應用于氧化還原電池的氨基磺酸電解液研究.pdf

1、Ce3+/Ce4+電對的氧化還原電位較高，具有極大的氧化還原電池開發(fā)潛力。本文工作首次研究了氨基磺酸(SA)應用于氧化還原電池支持電解質的性能，包括對氨基磺酸鈰(Ⅲ)電解液及Ce3+/Ce4+在SA中的電極過程進行了系統(tǒng)地研究，并通過加入添加劑進一步改善了電池體系充放電循環(huán)性能。
　　 研究了Ce3+/Ce4+電對在氨基磺酸電解質中的氧化還原反應及Ce3+氧化的動力學過程，得到相關動力學參數(shù)。研究結果表明，Ce3+/Ce4+電對

2、在Pt電極上的反應是準可逆的，Ce3+/Ce4+電對在2.0MSA中的表觀電極電位為1.52V。計算得到Ce3+的擴散系數(shù)D(Ce3+/SA)為5.93×10-6 cm2·s-1，交換電流密度j0為5.95×10-4 A·cm-2，標準速率常數(shù)k0為4.95×10-5 cm·s-1。通過循環(huán)伏安，H+濃度為2.0M時Ce3+/Ce4+電對電極反應的可逆性最好，升高溫度可加速反應的進行。
　　 研究了添加劑對氨基磺酸鈰(Ⅲ)電解液

3、的電導率及電化學性能的影響。發(fā)現(xiàn)加入NH4+、K+、Na+能夠增大氨基磺酸鈰(Ⅲ)電解液的電導率，能改善Zn-Ce氧化還原電池的充放電循環(huán)性能。計算得到，Ce3+在這些體系中的擴散系數(shù)分別為5.62×10-6 cm2·s-1、3.91×10-6cm2·s-1和3.10×10-6 cm2·s-1。當電流密度為20 mA·cm-2，NH4濃度為3.0M時，電池充電電壓較低，以微孔膜為隔膜的電池穩(wěn)定循環(huán)20次，平均能量效率(AEE)為47.8

4、％，以離子交換膜為隔膜的電池穩(wěn)定循環(huán)54次，庫倫效率(CE)較高，AEE為47.2％。當MSA作為支持電解質時，以微孔膜為隔膜的電池穩(wěn)定循環(huán)20次，AEE為46.7％，以離子交換膜為隔膜的電池穩(wěn)定循環(huán)20次，CE較高，AEE為47.8％。從電池的成本及使用壽命上考慮，SA比MSA價格便宜，且腐蝕性低，說明以SA作為Zn-Ce電池的支持電解質具有它本身的優(yōu)勢。
　　 同時還研究了兩種乙酸鹽對氨基磺酸鈰電解液性能的影響，發(fā)現(xiàn)NH4A