鋁在KOH甲醇-水溶液中的腐蝕與電化學(xué)行為研究.pdf

1、鋁是一種性能優(yōu)良的電化學(xué)能源體系的陽極材料。它電化學(xué)當(dāng)量高，電極電位負(fù)，對環(huán)境友好，價(jià)格低廉，具有廣闊的發(fā)展前景。在強(qiáng)堿性溶液中，鋁具有良好的陽極溶解性能(放電性能)，但其自腐蝕嚴(yán)重，釋放出大量氫氣，嚴(yán)重降低了鋁陽極的庫侖效率和材料利用率，并引發(fā)了安全問題。因此，如何在保持堿性鋁陽極電化學(xué)活性的同時(shí)，有效地抑制其自腐蝕，已成為堿性鋁電池進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵。本文主要研究了表面處理和添加劑對鋁在KOH甲醇—水溶液中腐蝕和電化學(xué)行為的影響。

2、r>　　 第一章中，主要概述了鋁作為陽極材料的歷史發(fā)展及各種鋁電池，簡要闡述了鋁在堿性溶液中的電化學(xué)行為機(jī)理以及合金元素和緩蝕劑對鋁陽極行為的影響。
　　 第二章中，簡單介紹了整個(gè)工作的總體思路和研究方案。
　　 第三章中，首先研究了表面處理對鋁在KOH甲醇—水溶液中的腐蝕和電化學(xué)行為的影響。實(shí)驗(yàn)表明：在含0.1 mol·L—1 NaOH，0.02 mol·L—1 Na2SnO3·4H2O，0.015mol·L—1 C

3、H3COONa和0.02 mol·L—1 Na4P2O7·10H2O的混合溶液浸泡30 min后，鋁電極的電化學(xué)性能有了很大改進(jìn)。在含水量30％的4 mol．L—1 KOH甲醇—水溶液中，表面處理過的鋁電極的析氫腐蝕電流密度為1.12 mA·cm—2，遠(yuǎn)小于純鋁電極5.01 mA．cm—2之的腐蝕電流密度。在20 mA·cm—2電流密度下，表面處理后的鋁電極放電時(shí)間長達(dá)70 min，而純鋁電極卻只有15 S。在前述研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研

4、究了錫酸鈉作為電解液添加劑對表面處理鋁電極性能的影響。具有高析氫過電位的金屬錫，通過在鋁電極表面的沉積，可以減緩鋁陽極在電解液中的腐蝕，同時(shí)能夠有效地抑制鋁陽極表面形成致密的鈍化膜，從而提高其陽極活性。在電解液中加入0.0015 mol·L—1 Na2SnO3·4H2O后，在50 mA·cm—2電流密度下，表面處理電極的放電時(shí)間可達(dá)25 h，放電電壓保持在—1400 mV左右，腐蝕電流密度為0.823mA·cm—2。
　　 第四

5、章中，主要研究了在不同溫度下熱處理對表面處理過的鋁電極在堿性溶液中的電化學(xué)行為的影響。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)300℃熱處理的鋁電極顯示了明顯改進(jìn)的放電性能。在含0.005 mol·L—1 Na2SnO3·4H2O的含水量30％的4.0 mol·L—1KOH甲醇—水溶液中，300℃熱處理后的鋁電極的腐蝕電流密度為1.20mA·cm—2，盡管比未熱處理前(1.02 mA·cm—2)稍微有所增大，但是在50 mA·cm—2電流密度下，它的放電時(shí)間長達(dá)5