多尺度模擬用于膜分離與鋰離子電池微觀過程的機理研究.pdf

1、隨著經濟的快速發(fā)展，環(huán)境污染日益嚴重，能源危機逐漸突顯，人類面臨的挑戰(zhàn)愈加嚴峻，因此，環(huán)境友好型技術與綠色能源備受關注，社會對其需求也尤為迫切。膜分離與鋰離子電池技術被認為是能夠有效解決環(huán)境與能源問題的前沿技術，對其微觀過程的機理深刻理解將會極大的促進這些前沿技術的快速發(fā)展。同時，隨著計算機硬件與軟件技術以及計算機模擬理論的迅猛發(fā)展，多尺度模擬在微觀機理研究方面的優(yōu)勢也日益顯著。因此，本論文通過多尺度模擬研究了膜分離與鋰離子電池微觀過程

2、的機理，研究結果為膜分離與鋰離子電池技術的發(fā)展與推廣以及環(huán)境與能源問題解決提供了一些有益的信息。
　　在膜分離方面，本論文以多孔石墨烯從焦爐煤氣中分離氫氣為研究體系，研究了孔徑、孔的幾何形狀、氣體分子吸附以及偏壓對分離過程的影響，探究了多孔石墨烯膜分離的機理。研究顯示:孔徑、孔的幾何形狀以及偏壓能夠顯著的影響膜分離的效率，而氣體分子吸附在該體系中的影響卻十分的微弱;H2穿越多孔石墨烯的過程由熵變化控制，而CO、CH4與H2S則是由

3、內能變化所主導的。研究結果表明多孔石墨烯能夠有效的分離焦爐煤氣中的氫氣，并且研究得到了具有高滲透率和高選擇率的孔結構。
　　在鋰離子電池方面，本論文研究了傳統(tǒng)碳酸酯電解液的微觀結構，團簇的種類、分布、氧化電位，以及氟代碳酸乙烯酯(FEC)的添加對傳統(tǒng)碳酸酯電解液微觀結構和性能的影響。研究表明:電解液短程結構有序，離子與溶劑競爭性參與鋰離子配位;電解液的氧化電位由體系中各種團簇的氧化電位共同決定;FEC的添加幾乎沒有改變鋰離子周邊短