稀土元素抑制鉛及鉛合金陽極腐蝕的機理研究.pdf

1、為了尋找更好的合金材料和添加劑,并探討這些添加劑在陽極膜中的作用機理,該文論述了稀土元素Tb、Yb、Sm及類Sb金屬Bi、In對鉛合金在硫酸體系中的陽極行為的影響,探索了稀土元素抑制陽極膜生長的機理,并將稀土添加劑運用到了實際電池的板柵合金中以驗證稀土元素在鉛合金中的有益作用.全文包括以下幾部分研究內容和主要結果.1.鉛-鋱合金在硫酸溶液中生長的陽極膜的性質Ⅰ.陽極Pb(Ⅱ)膜采用ACV、LSV、EIS和SEM研究了稀土元素Tb在深放電

2、0.9V(vs.Hg/Hg<,2>SO<,4>)下對鉛在硫酸溶液中生長的陽極Pb(Ⅱ)膜的生長速率、膜的阻抗和膜的孔隙率的影響.Ⅱ.陽極PbO<,2>膜采用CV對Pb-Tb合金在0.6~1.65V和-1.8~1.65V電位范圍內的循環(huán)伏安特性和析氫析氧大小進行了研究,發(fā)現(xiàn)Tb添加到Pb中對PbO<,2>的增長率稍有抑制;添加Tb顯著促進了H<,2>析出,但對O<,2>析出無明顯影響,由此可預測Tb作為正極板柵添加劑不會對電池充電時的水損

3、失有大的影響.2.鉛-釔合金在硫酸溶液中生長的陽極膜的性質采用CV對Pb-Yb合金在0.6~1.65V和-1.8~1.65V電位范圍內的循環(huán)伏安特性和析氫析氧大小進行了研究,發(fā)現(xiàn)Yb的添加促進了鉛合金表面陽極PbO<,2>氧化物膜的生長,增強了表層PbO<,2>/PbSO<,4>反應的可逆性,有可能改善電池正極板柵腐蝕產(chǎn)物的循環(huán)性能.Yb的添加對鉛合金上H<,2>和O<,2>析出沒有明顯的影響.3.鉛-錫-釤三元合金在硫酸溶液中的電化學

4、性質采用CV對Pb-Sn-Sm和Pb-Sn-Ca合金在0.6~1.6V電位范圍內的伏安特性和析氧性能進行了研究,結果發(fā)現(xiàn),稀土元素Sm代替Ca添加到鉛合金中可抑制循環(huán)掃描過程中鉛合金的陽極腐蝕速率(Pb-Sn-Sm和Pb-Sn-Ca的分別為4.86 mC·cm<'-2>·N<'-1>和5.85mC·cm<'-2>·N<'-1>),并在一定程度上增大析氧過電位和降低析氧電流,有利于抑制電池充電時的析氧,減少電池在充放電過程中的失水量.4.

5、鉛-錫-釤合金正極板柵在通訊電池中的浮充壽命試驗用作UPS和通訊電源的閥控式鉛酸電池在大部分非應急使用期內均處于2.25V/Cell的浮充狀態(tài).5.鉛-銦和鉛-鉍合金在硫酸溶液中生長陽極膜的性質采用CV對Pb-1In和Pb-1Bi合金在0.6~1.65V電位范圍內的循環(huán)性能進行了研究,并與純Pb進行了比較.6.稀土元素抑制鉛及鉛合金在硫酸溶液中的陽極腐蝕的機理研究在上述多種鉛-稀土合金研究的基礎上,初步總結了稀土元素對鉛陽極膜的生長及阻

6、抗的作用機理,并認為稀土元素抑制陽極Pb(Ⅱ)膜的生長主要是基于其共沉積過程,Sm<'3+>、Gd<'3+>和Tb<'3+>的飽和溶解度與PbOOH<'->的飽和濃度接近而在膜內發(fā)生共沉積,使膜鈍化,從而抑制Pb(Ⅱ)膜的生長.yb<'3+>以Yb(OH)3形式更早沉積于基體表面,而覆蓋在陽極膜內層.當膜內PbOOH<'->的濃度達到它的飽和濃度時,PbO與Yb(OH)<,3>仍將在膜的次內層發(fā)生共沉積,抑制Pb(Ⅱ)膜的生長.7.鉛-