基于鉛氧燃料電池法合成電池級(jí)氧化鉛及其電化學(xué)性能的研究.pdf

1、鉛酸電池廣泛用于汽車點(diǎn)火電源和電動(dòng)車動(dòng)力電源等領(lǐng)域，高品質(zhì)氧化鉛是制造先進(jìn)鉛酸電池的關(guān)鍵原料。本論文針對(duì)現(xiàn)有球磨法（島津法）和氣相氧化法（巴頓法）兩種傳統(tǒng)制備工藝存在的高能耗和高污染問(wèn)題，提出了一種全新清潔節(jié)能的高品質(zhì)氧化鉛的合成方法，該方法利用鉛陽(yáng)極和氧陰極構(gòu)成鉛氧燃料電池，借助該電池自發(fā)的放電過(guò)程得到含有氧化鉛的電解液，再通過(guò)冷卻結(jié)晶析出氧化鉛和NaOH母液。圍繞鉛氧燃料電池的電極過(guò)程和氧化鉛結(jié)晶過(guò)程，本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:

2、r>　　本論文首先利用三電極法研究了鉛在NaOH溶液中的陽(yáng)極過(guò)程。通過(guò)線性掃描、交流阻抗、循環(huán)伏安、恒電流放電和塔菲爾等電化學(xué)測(cè)試方法研究了氫氧化鈉濃度、電解液溫度、氧化鉛濃度以及添加劑等因素對(duì)鉛陽(yáng)極過(guò)程的影響。研究結(jié)果表明:在電解液NaOH濃度為30％、溫度為80℃，并溶解有0.2 mol·L-1的Cl-添加劑時(shí)，鉛陽(yáng)極的反應(yīng)活性最高。
　　本論文同時(shí)以三電極法研究了氫氧化鈉濃度、電解液溫度、氧化鉛濃度以及陽(yáng)極添加劑等因素對(duì)氧陰

3、極過(guò)程的影響。研究結(jié)果表明:在常溫下濃度為30％的氫氧化鈉電解液中反應(yīng)活性最高，陽(yáng)極添加劑的存在對(duì)氧電極的電化學(xué)活性無(wú)不良影響。
　　在此基礎(chǔ)上，本論文研究了鉛氧燃料電池的電化學(xué)及NaOH-PbO電解液的結(jié)晶和母液循環(huán)過(guò)程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:鉛氧燃料電池在電解液NaOH的濃度為30％、溫度為80℃、陽(yáng)極添加劑為0.2 mol·L-1的Cl-時(shí)，以35 mA cm-2的電流密度進(jìn)行放電時(shí)，其放電平均電壓高達(dá)0.5 V。對(duì)放電后得到的Na

4、OH-PbO電解液進(jìn)行降溫結(jié)晶，析出PbO晶體后得到循環(huán)母液NaOH，再次進(jìn)行放電反應(yīng)結(jié)果表明:循環(huán)利用氫氧化鈉電解液放電時(shí)，該燃料電池的放電性能良好，其放電電壓高達(dá)至0.45-0.50 V。
　　最后，本論文對(duì)合成的PbO進(jìn)行了SEM和XRD的表征測(cè)試，結(jié)果表明:堿度和降溫速率都會(huì)影響PbO的晶型結(jié)構(gòu)，攪拌會(huì)影響PbO的形貌結(jié)構(gòu);共得到α-PbO、β-PbO、α，β-PbO三種晶型結(jié)構(gòu)的PbO。對(duì)三種PbO進(jìn)行和膏、固化、化成得