鋰硫電池是鋰電池的一種,鋰硫電池是以硫元素作為電池正極,金屬鋰作為負極的一種鋰電池。鋰硫電池的理論放電電壓為2.287V,鋰硫電池的理論放電質量比能量為2600 Wh/kg。
硫電極的充電和放電反應較復雜,鋰硫電池主要存在三個主要問題:1、鋰多硫化合物溶于電解液;2、硫作為不導電的物質,導電性非常差,不利于電池的高倍率性能;3、硫在充放電過程中,體積的擴大縮小非常大,有可能導致電池損壞。
針對上述問題,中科院大連化學物理研究所開發(fā)出了Fe1-xS修飾的介孔碳球作為鋰硫電池陰極的納米反應器。該納米反應器具有低質量密度、高孔隙率和高度分散的電催化劑,顯著提高了多硫化物的吸附和催化轉化能力。
反應器是一種實現(xiàn)反應過程的設備,用于實現(xiàn)液相單相反應過程和液液、氣液、液固、氣液固等多相反應過程。器內常設有攪拌(機械攪拌、氣流攪拌等)裝置。在高徑比較大時,可用多層攪拌槳葉。在反應過程中物料需加熱或冷卻時,可在反應器壁處設置夾套,或在器內設置換熱面,也可通過外循環(huán)進行換熱。
常用反應器的類型
1、管式反應器。由長徑比較大的空管或填充管構成,可用于實現(xiàn)氣相反應和液相反應。
2、釜式反應器。由長徑比較小的圓筒形容器構成,常裝有機械攪拌或氣流攪拌裝置,可用于液相單相反應過程和液液相、氣液相、氣液固相等多相反應過程。用于氣液相反應過程的稱為鼓泡攪拌釜(見鼓泡反應器);用于氣液固相反應過程的稱為攪拌釜式漿態(tài)反應器。
3、有固體顆粒床層的反應器。氣體或(和)液體通過固定的或運動的固體顆粒床層以實現(xiàn)多相反應過程,包括固定床反應器、流化床反應器、移動床反應器、涓流床反應器等。
4、塔式反應器。用于實現(xiàn)氣液相或液液相反應過程的塔式設備,包括填充塔、板式塔、鼓泡塔等。
5、噴射反應器。利用噴射器進行混合,實現(xiàn)氣相或液相單相反應過程和氣液相、液液相等多相反應過程的設備。
6、其他多種非典型反應器。如回轉窯、曝氣池等。
反應器的換熱方式:
多數(shù)反應有明顯的熱效應。為使反應在適宜的溫度條件下進行,往往需對反應物系進行換熱。換熱方式有間接換熱和直接換熱。間接換熱指反應物料和載熱體通過間壁進行換熱,直接換熱指反應物料和載熱體直接接觸進行換熱。對放熱反應,可以用反應產物攜帶的反應熱來加熱反應原料,使之達到所需的反應溫度,這種反應器稱為自熱式反應器。
按反應過程中的換熱狀況,反應器可分為:
1、等溫反應器 反應物系溫度處處相等的一種理想反應器。反應熱效應極小,或反應物料和載熱體間充分換熱,或反應器內的熱量反饋極大(如劇烈攪拌的釜式反應器)的反應器,這樣可近似看作等溫反應器。
2、絕熱反應器 反應區(qū)與環(huán)境無熱量交換的一種理想反應器。反應區(qū)內無換熱裝置的大型工業(yè)反應器,與外界換熱可忽略時,可近似看作絕熱反應器。
3、非等溫非絕熱反應器 與外界有熱量交換,反應器內也有熱反饋,但達不到等溫條件的反應器,如列管式固定床反應器。
換熱可在反應區(qū)進行,如通過夾套進行換熱的攪拌釜,也可在反應區(qū)間進行,如級間換熱的多級反應器。