影响铝阳极在NaCl溶液中放电性能因素的研究

为了减缓铝空气电池中铝阳极的自腐蚀及Cl-的腐蚀,在电解液中添加CeCl3可有效控制铝阳极的腐蚀.采用电化学阻抗谱(EIS),结合铝阳极双层模型,研究了缓蚀剂CeCl3浓度、含有CeCl3电解液的温度、pH值对铝阳极放电性能的影响,确定了铝阳极最佳放电条件:缓蚀剂CeCl3的浓度为500 mg/L,含有CeCl3电解液的温度为30℃,pH值在5～6之间.组装模拟电池进行放电性能测试,放电曲线表明,铝阳极在含有缓蚀剂CeCl3的3.5%NaCl溶液中的放电性能远好于在空白溶液中的性能.     

聚丙烯酸钠/ZnO复合缓蚀剂对6061铝合金在碱性电解液中电化学活性和放电性能的影响

为了抑制铝-空气电池阳极的自腐蚀速率、提高其放电性能，选用6061铝合金作为阳极材料，研究了单独添加和复合添加聚丙烯酸钠(PAAS)和氧化锌(ZnO)对铝合金在4 mol/L NaOH溶液中自腐蚀及放电性能的影响。结果表明：PAAS/ZnO复合缓蚀剂的缓蚀效果强于单一缓蚀剂。复合缓蚀剂在促进阳极活化的同时，在铝阳极表面形成了更加稳定的复合保护膜，有效减缓了阳极的析氢自腐蚀，提高了阳极利用率。在NaOH+PAAS+ZnO电解液体系中，6061铝合金的溶解主要由电荷在腐蚀产物或锌盐沉积层中的扩散控制。加入复合缓蚀剂后，6061铝合金的自腐蚀速率由0.496 4 mg/(cm²·min)降至0.275 0 mg/(cm²·min),缓蚀效率达到44.6%,同时平均放电电压由-1.381 V负移至-1.681 V,阳极利用率提高了13.5%,铝-空气电池的放电性能得到明显改善。     

铝-空气电池阳极材料及其电解液的研究进展

金属-空气电池自进入人们的视野以来,由于其高能量密度和容量、平稳的放电特性、对负载和温度的依赖性低和较低的制造成本等特点,受到越来越多的关注。其中,锂-空气电池因具有极大的应用潜力而引起了学者们极大的研究兴趣;然而,锂-空气电池对周围环境十分敏感,容易造成爆炸,存在安全隐患;此外,锂离子电池的大规模生产和应用造成了原材料锂价格的大幅上涨。为了实现电池的商业化应用,选用来源广泛、经济实惠的电极材料成为必不可少的条件。铝是地壳中含量最多的金属元素,具有矿藏丰富、质量轻、无污染、安全、价格低廉和回收利用率高等优点,是一种潜在的储能材料。铝的理论质量比容量为2 980 mAh·g~(-1),仅次于锂(3 860 mAh·g~(-1)),其体积比容量(8.04 Ah·cm-3)约是锂的四倍(2.05 Ah·cm-3),被认为是金属-空气电池最有吸引力的候选阳极材料,也是化石燃料最有吸引力的替代者之一。然而,铝在空气和水溶液中表面上自发形成的钝化膜会显著降低铝阳极材料的活性;在碱性溶液中,铝-空气电池存在的主要问题是铝阳极材料自腐蚀导致氢析出速率较高,库伦效率降低和含水电解液的流动性可能导致的多孔空气阴极中毛细管的渗透及泄漏。因此,近年来,学者们不断开展深入研究,探索出以下几种改善铝阳极的方法:通过向铝中添加合金元素Ga、In、Sn、Zn、Mg、Bi、Mn等来改变铝阳极材料的活性和减少析氢反应;对电解液添加剂进行研究,发现部分植物提取液作为电解液添加剂可以保持铝阳极活性,降低析氢腐蚀;开发离子液体、固态和凝胶电解液,一方面可以减小铝阳极自腐蚀,提高阳极利用率,另一方面可减小铝-空气电池体积,增加电池的灵活性。目前研究获得性能较好的碱性铝-空气电池的阳极材料有Al-Ga/In-Mg系列、Al-Ga/In-Mg-Sn系列、Al-Ga-In-Bi-Pb系列等合金,其中部分铝阳极合金已经实现了实际应用。近几年研究工作获得了羽扇豆提取物、茄属植物叶的提取物等绿色电解液添加剂,其可以保持铝阳极的电化学活性,降低腐蚀率。此外,研究发现,室温下低聚氟化氢离子液体作为电解液可以活化铝阳极,降低其腐蚀速率,一些便携式铝-空气电池采用固态或凝胶电解液已经在护理医疗设备、商用LED手表方面应用。本文主要从铝阳极材料、电解质和电解质添加剂三方面论述了其对铝-空气电池性能的影响,并简单阐述了铝-空气电池放电的基本原理、面临的挑战和最新研究进展及应用。首先,综述了铝与合金元素的合金化,以此减少铝的自腐蚀,提高电池性能;并介绍了通过一定的加工工艺来改善铝阳极电化学性能的方法。其次,探讨了水溶剂电解质和非水溶剂电解质在铝-空气电池中的应用。同时,也研究了电解质添加剂对铝-空气电池的电化学性能的影响。最后,进一步明确了空气电池未来的研究和发展方向。     

稀土在金属表面处理工艺中的应用技术(7)——稀土铝及其合金宽温耐蚀耐磨硫酸阳极氧化工艺技术

介绍了在铝及其合金的硫酸阳极氧化工艺中,添加以稀土为主要材料的添加剂,可使铝硫酸阳极氧化的温度范围变宽;氧化膜的耐蚀性和耐磨性能得到明显的提高.同时,还介绍了铝硫酸阳极氧化生产操作时各工艺因素对铝氧化的影响以及故障造成的原因.     

氢氟酸介质中铝的缓蚀剂的研制

研制了一种新型氢氟酸介质中铝的缓蚀剂,采用失重法和电化学方法对该缓蚀剂进行了评价。实验结果表明,该缓蚀剂用量为2．5％时,温度40~C以下,氢氟酸的质量分数在6Z以下时有非常好的缓蚀效果。该缓蚀剂为混合型缓蚀剂,对阳极和阴极过程都有抑制作用。     

颗粒增强铝基复合材料阳极氧化与耐蚀性的研究

基体中加入与铝合金基体电位不同、高体积分数的碳化硅和石墨颗粒增强材料,可能导致材料的耐蚀性降低.采用盐雾腐蚀和硬质阳极氧化方法对4种喷射沉积制备的颗粒增强铝基复合材料和一种喷射沉积锭坯颗粒增强铝基复合材料的腐蚀行为及阳极氧化工艺进行了研究.结果表明,颗粒增强铝基复合材料具有较高的腐蚀率,腐蚀形态均为明显的点蚀;在适当阳极氧化工艺条件下,颗粒增强铝基复合材料表面可以制得优良耐蚀性的硬质阳极氧化膜.     

难溶粉体对硫酸溶液中铝阳极氧化膜性能的影响

论述了铝在硫酸阳极氧化溶液中添加Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＴｉＯ２和ＣＢ（炭粉）等难溶性粉体后对铝阳极氧化过程和氧化膜的影响。实验表明，氧化的槽电压、膜层硬度、耐磨性及耐蚀性随粉体不同而不同。     

铝对镁碳储氢材料性能的影响

在球磨法制备镁碳储氢材料的过程中添加铝,制备了储氢材料50Mg40C10Al.用透射电子显微镜、X射线衍射和差示扫描量热分析对储氢材料的粒度、结构和教氢温度进行了测定.结果表明,球磨过程中铝不储氢;添加铝能提高铗碳储氢材料的储氢密度并降低其放氢温度,50Mg40C10Al的储氢密度达5.82%(质量分数),初始放氢温度为227.4℃.     

铝-空气电池用铝合金阳极材料的研究进展

铝-空气电池是一种环保清洁能源,其应用日趋广泛,但大规模商业应用时仍存在很多困难。其中,铝合金阳极的活化、析氢自腐蚀和低的阳极效率一直是制约其发展的重要因素。着重从铝合金阳极的反应活化、钝化机理、添加合金元素及热处理等方面,综述了国内外近十几年来铝-空气电池用铝合金阳极材料的研究进展,展望了其未来发展方向。     

杂质元素镓对工业纯铝力学性能及电阻率的影响

通过对不同镓含量的工业纯铝进行对比实验,研究了微量杂质元素镓对工业纯铝机械性能和导电性能的影响.研究表明,添加少量的Ga,室温力学性能影响不大,但当镓含量超过0.04%时,材料高温塑性提高15%～20%.另外镓含量与工业纯铝电阻率呈线性关系.     

铝空气电池负极材料热处理的研究进展

以铝为负极的铝空气电池具有较高的理论电压和比能量,有很好的发展前景,一直是研究的热点,但铝阳极的腐蚀和极化相当严重,制约了铝空气电池的开发和应用。热处理能显著地影响铝阳极的电化学性能,适当的热处理有利于减小负极材料的腐蚀和极化,改善负极性能。综述了近年来铝空气电池负极材料口铝及铝合金热处理的研究进展。     

铝及铝合金阳极氧化膜的耐腐蚀性能

铝阳极氧化膜在较强的腐蚀环境中,仍可能发生局部腐蚀、降低其使用寿命.为此,采用极化曲线和交流阻抗法研究了铝及其合金在H2SO4溶液中及添加丙三醇(C3H8O3)后所得阳极氧化膜的耐蚀性,以及氧化膜耐蚀性随电流密度的变化趋势.结果显示:氧化膜随电流密度的增加而增厚,氧化膜厚度的增加有助于增加铝片的交流阻抗值,提高膜的耐蚀性;当电流密度为3.3 A/dm2,在150 mL/L H2SO4中添加9 mL/L丙三醇时,常温下得到的氧化膜均匀致密,交流阻抗值较大,具有较好的耐蚀性.该研究可为合理选材及铝阳极氧化工艺选择提供参考.     

癸胺对工业纯铝材的缓蚀作用

为探求铝的盐酸酸洗缓蚀剂,用扫描速度为1 mV/s的电化学极化曲线研究了盐酸介质中癸胺对工业纯铝的缓蚀性能,考察了不同浓度下癸胺的阴极作用系数和阳极作用系数,应用吸附理论对试验数据进行了分析和讨论.结果表明:癸胺的缓蚀效率随着浓度的增加而增大,最高可达89.3%,阴极和阳极作用系数随癸胺浓度增加迅速减少,当浓度达到0.01 mol/L后,作用系数几乎不发生变化.在研究浓度范围内,癸胺是一种混合偏阳极的缓蚀剂,其吸附行为符合Flory-Huggins吸附等温式.     

NaOH溶液中糠醛对铝阳极腐蚀行为及活化性能的影响

为提高电池中铝阳极的活化性能及减缓其腐蚀,利用失重法、电化学法、腐蚀形貌观测等方法,研究了在4 mol/L Na OH溶液中添加糠醛(C5H4O2)对铝阳极(99.999%)腐蚀行为及活化性能的影响。结果表明:糠醛能抑制铝阳极的腐蚀,当糠醛的质量分数为1.0%时,失重法和阻抗法均测得铝的缓蚀率最高,分别为61.1%和55.8%,腐蚀表面均匀;当4 mol/L Na OH中添加1.0%糠醛时,在-1.20 V下铝阳极的电流密度高达178 m A/cm2,开路电位Eocp最负,为-1.87 V,活化性能有所改善。     

均匀化退火对铝合金阳极活化性能的影响

通过添加适量的Ga,In,Sn,Bi,Pb,Mn等合金元素制备了活化性能优良的七元铝合金阳极;采用极化曲线测试并结合扫描电子显微镜分析技术,研究了均匀化退火对铝阳极活化性能的影响.结果表明:退火温度低于400℃时,晶体缺陷的大量减少是导致铝阳极活性变化的主导因素,铝阳极活性随退火温度提高而降低;退火温度高于400℃后,析出相大量固溶成为导致铝阳极活性变化的主导因素,铝阳极活化性能随退火温度提高而增强.整个退火过程中,晶体缺陷的变化对铝合金阳极活性改变影响最大.     

铝及铝合金的硬质阳极氧化

本文阐述了以硫酸为基添加草酸的常温氧化溶液对铝及铝合金硬质阳极氧化的影响。试验表明,所选用的溶液成份是可行的。与其他常温硬质阳极氧化溶液相比,具有成份简单、易于控制的优点。可提高氧化溶液的温度,所形成的氧化膜其显微硬度大于300HV,厚度可达100微米以上,适于工业生产推广应用。     

L-半胱氨酸/ZnO缓蚀剂对5A06铝合金在碱性溶液中耐腐蚀性能的影响

为了降低铝阳极材料的自腐蚀速率及成本,选用防锈铝合金5A06作为铝空气电池阳极材料,研究L-半胱氨酸/ZnO复合缓蚀剂对5A06铝合金在4.00 mol/L NaOH溶液中电化学性能的影响。结果表明:L-半胱氨酸/ZnO复合缓蚀剂明显降低了5A06铝合金的自腐蚀速率,且该合金作为阳极的铝空气电池在NaOH/L-半胱氨酸/ZnO溶液中具有较高的电位及阳极利用率;L-半胱氨酸属于阴极型缓蚀剂,而ZnO属于成相型缓蚀剂。     

钕铁硼稀土永磁材料室温熔盐电镀铝的研究

在钕铁硼(NdFeB)稀土材料表面直接进行水溶液电镀时,存在镀层分层、易起泡等缺陷.采用AlCl3/EMIC(1-甲基-3-乙基氯化咪唑)室温熔盐电解质在NdFeB永磁材料表面电镀铝,是提高其表面防护质量的有效方法.探讨了NdFeB永磁材料在室温熔盐中电镀铝的可行性、熔盐配比和芳香化合物对电镀铝层组织形态的影响,同时对镀层形成的机理进行了初步探讨.研究表明:采用AlCl3/EMIC室温熔盐电解质可在NdFeB永磁材料表面获得满意的铝镀层;铝镀层纯度很高,较完整平滑;添加芳香化合物可以大大提高镀层的质量,使晶粒细小、致密.     

盐酸介质中铝缓蚀剂的研制与评价

由于铝在大气或中性介质中易形成牢固的钝化膜而具有良好的抗蚀性能，从而广泛应用于化肥生产设备、石油化工设备和其他化学工业设备中。介质沉积往往使铝设备热效率下降、堵塞报废，严重影响生产的正常运行。为使铝质设备盐酸清洗成为可能，人们对盐酸中铝的缓蚀剂研究已做了大量工作，但由于缓蚀剂缓蚀性能差、缓蚀作用时间短或抗干扰性能差等原因，绝大多数缓蚀剂尚无法投入实际应用。     

铝酸盐及添加剂对铝阳极电化学性能的影响

为了扩大铝阳极的应用范围,采用添加剂来降低其腐蚀速度,同时活化铝阳极.用塔菲尔曲线、线性扫描伏安法、恒电流放电等方法,研究了在4 mol/L KOH溶液中,NaAlO2及添加剂NaF对铝(99.999%)阳极电化学性能的影响.结果表明:NaAlO2对铝阳极有害,NaAlO2的浓度不要超过3 mol/L;但添加50 mmol/L NaF在3.5 mol/L NaAlO2 4 mol/L KOH中,则铝的腐蚀电流密度由23.7 mA/cm2降低到20.8 mA/cm2,电极电位由-0.75 V负移到-1.50 V,开路电位由-1.64 V负移到-1.68 V,电位滞后时间缩短,基本上恢复到铝在4 mol/L KOH溶液中的电化学性能.