鋁在堿性甲醇-水溶液中的腐蝕與電化學(xué)行為研究.pdf

1、作為陽極材料,鋁有以下優(yōu)點(diǎn)：電位較負(fù)、理論容量高、來源廣泛、價(jià)格便宜。但是,在中性溶液中,鋁表面有層致密的氧化膜,這大大降低了它的反應(yīng)活性。在酸性或者堿性環(huán)境中,鋁的反應(yīng)活性較高,但與此同時(shí)它的自腐蝕反應(yīng)也更劇烈,析出大量的氫氣。鋁電池的商業(yè)化應(yīng)用必須解決以上兩個(gè)問題。一般采用兩種方法來解決這兩個(gè)問題,,一是向鋁中添加合金元素,二是向電解液中添加緩蝕劑。 本文首先敘述了鋁在電池中的應(yīng)用,介紹了各種鋁電池的發(fā)展情況。然后,作者介紹

2、了以KOH甲醇溶液為基礎(chǔ)的甲醇-水堿性溶液這一新體系。在這個(gè)新體系中,由于是堿性環(huán)境,鋁的活性仍然很高,但是甲醇對(duì)水的替代抑制了析氫反應(yīng)。盡管如此,在高含水量的堿性甲醇-水溶液中,鋁的腐蝕速率相對(duì)而言還是比較高,同時(shí),鋁在較高電流密度下放電時(shí)下仍會(huì)鈍化。在本文中,作者將討論各種緩蝕劑對(duì)這一體系中鋁的腐蝕和電化學(xué)行為的影響。 在第三章中,作者研究了在不同含水量的4 mol·L-1 KOH甲醇-水堿性溶液中添加錫酸鈉后對(duì)純鋁電極的腐

3、蝕和電化學(xué)行為的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在這一體系中,錫酸鈉的加入大大抑制了鋁的析氫反應(yīng),這可能是因?yàn)殇X的表面沉積了一層析氫電位相對(duì)較高的金屬錫。隨著溶液中錫酸鈉含量的增大,緩蝕效果有所下降,這是因?yàn)殄a酸鈉含量較高時(shí),錫的沉積層出現(xiàn)了裂紋。當(dāng)向含水量20％的4 mol·L-1 KOH甲醇-水溶液中添加0.0015 mol·L-1 Na2SnO3時(shí),其緩蝕效果較好。恒電流放電實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,錫酸鈉的加入大大提高了鋁在此體系中的放電性能,而且錫酸

4、鈉含量越大,放電效果越好。在添加0.02 mol·L-1 Na2SnO3的含水30％的溶液中,純鋁的放電性能有了進(jìn)一步的改善,在30 mA·cm-2放電電流下,放電時(shí)間長(zhǎng)達(dá)50小時(shí)以上。 在第四章中,作者研究了在同含水量40％的4 mol·L-1 KOH甲醇-水堿性溶液中添加ZnO和HT(羥基色胺,hydroxytryptamine)后對(duì)純鋁電極的電化學(xué)行為的影響。作者發(fā)現(xiàn)甲醇-水溶液中加入氧化鋅可以極大地抑制純鋁的腐蝕,HT在