Effects of Adding Cerium to Lithium on Properties of Lithium Anode

研究了在 30 ℃的 LiOH 碱性水溶液中,添加合金元素 Ce 对锂负极性能的影响。开路电位下的自腐蚀析氢速率及电化学测试结果表明,添加 Ce 对锂负极的析氢速率有明显的抑制作用。Ce 添加量为 0.08%(质量分数)时,对锂负极的缓蚀效率接近 83.3%。SEM观察表明,与纯锂负极相比,Li-Ce 合金负极放电后的表面膜更加致密少孔。XRD 分析表明,该表面膜里除了含有 LiOH 及 LiOH·H2O外,还有 Ce(OH)3存在,说明在碱性 LiOH 水溶液电解质中,Li-Ce 合金负极表面形成的 Ce(OH)3沉淀物在抑制自腐蚀析氢及影响放电电位方面起着关键作用。     

Effects of Adding Sodium and Ethanol Inhibitor on Inhibiting H2 Evolution of Lithium Anode

在30℃的4mol/LLiOH电解质溶液中,通过测量锂负极的自腐蚀析氢速率、极化曲线、电化学阻抗谱及电位-时间曲线,研究了Na作为合金元素及乙醇作为添加剂对锂负极的共同抑制自腐蚀析氢作用。结果表明:合金元素Na及乙醇对阴阳极反应都起到了抑制作用,但是单一添加合金元素Na或者乙醇缓蚀剂对锂负极的抑氢作用不大,而当共同添加合金元素Na及乙醇时对锂负极的抑氢效率提高明显,缓蚀率超过了80%。另外,单独添加合金元素Na时,锂负极的放电性能极不稳定,而溶液中添加乙醇后有利于提高锂负极的放电稳定性。XRD结果表明,钠与锂形成了比较理想的固溶体。     

Mg与In合金化对Al-Ga-Mn阳极合金组织和性能影响

基于Al-Ga-Mn合金,单独添加Mg及复合添加Mg、In元素制备了Al-Ga-Mn-Mg、Al-Ga-Mn-Mg-In合金。分别测定该3种铝阳极合金在40℃,4 mol·L~(-1)的Na OH溶液中的开路电位、交流阻抗谱、极化曲线、恒电流放电曲线和析氢速率,并观察合金的微观组织及静态腐蚀后的表面形貌。结果表明,在Al-Ga-Mn合金中单独添加Mg元素,显著提高合金的电化学性能,但析氢速率变化不大。而当Mg、In元素复合添加时,不仅提高合金电化学性能,也显著降低合金的析氢速率。Al-Ga-Mn-Mg-In合金的综合性能表现较好,其开路电位和放电电位分别为-1.797 V、-1.485 V,而析氢速率仅为0.186 m L·cm~(-2)·min~(-1)。     

添加剂La(CH3COO)3和NaF对AZ31在Mg(ClO4)2溶液中电化学性能的影响

采用极化曲线、电化学阻抗、恒电流放电、析氢失重等方法,研究了AZ31镁合金在空白1.5 mol/L Mg(ClO₄)₂溶液以及添加了La（CH₃COO）₃和NaF的电解液中的电化学行为。结果表明,添加剂NaF使得AZ31在1.5 mol/L Mg(ClO₄)₂溶液中开路电位和活化电位负移,极化曲线中腐蚀电流降低以及浸泡实验中析氢率和失重率降低,放电效率提高,更为重要的是缩短了放电滞后时间;另一方面添加剂La（CH₃COO）₃提高了放电效率,但对于放电滞后没有改善,对于耐蚀性也没有提高。     

8-羟基喹啉对空气电池用AP65镁阳极腐蚀及放电性能的影响

通过失重、电化学测试和腐蚀产物分析,研究氯化钠溶液中添加8-羟基喹啉对空气电池用AP65镁合金阳极腐蚀及放电性能的影响。结果表明:在3.5%NaCl(质量分数)溶液中添加8-羟基喹啉能使AP65镁合金的腐蚀速率由(0.36±0.1) mg·cm~2/h降至(0.028±0.0.5) mg·cm~2/h、腐蚀电位正移、腐蚀电流密度由(46.95±3.3)μA/cm~2降至(18.37±4.8)μA/cm~2。组装成单体空气电池在2 mA/cm~2电流密度下放电时,添加8-羟基喹啉的电解液可使AP65镁阳极的电流效率从21.4%提高到62.4%;在15 mA/cm~2电流密度下放电时放电电压从0.89 V提高到0.96 V。AP65镁合金在含有8-羟基喹啉的氯化钠电解液中的放电产物主要为Mg(HQ)_2和Mg(OH)_2,腐蚀膜层薄且均匀,有利于Cl~-渗透。腐蚀层与镁基体之间沉积PbO_2,可剥离腐蚀产物,促进基体全面均匀的活化溶解,增强阳极的放电活性。     

Sn对Mg合金阳极材料组织及电化学性能的影响(英文)

采用金相显微镜、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、结合能谱( EDS )研究了Sn对镁阳极材料显微组织、相结构、表面形貌及成分分布的影响;并通过恒电流法、动电位极化法、排水集气法等研究了该镁合金的腐蚀行为和电性能。结果表明:合金元素Sn、Pb的加入可以抑制棒状β-Mg17Al12相沿晶界析出,合金晶粒尺寸均匀,随着Sn含量的增大,颗粒相Mg2Sn增多;均匀化处理使大部分β-Mg17Al12相溶解,而残留Mg2Sn和Mg2Pb未溶相;Sn的加入可以提高镁合金自腐蚀电位,降低析氢率,当Sn含量为2wt%时,镁合金阳极的放电电压和电流效率最大。由于镁合金的"负差数效应"使得析氢率随电流密度的增大而增大,当电流密度为10mA/cm2时,电流效率最高,可达88%;腐蚀产物主要成分为Mg(OH)2、SnO2及MgSnO3,且疏松,易脱落,使镁合金阳极的工作电极电位负而且稳定,可促进电池反应深入进行。     

缓蚀剂对镁基干电池负极材料电化学性能的影响研究

在电解液中添加不同含量的钼酸锂缓蚀剂,并进行了镁基干电池负极材料Mg-3Al-1Zn-0.5Co-0.2Y的XRD分析以及极化曲线和充放电性能的测试与分析。结果表明,随缓蚀剂含量增加,负极材料的腐蚀电位明显正移,但含量过高会恶化其充放电性能;充放电循环15次后,缓蚀剂含量为0、0.4%、0.5%时负极材料的放电容量衰减分别为94.8%、6.3%和21.8%;钼酸锂缓蚀剂的添加量优选为0.4%。     

稀土元素La对Mg-6Al-5Pb镁合金组织和腐蚀电化学行为的影响

利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等检测分析稀土元素La对Mg-6%Al-5%Pb(AP65)镁合金(质量分数)显微组织的影响,并采用恒电流法、动电位极化扫描法和析氢法研究La含量对AP65镁合金的腐蚀电化学性能的影响。结果表明:加入La能够使AP65镁合金α-Mg组织得到细化,生成针状稀土相Mg80(Al,La)17和块状稀土相Mg17(Al,La)12;添加La提高了AP65镁合金的电化学活性、耐腐蚀性能和阳极效率,使AP65的平均电位负移;当La含量为2%(质量分数)时,平均电位最负为-1.73 V(vs SCE)。添加6%La使AP65镁合金的平均析氢速率从1.75 m L/(cm2·h)下降到0.02 m L/(cm2·h),并且使阳极效率从74.30%上升到82.31%。     

氢对纯镍及690合金在弱碱性溶液中电化学行为的影响

采用电化学方法研究了预充氢对690合金在25,50,70℃下弱碱性溶液中电化学行为的影响。结果表明,预充氢使得690合金在碳酸氢钠溶液中的自腐蚀电位负移、电化学阻抗降低,尽管不影响阳极极化曲线的形状,但增大了阳极极化曲线中一次过钝化电位之前的阳极电流密度。此外,预充氢使镍在碳酸氢钠溶液中的阳极极化曲线出现新的阳极电流峰,增大了阳极极化曲线中过钝化电位之前的电流密度,并降低了电化学阻抗。氢对金属或合金电化学行为的作用与电极反应类型、速率控制步骤以及表面膜的稳定性有关。     

纯镁和Mg-14Li合金耐蚀性与表面膜的对比（英文）

采用析氢实验、失重实验、电化学实验、原位电化学拉曼光谱实验以及显微组织观察(光学与扫描电子显微镜)等实验方法,对比研究密排六方结构(HCP)的纯镁和体心立方结构(BCC)的二元Mg-14Li合金(质量分数,%)在0.1 mol/L NaCl溶液中的腐蚀行为与表面膜结构。实验结果表明:纯镁的耐蚀性优于Mg-14Li合金的,并且两种材料表面膜的保护功能均随着浸泡时间(16h内)的延长而提高。通过扫描电子显微形貌分析,发现不同于纯镁表面形成的较薄且呈片状的Mg(OH)_2膜层,Mg-14Li合金表面形成较厚且呈交织针状含有Li_2CO_3的膜层;然而,两种材料的表面膜均在高的阳极过电位下发生破损。因此,两种材料的不同腐蚀抗性可归功于在其表面形成不同的保护膜。     

镁海水电池阳极活化机理研究

研制了新型Mg-Hg-X合金阳极材料,用扫描电镜(SEM)、能谱、X-射线衍射(XRD)和电化学测试等方法分析了镁合金阳极材料在海水介质中腐蚀前后的微观结构、表面形貌及表面元素的组成,研究了Mg-Hg-X合金阳极的溶解过程及活化机理.结果表明:在放电初期,Mg-Hg-X合金阳极材料中的第2相粒子随点腐蚀的发生直接脱落,形成腐蚀坑,随后Mg-Hg-X合金阳极溶解在介质中的合金元素离子与基体镁发生反应,再沉积于镁阳极材料表面的点蚀孔中,形成Hg、X的沉积层,破坏钝化膜的结构,降低了Mg-Hg-X合金阳极极化.使电极电位负移,同时沉积的具有高析氢过电位的Hg、X抑制了析氢腐蚀.     

淡水中镁基牺牲阳极上的析氢行为

用失重法,收集氢气,电子探针合金成分分析和腐蚀形貌观察等方法。研究了ＡＺ６３和ＺＡ４１镁合金及纯镁在水中的析氢行为,结果表明：在淡水中镁阳极处于活性溶解状态;淡水中镁阳极上的析氢速度与电流密度呈线性关系,这与在０．５ｍｏｌ／ＬＮａＣｌ＋Ｍｇ（ＯＨ）２（ｐＨ＝１０．２）溶液中的情况类似。     

海水电池用镁合金阳极的研究进展

海水电池用镁合金阳极因其较负的电极电位、低的质量密度、大的电化学当量而受到人们的广泛关注.概述了近年来有关海水电池用镁合金的研究进展.首先,介绍了常见镁合金海水电池的分类(镁/金属氯化物电池、镁/海水溶解氧电池、镁/过氧化氢半燃料电池),详细说明了几种电池的工作条件与应用领域.其次,归纳了镁合金海水电池存在的问题,包括...     

氯离子浓度对AZ63镁合金初始腐蚀的影响

采用腐蚀电位、线极化、电化学阻抗谱和极化测量等方法研究AZ63镁合金在1％、3％、5％和7％NaCl(质量分数)腐蚀介质中的初始腐蚀行为.结果表明,随着氯离子浓度的增加,腐蚀速率加快.基于得到的动力学参数,讨论了阳极溶解和析氢反应的机理,并建立了动力学模型.结果显示,阳极溶解是发生在Temkin条件下,析氢反应取决于M...     

Evaluation of nanometer-sized zirconium oxide incorporated Al—Mg—Ga—Sn alloy as anode for alkaline aluminum batteries

Zirconium oxide nanoparticles with 0.4 wt.% and 0.8 wt.% are incorporated into the Al—0.65Mg—0.05Ga— 0.15Sn (wt.%) alloy anode (base alloy) in order to improve the performance of the resulting anodes. Electrochemical characterization of the reinforced alloys was done by potentiodynamic polarization, electrochemical impedance spectroscopy and galvanostatic discharge and corrosion behavior was evaluated using self-corrosion rate and hydrogen evolution in 4 mol/L KOH solution. The surface morphology of the alloys was also studied using field emission scanning electron microscope (FESEM). The obtained results indicate that the base alloy shows high corrosion rate in 4 mol/L KOH solution by releasing 0.47 mL/(min·cm²) hydrogen gas, whereas the alloy containing 0.8 wt.% ZrO₂ provides the lowest hydrogen evolution rate by releasing 0.32 mL/(min·cm²) hydrogen gas. Furthermore, by increasing zirconium oxide nanoparticles, the corrosion current density of the aluminum anodes is decreased and their corrosion resistance increases significantly compared to the base alloy in alkaline solution. In addition, nanometer-sized zirconium oxide incorporated anodes exhibit the improved galvanic discharge efficiencies, so that 0.8 wt.% nano-zirconium oxide incorporated base alloy displays the highest power density and anodic utilization compared with the others in 4 mol/L KOH solution.     

In对Al-Mg-Ga-Sn-(In)铝合金阳极组织及电化学性能的影响

在Al基体中添加Mg、Ga、Sn、In合金元素,通过正交试验设计了9组铝-空气电池阳极材料。采用动电位极化试验、析氢试验和恒电流放电试验对铝合金阳极的电化学性能进行优化,通过扫描电镜和能谱测试仪观察了合金的显微组织及成分。结果表明,没有添加In元素的1号合金(Al-0.5Mg-0.05Sn-0.05Ga)、5号合金(Al-Mg-0.1Sn-0.2Ga)和9号合金(Al-2Mg-0.2Sn-0.1Ga)铝阳极具有较差的放电性能和较高的自腐蚀速率,而添加0.05wt% In元素的7号铝阳极(Al-2Mg-0.05Sn-0.2Ga-0.05In)具有最好的放电电压(平均电位-1.968 V)和抗腐蚀性能 (自腐蚀速率0.193 mL·cm^-2·min^-1)。对比去腐蚀产物后的合金表面形貌,发现5号合金的腐蚀表面布满较深的腐蚀坑,这增加了铝合金的自腐蚀,而7号合金的表面具有较浅的腐蚀坑,这减缓了电解液中离子传递和自腐蚀速率。 因此,7号铝合金适合用作铝-空气电池阳极材料。     

Effect of Silane on Galvanic Corrosion between EW75 Magnesium Alloy and TC4 Alloy

硅烷处理对镁合金具有良好的保护性。为了抑制 Mg-7Gd-5Y-Nd-Zr (EW75) 稀土镁合金和 Ti-6Al-4V (TC4) 钛合金的电偶腐蚀作用,以自腐蚀镁合金为对照组,对硅烷改性和未改性的镁合金与TC4钛合金的电偶腐蚀进行了研究。用数码照片和扫描电镜 (SEM) 观察分析了浸泡 48 h 后的镁合金表面形貌,样品的自腐蚀电流密度和电偶腐蚀电流密度分别用极化曲线和电偶腐蚀测量来表征获得。结果表明,硅烷膜可以减少失重比,使腐蚀形式由点腐蚀变为均匀腐蚀,因此硅烷改性的镁合金比未改性的镁合金具有更好的抗电偶腐蚀能力,其原因是硅烷膜可以提高镁合金的电位,并减小电偶腐蚀电流密度     

磷酸钠在NaCl溶液中对AZ31镁合金的缓蚀作用

采用电化学阻抗法、动电位极化曲线法、全浸泡失重法和扫描电镜,研究了在3.5%(质量分数)Na Cl溶液中磷酸钠(Na3PO4)对AZ31镁合金腐蚀的抑制作用。结果表明:Na3PO4对3.5%Na Cl溶液中的AZ31镁合金具有缓蚀作用,其缓蚀率随着Na3PO4含量增大逐渐提高,当Na3PO4质量浓度为1.0 g/L时,缓蚀率达到81.5%。结合扫描电镜分析表明,Na3PO4在镁合金表面形成含有Mg(OH)2和Mg3(PO4)2的保护层,这层致密的膜减少了基体与Cl-接触,抑制了镁合金的阳极反应。     

Preparation of MgO coatings on magnesium alloys for corrosion protection

MgO coating is formed on magnesium alloy by anodic electrodeposition in 6 M KOH solution, whereas Mg(OH)₂ coating is produced by anodization in 10 M KOH solution, which could be successively converted to MgO by calcination in air at 450 °C. The evolution of morphology, structure and composition of anodic film obtained on Mg alloy is investigated using scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive spectroscopy (EDX) and X-ray diffraction (XRD). Potentiodynamic polarization measurements show that the as-grown MgO protective coatings are very effective in improving the corrosion resistance of magnesium alloy compared to bare metallic magnesium.