复合电解液中AZ31B镁合金的放电特性及电压滞后

通过计时电位法和电化学阻抗谱技术研究Mg(NO_3)_2+Mg(ClO_4)_2复合电解液中AZ31B镁合金电极的放电性能和电压滞后,并初步探讨了镁合金电极表面腐蚀膜的结构变化。结果表明:AZ31B合金在Mg(NO_3)_2:Mg(ClO_4)_2溶液体积比为72∶28和74∶26时恒流放电曲线平稳,在2.5和6 m A·cm~(-2)放电时稳定电位均可达到约-1.24 V,电压滞后时间为5~8 s;放电后表面膜的化学基团与放电前相同,放电破坏了镁合金电极表面腐蚀膜,造成连续串珠状点蚀坑,其膜电阻消失,电荷转移电阻减小至375Ω·cm~2。     

Ce添加对AP65镁合金显微组织及电化学性能的影响

采用熔炼铸造法制备添加不同含量Ce的AP65镁合金。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)研究Ce对AP65镁合金显微组织的影响。采用恒电流放电、动电位极化扫描、化学浸泡研究不同Ce含量AP65镁合金的腐蚀电化学行为。结果表明:随Ce含量增加,合金中依次出现棒状或簇状的Al4Ce相和块状的Al2Ce相。Ce的添加导致AP65镁合金的电化学性能明显提高,添加0.6%(质量分数)的Ce使AP65镁合金的平均放电电位从-1.648 V(vs SCE)负移到-1.756 V(vs SCE);添加4%的Ce使AP65镁合金具有较小的腐蚀电流密度(19.66μA/cm2)和较高的阳极利用率(84.3%),与未添加Ce的AP65镁合金相比,阳极利用率提高16.6%。     

In合金化及固溶处理对Mg-6Al-1Zn阳极材料组织和电化学性能的影响

目的 研究合金化及后续热处理下的镁阳极电化学性能,开发出一种新型镁合金阳极材料。方法 利用熔炼法制备Mg-6%Al-1%Zn-0.5%In(质量分数)并做海水激活电池阳极材料,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和一系列电化学测试方法研究在3.5%NaCl溶液中In元素的添加和后续固溶处理对Mg-6%Al-1%Zn(AZ61)合金显微组织及其电化学性能的影响。结果 合金元素In的添加及后续热处理可提升镁阳极的放电活性和利用效率。AZ61+0.5%In合金经420 ℃固溶16 h后,在10 mA/cm²和50 mA/cm²下有更负的平均放电电位,分别为?1.545 V(vs. SHE)和?1.229 V(vs. SHE),利用效率在2种电流密度下分别达56.2%与59.3%。结论 向AZ61合金中加入0.5%In,其会与Al存在竞争溶解机制,促进第二相Mg17Al12的生成。不连续分布的第二相和In自身的溶解-再沉积作用破坏了腐蚀产物膜的连续性,大幅提升了AZ61的放电活性。经420 ℃固溶处理16 h后,可在不增大晶粒尺寸的前提下使得第二相Mg17Al12基本溶入基体。此时腐蚀产物膜的稳定性进一步降低,合金成分更均匀,镁阳极的放电活性也得以提升。     

镁合金阳极材料在海水中放电的电化学性能(英文)

镁合金可以作为海水激活电池阳极材料来使用。研究了AZ31、AP65和Mg-3%Ga-2%Hg 3种镁合金在海水中放电的电化学性能。Mg-3%Ga-2%Hg合金的阳极极化曲线表明,该合金具有比AZ31和AP65合金更负的腐蚀电位。恒电流放电实验结果表明,Mg-3%Ga-2%Hg合金在海水中表现出更好的阳极放电性能。交流阻抗测试表明,镁合金阳极和海水接触表面的电化学反应决定反应的活性,Mg-3%Ga-2%Hg 合金中的Mg3Hg和Mg21Ga5Hg3化合物比AZ31合金中的Mg17(Al,Zn)12相以及AP65合金中的铅在镁中形成的固溶体具有更好的电化学活性。     

镁空气电池阳极Mg-Al-Pb-La合金的放电行为（英文）

通过电化学技术分析镁空气电池阳极Mg-Al-Pb-La合金的放电行为,并与Mg-Al-Pb合金的放电行为进行比较。结果表明,相对于Mg-Al-Pb合金,Mg-Al-Pb-La合金在开路电位下耐蚀性增强,表现出更好的放电活性。Mg-Al-Pb-La合金阳极的利用效率比商用Mg-Al-Zn (AZ)和Mg-Al-Mn (AM)合金阳极的利用效率高。由Mg-Al-Pb-La阳极和空气阴极组成的单个镁空气电池的平均放电电压为1.295V,在放电电流密度为10 mA/cm2时其放电容量为1370 mA·h/g,比Mg-Li合金作为空气电池阳极时的放电容量高。Mg-Al-Pb-La阳极放电性能的增强是由于显微组织的改变降低了自腐蚀,加速了电池放电过程中氧化产物的脱落。另外,分析了Mg-Al-Pb-La合金阳极在放电过程中的溶解机制。     

镁空气电池阳极用挤压态Mg-2Bi-0.5Ca-0.5In合金的放电性能和电化学行为

利用XRD、SEM、EBSD、XPS和动电位极化、EIS技术、半电池及全电池恒流放电等方法,系统地研究了微观组织特征对镁空气电池阳极用挤压态Mg-2Bi-0.5Ca-0.5In(质量分数,％)合金放电性能和电化学行为的影响.结果表明,挤压态合金主要由完全动态再结晶晶粒组成,平均晶粒尺寸为(10.92±0.23)μm.织构成分主要由基极从法线方向至挤压方向偏转45°～60°的非基面织构组成.合金主要包含α-Mg、纳米级Mg3Bi2相和微米级Mg2Bi2Ca相.在半电池测试中,挤压态合金在10 mA/cm2的电流密度下显示出平稳的放电过程和较负的放电电位(-1.622 V).此外,基于挤压态合金为阳极的镁空气电池展现出较高的电池电压和功率密度,在120mA/cm2的电流密度下电池电压和峰值功率密度分别为0.72V和86.4mW/cm2,这明显高于AZ31、AM50等商用镁空气电池用阳极材料的性能.该合金优异的放电性能主要归因于电极表面金属In的重新沉积、弱的织构强度、均匀的微观组织以及疏松且薄的放电产物膜.     

离子液体中铝的电镀及其防护性能

采用66.7%(摩尔分数)AlCl_3与33.3%(摩尔分数)BMIC(1-丁基-3-甲基咪唑氯盐)混合后得到的AlCl_3-BMIC离子液体为电解液,在钢铁基体上采用恒电流法进行电镀铝的研究,主要考察了添加剂、温度、电流密度对镀层形貌的影响及镀层耐腐蚀性能。结果表明:温度45±2℃、甲苯含量为5～12ml/L、电流密度为20～25mA/cm~2时,能获得平整致密的铝镀层;所得铝镀层以(200)面构成为主,随电流密度的增加,(200)面峰增强;在电流密度25mA/cm~2电镀铝后,试样的腐蚀电位从-669mV(SCE)负移至-1019mV(SCE),腐蚀电流密度从65.7μA/cm~2变为6.07μA/cm~2,与纯铝的(E_(corr)=1031mV(SCE),I_(corr)=1.24μA/cm~2)相当。     

铝-锌-铟-硅牺牲阳极材料电化学性能的研究

在同样条件下比较了铝-锌-铟-硅、铝-锌-铟-镉、铝-锌-铟-锡和三元锌四种阳极的化学特性,以确定铝-锌-铟-硅阳极性能的优劣。试验介质用大连老虎滩的海水和泥沙,配制成10％、40％,70％和100％的海水、淡海水和海泥。主要测定了阳极的自放电时间—电位曲线、极化特性曲线,静态充电曲线和电流效率。试验共进行240小时,自放电时间电位曲线的阳极电流密度为0.5mA/cm~2,电流效率的阳极电流密度为1mA/cm~2,静态充电通以电流密度为2.6mA/cm~3的恒定电流,极化特性曲线变化电流密度从0.5mA/cm~2至0,再增至1mA/cm~2,最后再至0.5mA/cm~2时,观察电位随电流密度的变化规律。     

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。     

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。     

电解液浓度对AT61、AP65镁合金阳极电化学性能的影响

采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱测试仪、电化学测试仪和电池测试仪等检测技术,分析了轧制退火态AT61(Mg-6%Al-1%Sn)和AP65(Mg-6%Al-5%Pb)镁合金阳极的成分,研究了质量分数分别为3.5%和7.0%NaCl电解液对这两种镁合金阳极电化学性能的影响。结果表明:经430 ℃×16 h均匀化热处理后,轧制退火态AT61和AP65镁合金中Mg₁₇Al₁₂相扩散于基体中;相对3.5%NaCl电解液,两种镁合金阳极在7.0%NaCl电解液中放电性能得到很大提升,同时镁合金-空气电池的放电稳定性得到增强。     

聚苯乙烯磺酸钠/还原氧化石墨烯对镁空气电池性能的影响

为了减少镁阳极的自腐蚀,提高镁空气电池的放电性能,制备了水溶性石墨烯聚苯乙烯磺酸钠(PSS)/还原氧化石墨烯(RGO),研究了镁空气电池在添加了PSS/RGO的NaCl溶液中的放电性能。结果表明:镁空气电池在PSS/RGO-NaCl溶液中具有较高的能量密度(1300 Wh·kg~(-1 ))及阳极利用率(59%);PSS/RGO减小了镁阳极腐蚀速率,提高了阳极活性。     

固溶处理对镁空气电池阳极用AZ31镁合金放电性能的影响

为了提高镁空气电池的放电电压,采用浸泡失重法、动电位极化曲线、电化学阻抗谱、扫描电镜和电池放电测试等研究了固溶处理对AZ31镁合金活化性能的影响以及以铸态、固溶处理AZ31镁合金为阳极、3.5wt%的Na Cl溶液为电解液所组成镁空气电池的放电性能。结果表明,经过固溶处理后,铸态AZ31镁合金中β-Mg17Al12相消失,活化性能得到大幅提高,所以组装成的镁空气电池表现出更高的工作电压,当以20 m A·cm~(-2)的电流密度放电时,放电电压为1.0931 V。     

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%。     

镁合金在Mg(ClO_4)_2溶液中腐蚀性能和放电性能研究

通过极化曲线,电化学阻抗谱,恒流放电曲线等方法研究了AZ31镁合金在1.16,1.74,2.30,2.90和3.50mol/L的Mg(ClO4)2溶液中的腐蚀行为和电化学性能以及放电行为。结果表明,AZ31镁合金在2.90mol/LMg(ClO4)2溶液中腐蚀电流密度最大,传递电阻最小,放电容量最大。AZ31镁合金在Mg(ClO4)2溶液放电过程中会生成致密腐蚀产物,阻塞放电。并对镁一次电池的发展方向进行了展望。     

添加镁对锂负极在碱性水溶液中放电性能和析氢反应行为的影响

通过测定负极放电电流、放电电位、极化曲线和析氢速率研究添加镁对锂负极在碱性水溶液中放电性能和析氢反应行为的影响。结果表明,在锂中添加0.07%Mg(质量分数)降低了锂负极的析氢速率,锂镁合金负极电流效率比纯锂负极高,放电电流密度略低于纯锂负极,高电流密度放电时放电电位比纯锂负极略有正移。极化曲线测量结果表明,Li-0.07%Mg(质量分数)合金负极开路电位比纯锂负极稍有正移,自腐蚀微电池电流密度接近纯锂负极。XRD结果表明,锂镁合金负极放电后表面膜主要由LiOH、LiOH·H2O和Mg(OH)2组成。SEM结果表明,锂镁合金负极放电后的表面膜比纯锂负极表面膜的孔隙少,即添加镁降低锂负极析氢速率与负极表面膜中形成的Mg(OH)2对提高膜的完整性有关。     

铝在氯化物溶液中的交流阻抗

用相敏检波法测定了铝在氯化物溶液中当用约300μA/cm~2～30mA/cm~2电流密度阳极极化时的表面阻抗。结果表明lgRf(法拉第阻抗)与lgi(阳极极化电流密度)成线性长系,电容C与i成线性关系;证实了铝阳极溶解时活性溶解区的面积是外加阳极极化电流的线性函数,真实电流密度实际上并无变化,因此电位也无变化。     

轧制对Mg-Al-Pb-La镁合金腐蚀电化学行为的影响

采用熔炼铸造和塑性变形方法制备Mg-Al-Pb-La镁合金。采用扫描电镜和X射线衍射等方法研究轧制对Mg-Al-Pb-La镁合金显微组织的影响,采用动电位极化和恒电流放电等方法研究轧制对Mg-Al-Pb-La镁合金腐蚀电化学行为的影响。结果表明:轧制使Mg-Al-Pb-La镁合金的晶粒细化、第二相破碎、再结晶程度降低、Mg-Al-Pb-La镁合金的放电活性增强、耐蚀性变差和阳极效率降低;当轧制变形量为40%时,镁合金的综合放电性能优良,在电流密度180 m A/cm~2下平均放电电位和阳极效率分别为-1.749 V(vs SCE)和(82.9±0.2)%。     

不同温度下镁基牺牲阳极AZ41合金的电化学行为

研究了AZ41镁合金牺牲阳极在20℃至80℃的硫酸钙-氢氧化镁饱和溶液中的电化学行为。结果表明,AZ41的工作电位,电流效率和腐蚀形态受温度的影响不显著。放电电流密度也不大影响电流效率,但增大电流密度使AZ41的电位正移,并且引起腐蚀形态的变化。在所研究的温度范围内,AZ41始终处于活化状态,没有发现钝化现象。它放电后表面的腐蚀产物为单一的Mg(OH)_2。这些结果可供该合金在较高温度条件下应用时作参考。     

NaPO_3与SDBS缓蚀剂对AZ31镁合金空气电池在NaCl电解液中放电性能的影响

研究了以铸态AZ31镁合金为阳极材料的镁空气电池在加入了0.5 g/L NaPO_3、0.5 g/L十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、0.5 g/L NaPO_3+0.5 g/L SDBS作为缓蚀剂的3.5%(质量分数) NaCl电解液中的放电性能,测试了AZ31镁合金在不同缓蚀剂溶液中的自腐蚀速率、动电位极化曲线、EIS谱,并使用SEM观察了阳极材料在不同缓蚀剂溶液中的放电形貌。结果表明,加入缓蚀剂可以较好地抑制析氢腐蚀,提高阳极利用率,弱化阳极极化,提高放电电压。其中在NaPO_3+SDBS缓蚀剂溶液中,镁空气电池阳极腐蚀最弱,缓蚀效率可以达到85%,阳极利用率达到43.2%。