熔盐电渗法制备代汞 Zn-La 合金电极的可行性研究

在ＮａＣｌ－ＡｌＣｌ３熔盐中,于无保护气氛条件下,用熔盐电渗法进行了锌表面渗镧,并用此技术制备了碱锰电池的代汞锌镧合金电极。ＧＩＴＴ曲线的测试结合相图及ＳＥＭ分析证明形成了五种锌镧合金。利用极化电阻的测定来检验锌合金在４０％ＫＯＨ溶液中的抗腐蚀性能,正交实验结果证明了镧是碱锰电池负极的良好代汞添加元素。     

中性条件下铋对锌电极的缓蚀作用

采用置换反应制备了一系列不同铋含量的锌－铋合金粉,利用收集气体的方法测定了含不同比例铋的锌粉在锌型电解液中的腐蚀速度,并制成多孔电极,测量其阴、阳极极化曲线。结果表明：铋盐取代锌锰干电池中的含汞缓蚀剂,具有较好的效果和应用前景,但是存在一个最佳比例值,扫描电镜图也证明,在最佳比例值铋能够在锌表面形成均匀有效的复盖膜,若超过或小于这个比例值均得不到预期的效果。还通过锌－铋合金粉在有机缓蚀剂ＴＢＩ－１５中的腐蚀速度实验,初步研究了两种缓蚀剂的协同作用。     

高性能泡沫镍电极的研究

研究了ＨＰＭＣ、ＣｏＯ,ＺｎＯ含量对泡沫镍电极性能的影响。结果表明,在镍正极中加入ＣｏＯ可以大幅度提高Ｎｉ－（ＯＨ）２利甲率,但电极只含ＣｏＯ不能有效抑制膨胀,同时添加ＣｏＯ、ＺｎＯ可以大幅度提高电极寿命。此外,少量ＺｎＯ的加入对Ｎｉ（ＯＨ）２利用率影响较小。在本论文的实领条件下,制造高性能泡沫镍电极的合适工艺为：ＨＰＭＣ、ＣｏＯ、ＺｎＯ掺入量分别为０．５％、９％、４．５％。制尾的ＭＨ－Ｎｉ电池的容量在１３００ｍＡｈ以上,１Ｃ循环寿命在３００次以上,０．２Ｃ放电１．２Ｖ以上时间占总的８０％以上,１Ｃ放电１．２Ｖ以上时间占总的６０％以上。     

锌粉在碱性介质中的析氢行为

通过析氢量测试研究了三种不同来源的锌粉在碱性锌电池电解质（ＫＯＨ溶液）中的动态析氢行为以及电解质浓度和两种有机抑制剂及一种无机抑制剂对析氢行为的影响,对锌粉在碱性介质中的析氢动力学进行了讨论。针对析氢反应的特性,选择的无机析氢抑制剂包含的主要成分为能与锌作用后形成高氢过电位合金薄层的无机化合物和助溶剂,因而可以减缓锌电极上析氢反应的阴极过程或提高阴极反应的位垒;而有机析氢抑制剂的主要成分为能在锌表面形成极薄吸附保护层的表面活性剂,它能有效地抑制锌电极上析氢反应的阳极过程或提高阳极反应的位垒。实验结果表明：所用析氢抑制剂的抑制效率可以达到大约１３％。同时还提出了筛选应用于干电池中的析氢抑制剂的基本思想。     

新型高效复配有机代汞缓蚀剂的研究

本文研制出一种新型的高效复配代汞缓蚀剂XD,通过浸泡产气实验、动电位扫描、交流阻抗测试等方法研究了锌在添加缓蚀剂的40％KOH溶液中的腐蚀行为。实验结果表明,XD减缓了锌在40％KOH溶液中的腐蚀且XD为阴极型代汞缓蚀剂。并用加有XD的40％KOH溶液组装成LR6型无汞碱性锌锰模拟电池,该电池在10Ω下的放电曲线与含汞电池基本一致。     

碱性电解液中的还原剂对MH-Ni电池性能的影响

系统研究了碱性电解液中的还原剂对ＭＨ－Ｎｉ电池电化学性能的影响。实验使用典型ＡＢ５型合金ＭｍＮｉ３．５５－Ｃｏ０．７５Ｍｎ０．４Ａｌ０．３泡沫镍负极及Ｎｉ（ＯＨ）２泡沫镍正极,制成ＡＡ型电池,并注入２．６ｇ６．８ｍｏｌ／ＬＫＯＨ＋０．５ｍｏｌ／ＬＬｉＯＨ＋０．００５ｍｏｌ／ＬＫＢＨ４溶液,封口静置。参照电池的电解液则为２．６ｇ６．８ｍｏｌ／ＬＫＯＨ＋０．５ｍｏｌ／ＬＬｉＯＨ。在电池化成后,参照电池没有喷爬碱,而实验电池却高达３０％。在２５０个充放电循环以后可较明显看出实验电池的寿命差于参照电池。在充放电循环过程中,实验电池的放电平台逐渐低于参照电池的放电平台。实验电池的内压略高于参照电池的内压。实验电池注同量碱液的时间比参照电池延长大约５倍,并造成封口模具腐蚀加重。本研究结果表明部分厂家在碱液中添加微量还原剂的方法对电池综合性能及其规模生产都是不利的。     

合金元素对锌电极电化学行为的影响

利用线性电位慢扫描法,分别测定了Al、Bi、Ca、In与Zn构成的合金电极在碱性电解液中的极化曲线;利用收集气体和恒阻放电的方法,测定了Zn-In-Bi-Al和Zn-In-Bi-Ca合金电极的析气行为和放电性能.结果表明:Al、Ca和In可提高锌阳极溶解的交换电流密度;Ca、Al、Bi可降低锌表面析氢的交换电流密度,并使锌电极在碱性溶液中的稳定电位负移.Zn-In-Bi-Al和Zn-In-Bi-Ca可提高锌电极的综合性能,且Zn-In-Bi-Ca更好.     

金属单质对锌电极电化学行为的影响

为了寻找碱性溶液中锌电极的代汞缓蚀剂，应用腐蚀实验、极化曲线及循环伏安等方法，研究了Ｐｂ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｈｇ和Ｂｉ等金属对锌电极电化学行为的影响。考虑到各种添加剂对锌电极电化学行为的影响主要是在电极与溶液之间的界面上，采用置换反应的方法将所研究的金属添加到锌电极表面。此方法既简单，又能使添加物均匀分布在锌的表面上，有效地影响锌电极的表面性质。实验结果表明：分别将Ｐｂ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｈｇ加到锌粉表面能增加锌电极氢的超电势，在腐蚀实验中明显地降低了氢气的析出量，但从阳极极化曲线可以看到这些金属均阻化锌的阳极氧化；Ｂｉ的加入则表现出相反的性质，它降低了氢在锌电极上的析出超电势，故而使含Ｂｉ的锌粉在腐蚀实验中析氢量增加，不过它却能促进锌的阳极氧化反应     

氨基磺酸溶液中烷基咪唑啉与碘化钾复配对碳钢的缓蚀作用

采用失重法、电化学方法研究了2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)和KI的复配在8%氨基磺酸溶液中对碳钢的缓蚀协同作用.结果表明,复配缓蚀剂可有效抑制45#碳钢在氨基磺酸溶液中的腐蚀,当缓蚀剂总浓度为0.4%时,UHCI和KI浓度之比为9∶1时缓蚀效果最好.交流阻抗数据显示碳钢电极从空白时的1个时间常数转变为有缓蚀剂时的2个时间常数,极化曲线表明该复配缓蚀剂为混合型缓蚀剂.该缓蚀剂的吸附行为符合Langmuir吸附等温式,吸附机制为化学吸附.     

充放电过程中球型氢氧化镍结构变化的研究

ＭＨ－Ｎｉ电池的发展需要有高性能的正极,而正极的性能又与球型氢氧化镍的结构、性质有关。本文着重介绍了泡沫镍正极中球型氢氧化镍在充放电过程中的结构变化。随着充电量的增加,β－Ｎｉ（ＯＨ）２逐渐转变为β－ＮｉＯＯＨ和γ－ＮｉＯＯＨ;Ｎｉ（ＯＨ）２中Ｚｎ的加入可抑制γ－ＮｉＯＯＨ的生成,这对减少正极的膨胀是有利的;另外,充电制式的不同,也会影响正极中Ｎｉ（ＯＨ）２晶型的变化。     

碱锰电池有机代汞缓蚀剂的研究

金属锌在KOH溶液中存在腐蚀析氢现象,通过析氢实验和极化曲线法研究了6种具有不同亲水链长度的有机缓蚀剂对锌在KOH溶液中的缓蚀性能。结果表明,6种化合物对锌均有不同程度的缓蚀作用,其中癸烷基(八)氧乙烯醚磷酸酯钾盐(PEE)可使锌粉析氢量减少70.6%,缓蚀效率可达78.7%。缓蚀剂浓度和结构是影响缓蚀效率的重要因素。浓度太低,形成的保护膜薄,缓蚀效率低;浓度太高,吸附不均匀,也不能提高缓蚀效率。此外,缓蚀效率的高低还与缓蚀剂的分子结构有密切的关系,亲水链短,缓蚀剂的溶解度低,溶液中的缓蚀剂分子很少,无法在金属表面形成致密的保护膜,缓蚀效率降低。     

化学镀铟锌电极在KOH溶液中的析氢行为

采用析氢实验、线性电位扫描和交流阻抗法,研究了Zn电极、In电极和化学镀铟锌电极在碱性溶液中的析氢行为.结果表明:镀铟锌电极能提高锌表面的析氢过电位,有效抑制锌的析氢反应和锌在碱性溶液中的自腐蚀.锌表面的铟层越厚,这种抑制作用越强;但铟对锌在碱性溶液中的阳极行为影响不大.     

碱锰电池代汞缓蚀剂的研究

合成了一种壳聚糖衍生物GTCC ,并用红外分析和热重分析方法对产物进行表征。首次用壳聚糖衍生物GTCC作碱锰电池的代汞缓蚀剂。通过析氢实验 ,用电动电位扫描方法研究了锌在碱溶液中的腐蚀行为和GTCC对锌的缓蚀行为。实验结果表明 :GTCC能减缓锌在 40 %KOH溶液中的腐蚀 ,对电池阴极反应过程中的析氢有明显的抑制作用 ,提高了析氢过电位 ,证实GTCC为阴极型缓蚀剂 ,GTCC的缓蚀效果与其加入量有关 ,在实验范围内以 0 .0 5 % (质量百分数 )为最佳     

KOH溶液中添加剂影响锌电化学性能的研究

采用电化学方法、扫描电镜以及组装实体电池放电测试等方法研究了硝酸铋[Bi (NO3)3]、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)及由两者组成的复合添加剂对锌在3 mol/L KOH溶液中的电化学性能的影响,结果表明:所研究的添加剂均具有一定的缓蚀作用,但与单一添加剂相比,复合添加剂的缓蚀效率更高,这归因于复合添加剂之间的协同作用...     

修改日期:2001-02-20

研制出一种高效复配缓蚀剂 ,它是由一种阴离子缓蚀剂和一种非离子缓蚀剂复配而成。通过析氢实验、短路实验、恒电流充放电实验及交流阻抗、电镜扫描等测试方法 ,研究了此种缓蚀剂的缓蚀效果及对锌电极性能的影响 ,并对其作用机理进行简单探讨。实验结果表明 ,在锌合金粉中添加此种缓蚀剂 ,大大地降低了析氢量 ,抑制了锌枝晶的生长 ,对电极放电性能影响不大 ,且主要是通过吸附在锌电极表面发挥作用     

复合添加剂对锌在KOH溶液中电化学行为的影响

采用失重法、电化学方法、扫描电镜等方法研究了咪唑、聚乙二醇400及由两者组成的复合添加剂对锌在3mol/L KOH溶液中的电化学行为的影响.结果表明:单一添加剂及其组合均具有一定的缓蚀作用,但与单一添加剂相比,由咪唑和聚乙二醇400组成的复合添加剂缓蚀效果明显更好,这是由于咪唑和聚乙二醇400之间产生了协同作用所致,这种协同作用表现在有咪唑存在的情况下,聚乙二醇400更容易吸附在锌电极的表面,此外,两者能发挥自身的优势,弥补对方在结构上的不足,提高缓蚀效果.     

几种缓蚀剂对锌粉缓蚀效果的比较

用量氢法研究了几种无机、有机、无机与有机组合缓蚀剂对锌粉腐蚀的缓蚀效果,同时对它们的缓蚀效果进行了比较。实验结果表明,所采用的无机缓蚀剂中Hg的缓蚀效果最好,其次是In2O3;在有机缓蚀剂中,六次甲基四胺的缓蚀效果最好,但比Hg和In2O3都差;组合缓蚀剂中十二烷基苯磺酸钠与Pb(NO3)2组合的缓蚀效果最好,不仅远比单一的无机或有机缓蚀剂的缓蚀效果好,而且比Hg好。     

锌在KOH溶液中的析氢及其测量

锌在KOH溶液中是不稳定的,会发生电化学腐蚀,即锌的阳极反应与水的阴极反应组成的共轭析氢反应,所以锌在碱性溶液中属于析氢腐蚀。讨论了影响锌腐蚀的因素,锌在碱性溶液中的腐蚀速度与温度、KOH溶液的浓度及电解液的组成（含ZnO及其添加剂）等因素有关。锌的析氢腐蚀速度可用简单有效的量气法来测量,并介绍了几种可振动且分刻度为0．05mL的简单量气管。     

熔盐电渗法制备代汞Zn-Ce合金电极的可行性研究

在NaCl AlCl3熔盐中 ,于无保护气氛条件下 ,用熔盐电渗法进行了锌表面渗铈 ,并用此技术制备了碱锰电池的代汞锌铈合金电极。实验发现 ,恒电流间歇滴定技术 (GITT)曲线中出现了 9个平台或拐点 ,所对应的电极电势分别为 - 5 1mV ,- 1 3 3mV ,- 1 5 4mV ,- 1 95mV ,- 2 46mV ,- 4 1 0mV ,- 5 2 3mV ,- 841mV ,- 1 1 5 9mV ,结合扫描电镜 (SEM )的能谱分析和相图证明形成了 9种锌铈合金 ;利用极化电阻的测定来检验锌合金在 40 %KOH溶液中的抗腐蚀性能 ,并采用正交试验法得到了最优试验条件 ,用最优试验条件制备的Zn Ce合金与纯锌的腐蚀电阻比较 ,结果表明锌与铈形成了耐蚀性的Zn Ce合金分布于锌的晶界 ,铈是碱锰电池负极的有效添加元素。