢筋表面形成一层保护膜,保护钢材不受任何氯化物的侵袭。第二个焦点是氢在金属中的渗透。除了研究氢通过涂层的传输速率外,该中心还可以通过符合ASTM G129和NACE TM0197 SSR标准的恒定延伸速率测试系统研究合金的力学性能。

电化学工程中心由布兰科·波波夫卡罗莱纳化学工程杰出教授。他在电化学和腐蚀工程方面的研究得到了国际认可。波波夫博士领导着一个与该中心有关的研究人员和研究生团队。


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