基于鉛氧燃料電池法合成電池級氧化鉛及其電化學性能的研究.pdf

1、鉛酸電池廣泛用于汽車點火電源和電動車動力電源等領域，高品質(zhì)氧化鉛是制造先進鉛酸電池的關鍵原料。本論文針對現(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，該方法利用鉛陽極和氧陰極構成鉛氧燃料電池，借助該電池自發(fā)的放電過程得到含有氧化鉛的電解液，再通過冷卻結晶析出氧化鉛和NaOH母液。圍繞鉛氧燃料電池的電極過程和氧化鉛結晶過程，本論文的主要研究內(nèi)容如下:

2、r>　　本論文首先利用三電極法研究了鉛在NaOH溶液中的陽極過程。通過線性掃描、交流阻抗、循環(huán)伏安、恒電流放電和塔菲爾等電化學測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鉛陽極過程的影響。研究結果表明: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，鉛陽極的反應活性最高。
　　本論文同時以三電極法研究了氫氧化鈉濃度、電解液溫度、氧化鉛濃度以及陽極添加劑等因素對氧陰

3、極過程的影響。研究結果表明:在常溫下濃度為30％的氫氧化鈉電解液中反應活性最高，陽極添加劑的存在對氧電極的電化學活性無不良影響。
　　在此基礎上，本論文研究了鉛氧燃料電池的電化學及NaOH-PbO電解液的結晶和母液循環(huán)過程。實驗結果表明:鉛氧燃料電池在電解液NaOH的濃度為30％、溫度為80℃、陽極添加劑為0.2 mol·L-1的Cl-時，以35 mA cm-2的電流密度進行放電時，其放電平均電壓高達0.5 V。對放電后得到的Na

4、OH-PbO電解液進行降溫結晶，析出PbO晶體后得到循環(huán)母液NaOH，再次進行放電反應結果表明:循環(huán)利用氫氧化鈉電解液放電時，該燃料電池的放電性能良好，其放電電壓高達至0.45-0.50 V。
　　最后，本論文對合成的PbO進行了SEM和XRD的表征測試，結果表明:堿度和降溫速率都會影響PbO的晶型結構，攪拌會影響PbO的形貌結構;共得到α-PbO、β-PbO、α，β-PbO三種晶型結構的PbO。對三種PbO進行和膏、固化、化成得