鋁空氣電池用鋁合金陽極與電解液添加劑的研究（可編輯）

1、鋁-空氣電池用鋁合金陽極與電解液添加劑的研究 中南大學(xué)碩士學(xué)位論文鋁-空氣電池用鋁合金陽極與電解液添加劑的研究姓名:盧凌彬申請學(xué)位級別:碩士專業(yè):應(yīng)用化學(xué)指導(dǎo)教師:唐有根20021001中南大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要鋁是世界上最車富,應(yīng)用最廣的有色金屬,其電化學(xué)性能優(yōu)異,是開發(fā)化學(xué)電源和犧牲陽極的理想電極材料。鋁.空氣電池是一種很有發(fā)展前景的高能電池,具有高能、無毒、價廉等優(yōu)點。本文簡要介紹了鋁.空氣電池和鋁犧牲陽極的發(fā)展歷程及其存在的問題,并總結(jié)了提高鋁.空氣電化學(xué)性能的可能途徑。熔融制作了?、?、一.、.?、.、.?.等系列合金,將它們作為研究電極,并通過測試其和對其表面形態(tài)進行了分析。通過陽極

2、極化曲線、循環(huán)伏安曲線,析氫曲線、電投電位等性能測試,對?。溶液中、等合金添加元素對鋁陽極所產(chǎn)生的影響進行了研究探討。結(jié)果表明.銦對鋁陽極有活化作用,使鋁的腐蝕電位發(fā)生負(fù)移,但同時也會加大析氫副反應(yīng)的速度;鋅的加入促進了銦的合金化,減少富銦偏析相的形成,而且能極大地降低鋁陽極的析氫反應(yīng)速率,使其鈍化;鉍的引入有助鋁陽極活化,但同時又會導(dǎo)致析氫速率的提高;鉛的存在使鋁陽極鈍化,有效地抑制了析氫反應(yīng),但加大了陽極極化。將這幾種金屬元素分別組成多元鋁合金后,不同元素的互補作用使得鋁電極綜合性能得到更進一步的提高。實驗證明:這幾種金屬元素對鋁合金陽極性能的影響均是通過“溶解.再沉積”機理發(fā)揮作用的。在

3、中性電解液中選取了和兩種添加劑進行研究,在堿性溶液中選取了?、三種添加荊進行研究。通過多種電化學(xué)實驗方法測試各種添加劑對電極在中性及堿性電解液內(nèi)的陽極極化曲線、析氫曲線、陽極利用率,電扳噸位、自腐蝕電位,并對其效果進行了綜合分析。結(jié)果表明,引入的這種添加劑均能不同程度地提高.陽極也化學(xué)性能,使腐蝕電位負(fù)移,抑制析氫反應(yīng)的發(fā)生,提高陽極利用率。特別是的作用尤其明顯,陽極利用率達到了.%,電扳.電位高達.,。它們的作用機理主要遵循“溶解一再沉積”機理,而且添加劑的濃度對添加效果也有較大影響。關(guān)鍵詞:鋁一空氣電池,鋁電極,.合金,添加劑.墮查蘭塑蘭竺堡苧 .?.?. .,?, .,.。.,.?.,

4、.比力。也,., ., 一, .一. ,.“”. . .?,.如砒, , . .“. . ., .% .“卿詘.:.,?, ,中南大學(xué)碩七學(xué)位論文第一章鋁電極的研究應(yīng)用與發(fā)展.前言鋁合會是種理想的陽極材料,會屬鋁的表示金屬元素在地殼中的含量數(shù)較大,在地殼中的含量居金屬元素之首。全球鋁的工業(yè)儲量已超過億噸。成為各行各業(yè)不可缺少的主體材料。由于鋁的外層電子結(jié)構(gòu)極具特色,離子有個共價鍵,個配位鍵,既溶于酸又溶于堿,具有多種形態(tài),其電阻率低.皿?,電化摩爾量適當(dāng).?.。鋁是一種強度很高的能量載體,鋁化學(xué)電源的研究殲發(fā)蘊含著誘入的前景與挑戰(zhàn)。目前,鋁電極已廣泛應(yīng)用于鋁合金犧牲陽極、鋁.空氣燃料電池、鋁鋰

5、復(fù)合電池、熔鹽或非水有機電解質(zhì)體系的高能二次電池如/.,熔鹽電池,】.電池,和采用.有機電解質(zhì)的.電池【】等。而在常溫熔鹽體系中,研究過的一次和二次電池有.、.、.、?等電池。世界發(fā)達國家,如同本的松下公司、莢國的公司、加拿大的公司等都在這方面作了大量的研究。另外,鋁合金作為犧牲陽極材料的應(yīng)用和研究也已取得了很大迸展。鋁臺金?、?等系列的鋁合金犧牲陽極已在海洋設(shè)施如海上采油平臺陰極保護中廣泛應(yīng)用。而且隨著工業(yè)的迅速發(fā)展,海洋,河流中的設(shè)施、地下鋼鐵構(gòu)件和化工設(shè)備均需要防腐保護。因此,作為犧牲陽極材料鋁合金也有著很廣闊的發(fā)展前景。.鋁.空氣燃料電池的研究進展.鋁.空氣電池的發(fā)展概況在國外,有關(guān)鋁

6、.空氣燃料電池的研究從年代就已經(jīng)開始,經(jīng)過多年的研究已取得了不少成果。許多科學(xué)家對鋁.空氣電池的性能和發(fā)展前景都給予了很高的評價。在年對鋁能源公司的鋁.空氣電池進行評價后,多倫多大學(xué)的科學(xué)家宣稱;雖然鎳氫電池和鋰離子電池代表了電池技術(shù)的一次巨大的進步,但是與鋁?空氣電池相比,它們的力量就黯然失色了。然而,國內(nèi)進行有關(guān)方面研究的只有西南鋁廠、武漢大學(xué)、天津大學(xué)及北京有色會屬研究總院等少數(shù)單位。墮查蘭堡蘭絲絲苧一?作為電動車電源,金屬.空氣電池具有其它電池不可擬的優(yōu)勢。而在鋰、鋁、鋅、鐵、鎂、鈣等金屬.空氣電池陽極材料中,鋁又有著其獨特的優(yōu)勢,成為金屬.空氣電池陽極的首選材料。表 電動車電源用各種

7、電池性能比較瑚. 廄熱、廄率憾鉛酸電池成本稍高、鎘污染.鎳鎘電池 成本較高、循環(huán)壽命高鎳氫電池危童住大鈉硫電池成本高、處于研究中鋰離子電池復(fù)雜、處于研究中金屬空氣電池表金屬.空氣電池陽極材料電化學(xué)性能比較堡堡墮絲壁型:鑒釜塞型皂堡曼墮堡塑墼 皇些堂當(dāng)壁壘:董:墨堡皇壓:坐. 饅 .引 . .鋁. .鎂. .鈣 ., .鐵: 墊 墜:壁 :墼:相對氧陽極。從表.可看出金屬.空氣電池的比能量密度、比功率密度、體積比能量等性能均優(yōu)于其它傳統(tǒng)的電池,特別是它的比能量密度遠遠超出其它的電池。而表.中的數(shù)據(jù)告訴我們,鋁.空氣電池是金屬.空氣電池中最具發(fā)展前景的電池。它豐富的原料、低廉的成本、對環(huán)境的保護、

8、以及很高的能量密度等等特點吸引了無數(shù)的科學(xué)家對其進行研究。目前,在國外鋁.空氣電池已在電動汽車、照明電源,通迅設(shè)備及海底作業(yè)車方面得到了應(yīng)用.世界發(fā)達國家,如美國的公司、加拿大的公司、日本的松下公司、南斯拉夫、以色列等都在這方面做了大量的研究。年代末,南斯拉夫貝爾格萊德冶金學(xué)院教授研制出補充一次鋁電極供電動車運行的中性鋁空氣電池樣品,電流密度為?百。美國電技術(shù)研究公司年提供了供電動車用的堿性鋁.空氣電池樣品,電池重,補充一次鋁電極可運行,每運行補充次水。加拿大公中南犬學(xué)碩士學(xué)位論文司在渥太華能源部支持下于年推出了電動車用鋁.空氣電池,將鋁空氣電池和鉛酸電池配合使用,電池比能量為?,單獨使用鋁一

9、空氣電池其比能量為?,現(xiàn)已投入部電動車試運行。美國年研制出的電動車甩鋁.空氣電池比能量已達到?以上。且電池可做到集成化,容量可達到以上,這已達到了工業(yè)化生產(chǎn)水平。同時,美國推出了海底無人駕駛作業(yè)車和魚雷推進用鋁.氧電池.,該電池攜帶氧氣瓶,其比能量已達到?.鋁.空氣電池的工作原理鋁.空氣氧氣燃料電池是通過鋁的燃燒產(chǎn)生電能。由電解液中的金屬鋁與空氣中的氧氣之間簡單的電化學(xué)反應(yīng)放出能量,產(chǎn)生電流。鋁.空氣燃料電池由鋁陽極、石墨空氣陰極和電解液組成。電池放電時,鋁陽極被氧化溶解,陰極上氧氣被還原。在陰極上與電解質(zhì)之間發(fā)生還原反應(yīng),消耗電子產(chǎn)生;在陽極上陽極與發(fā)生氧化反應(yīng),釋放出電子,生成.。反應(yīng)的主

10、要副產(chǎn)物為鋁的三水化合物,它將被循環(huán)流動的電解液帶走。同時,在陽極和電解液間還會發(fā)生腐蝕反應(yīng),放出。電極反應(yīng);陰極:/葉陽極:。葉。?腐蝕反應(yīng):一/電池充電時,采用機械充電方式置換鋁板并且添加更多的電解液。因而也有人稱鋁一空氣燃料電池為機械式可充電電池。電解液可以是中性鹽溶液,也可以堿性溶液如氫氧化鉀、氫氧化鈉,由于鹽溶液電導(dǎo)率低,而且會使電解液隨著電池放電而變成凝膠狀,從而限制電池功率的產(chǎn)出。陽極由鋁合會組成,它是整個電池的燃料,鋁合金中常常添加一些可以抑制鋁腐蝕,破壞鋁表面氧化膜。增強鋁的電化學(xué)活性的會屬元素。陰極主要由催化劑和透氣膜組成?傳統(tǒng)的方法中使用貴金屬作為催化劑,它具有較高的催化

11、活性,但這使鋁一空氣燃料電池在價格上受到限制。氧化劑氧氣存儲在中南大學(xué)碩士學(xué)位論文電池的外部,需要時/會進入到電池中。可以采用氣體自然對流或使用泵壓縮使空氣進入電池,也可以使用純氧作為氧化劑.鋁.空氣電池存在的問題除了發(fā)生放電反應(yīng)消耗鋁電極外,鋁還會和電解質(zhì)發(fā)生如上所述的腐蝕反應(yīng)又稱自放電生成氫氣,并因此降低電極的庫侖效率。鋁電極的另一個問題是:其實際電位遠低于熱力學(xué)電位。因為金屬鋁表面覆蓋的一層氧化物膜引起穩(wěn)態(tài)電位行為的滯后,因此對鋁電極的研究主要致力于活化鋁電極并提高電極的抗腐蝕性能。通過設(shè)計各種合會來改善鋁電極的性能是最活躍的課題。早期的研究表明鋁中的雜質(zhì)如鐵和銅等顯著地加劇鋁的腐蝕反應(yīng)

12、,因此需要高純鋁至少.%以上作電極或用來制備各種合會電極。在對高純鋁電極行為研究的基礎(chǔ)上,通過添加合會元素如、等制備的鋁合金,其性能得到了廣泛的研究。采用這種途徑來活化鋁電極,在機理上是通過減小氧化膜的厚度或減小直接被還原的反應(yīng)速率。例如當(dāng)發(fā)生陽極極化時。在鋁.鎵合會的表面會有鎵的富集,因此來克服氧化物表面膜的阻礙效應(yīng),以達到提高電壓的目的。通過添加少量合會元素的方法制成的含有鋅、鎵、銦、鉈、錫、鉛等元素的二元、三元或四元合會,可以有效地活化鋁電極并增強其抗腐蝕性能。從經(jīng)濟的角度,高純鋁需要特殊的精煉束制備,價格上太昂貴。要使鋁電池得到廣泛應(yīng)用,只有使用純度在.%左右的工業(yè)精煉鋁彳行。近年來。

13、通過優(yōu)化合會組成和采用電解質(zhì)添加劑的雙鶯途徑,這個目標(biāo)已經(jīng)達到。采用的電解質(zhì)主要有中性和堿性兩種。在堿性電解質(zhì)中空氣陰極和鋁陽極的極化都比較小,因而電池的能量密度高。常用的是,摩爾濃度通常為。.,以便于氫氧化鋁的沉淀。在陰極上發(fā)生的氧化還原反應(yīng)需要用貴金屬催化劑做成的氣體擴散電極來實現(xiàn),以便增加電極的有效反應(yīng)面積。近年來燃料電池技術(shù)的快速發(fā)展,在優(yōu)化和改進氣體擴散電極以及氧還原動力學(xué)方面取得了顯著進步,表現(xiàn)在貴金屬催化劑用量顯著減少,電極行為、成本和使用壽命都大為改善。.鋁陽極的研究.鋁.空氣電池用鋁電極的研究中南大學(xué)碩十學(xué)位論文作為電池用陽極,所用的鋁合金必須具備以下幾個要求:必須有足夠的電

14、化學(xué)活性.雖然鋁的理論電位很負(fù),但由于其表面有一層致密的氧化膜而是其活性發(fā)揮不出來。要求寄生腐蝕足夠低。純鋁由于其表面有一層氧化膜而具有很好的耐蝕性,但作為陽極又必須放電,因此不能有氧化膜,無氧化膜其耐蝕性又得不到保證。所以兩者是相互矛盾的但又必須同時滿足。故應(yīng)根據(jù)實際需要尋求一個合適的點。要求反應(yīng)產(chǎn)物易脫落、沉淀。如果反應(yīng)物不易沉淀脫落,那就會阻礙電極反應(yīng)的正常進行,會大大降低其利用率。由于鋁在堿液中的腐蝕速度太快,產(chǎn)生大量的氫氣,導(dǎo)致陽極的法拉第效率極低:同時鋁表面所覆蓋的氧化膜,致使鋁陽極過電位升高,降低了陽極的電壓效率。所以雖然鋁.空氣燃料電池具有許多其它電池沒有具備的優(yōu)點,但是鋁.空

15、氣電池還不能完全地商業(yè)化應(yīng)用,往往需要加入其它的合會元素對鋁陽極進行改性。.降低氧化膜電阻鋁表面覆蓋一層致密的氧化膜,增加了電池內(nèi)阻,限制了其電化學(xué)活性的發(fā)揮。一般通過添加比鋁高價的元素,使之在氧化膜表面上產(chǎn)生孔隙,從而降低電阻。許多實驗證明,鎵、銦、錫、鉍等元素可以降低其電阻,增加鋁的丌路電壓.早在六十年代,等人就已發(fā)現(xiàn)錫能大幅度的提高鋁的電化學(xué)性能,使鋁電極電位明顯負(fù)移,伽伐尼電池的電流明顯增大。這是因為離子進入鋁的氧化膜,取代離子并產(chǎn)生空穴,使得氧化鋁鈍化膜的電阻明顯降低。由于錫可能會偏析或以顆粒狀從共熔體沉積出來,增加寄生腐蝕,所以更適合添加鎵、銦等元素。.形成低共熔體合金添加形成低共

16、熔體合金元素的目的是為了使鋁電極滿足大電流放電的要求。一般,低共熔合會除鋁基外至少由兩種金屬構(gòu)成。它們形成低共熔物質(zhì),在液態(tài)時與鋁完全互溶,但在固態(tài)時互不相融,合會固化時形成低共熔體晶體或顆粒。合會的共熔點很低,在電池工作溫度下處于熔化狀態(tài),鈍化膜因此會變成微孔結(jié)構(gòu),電極表面的真實面積明顯增大,從而增加電解液與鋁基體的接觸面積。在放中南人學(xué)碗學(xué)位論文電過程中鈍化膜易于瓦解.鋁可以充分與電解液接觸,提高放電性能,電極電位負(fù)移。美國鋁業(yè)公司曾研究過的低共熔合會組成中分別含有鎵、銦、錫,鋅、鉍、鎘、鉛等元素。其中合金:的共熔點僅為,以%為電解液,飽和甘汞電極為參比電極,開路電壓為一.,?。時放電電壓

17、為.。實驗證明,在純鋁中加入能形成低共熔合金的元素后,開路電壓一般可向負(fù)方向移動以上。以電流密度為?之放電時,極化電位可向負(fù)方向移動左右,其電化學(xué)性能獲得了顯著地提高。.提高氫超電位 .鋁在電解液中的寄生腐蝕反應(yīng)往往伴隨著析氫反應(yīng)。所以可通過抑制析氫反應(yīng)來抑制鋁的腐蝕反應(yīng)。由于析氫反應(yīng)的難易與電極的氫超電位有關(guān),因此添加高氫超電位元素可大大降低寄生腐蝕,提高其利用率。鐵,鎳可降低氫超電位;而鉛、汞是提高氫超電位的元素;高氫超電位的金屬還有鎘、錫、鉈,鋅等,它們的氫超電位在.一.。要注意的是,鉛和鉈是劇毒物。綜上所述,鎵、銦是提高鋁合會電化學(xué)性能最重要的元素,而鉛、鉍、錫、鋅、鎂、鎘等也可提高材

18、料綜合性能,錳可以與鐵形成。,從而抑制對鋁陽極庫侖效率的降低。所以,基本上可以.、.、.合會為基質(zhì),再輔以鉛、鉍、錫、鋅、鎂、鎘、錳等元素形成新的陽極材料系列。國外已有大量的研究作是進行鋁合金的配方優(yōu)化。加拿大鋁業(yè)公司研制了幾種不同成分的具有高功率密度和高能量產(chǎn)出的鋁合會【。其中合金 在電流密度為?,功率密度為.?之時,比能量達到.?。美國鋁業(yè)公司的.合金、.合金,雷諾茲公司的合金,加拿大鋁業(yè)公司的合金都已實現(xiàn)商品化。西南鋁合會加工研究所研制的高功率密度電池用鋁合金已獲成功,在這方面積累了有益的經(jīng)驗。西南鋁加工廠所開發(fā)的.陽極合會可達到較好的放電性能,平均電位為一.,析氣量較低。平均為.?之,

19、反應(yīng)物易脫落。放電均勻穩(wěn)定。電池用鋁合金加工工藝的關(guān)鍵是盡可能構(gòu)成均質(zhì)合會,并在成品中保持均勻狀態(tài)。一般的工藝過程包括熔鑄、熱處理和軋制三個步驟。在純鋁中添加合會元中南夫?qū)W碩士學(xué)位論文素后,會發(fā)生許多復(fù)雜的情況,有不少問題需要進一步的探索,需要將科學(xué)分析、冶煉經(jīng)驗、實用檢測等結(jié)合起來,才有可能尋求好的配方。在配方研究過程中需要進行相圖分析、會相分析、能譜分析、制成品合會組成的測定、電化學(xué)測量及實效實驗等來確定配方的可行性。另外,鋁陽極的形狀對電池的性能也有一定的影響。適合的電極形狀可以減小鋁電極的腐蝕率,增大電池功率和放電密度。圓柱形【、平面【和楔形【等形狀的鋁陽極電極,以及電極形狀的最優(yōu)化設(shè)

20、計都有不少的研究。.鋁犧牲陽極的研究進展鋁陽極最初開發(fā)的目的主要是用于作為犧牲陽極來保護陰極,而且多是含汞鋁陽極如?、?、?、?等。其中,系列電流效率最高%.%,輸出電量也很高.。,極化電位較負(fù)且穩(wěn)定約.。其后,人們又研制出了?、?、?、.等系列陽極。其中,?系列陽極的綜合性能最好。到目前為止,鋁作為犧牲陽極材料的應(yīng)用和研究也已取得很大的進展,普通.、.等系列的鋁合會犧牲陽極已在海洋設(shè)施如海上采油平臺陰極保護中廣泛應(yīng)用。最新研制成功的高活性鋁犧牲陽極在淡水、淡海水及海泥中的電化學(xué)特性均優(yōu)于鎂犧牲陽極,其價格遠比鎂犧牲陽極便宜。按其發(fā)出電量計,高活性鋁犧牲陽極發(fā)出每安時的電量成本僅為鎂犧牲陽極的

21、/。因此,陽極保護系統(tǒng)中以高活性鋁犧牲陽極代替鎂犧牲陽極,可極大降低工程造價。隨著工業(yè)的發(fā)展,海洋、河流中的設(shè)施、地下鋼鐵構(gòu)件和化工設(shè)備均需要防腐保護。因此,作為犧牲陽極材料具有廣闊的應(yīng)用和丌發(fā)前景。合金元素可以破壞鋁氧化膜,活化鋁陽極,而且不同的合會元素對鋁陽極的電化學(xué)性能和會相結(jié)構(gòu)的影響不同。華中理工大學(xué)的齊公臺等研究者對不同稀土含量,.犧牲陽極的顯微組織結(jié)構(gòu)進行了研究【,結(jié)果表明:隨含量增加,鋁合金陽極的晶粒變小。細化晶粒的最佳含量為.%,大于.%時效果不明顯.低含量粗化了枝晶組織使鋁合會陽極偏析相數(shù)量增多;高含量可細化鋁陽極枝晶組織,使偏析相數(shù)量減少。當(dāng)含量大于.%時.鋁合會陽極偏析相

22、發(fā)生明顯改變,出現(xiàn)了新的離含量和高含量的偏析相。中南大學(xué)碩卜學(xué)位論文.空氣陰極的研究鋁.空氣電池的核心是空氣電極。該氣體擴散電極由幾層聚四氟乙烯交聯(lián)的碳層組成。它們不僅是能量轉(zhuǎn)換的反應(yīng)區(qū),也為氣體的傳輸提供路徑,并隔開電解液。為了適應(yīng)不同的物理化學(xué)要求,通?？諝怆姌O為多層結(jié)構(gòu),可分為兩部分:第一部分提供電極的骨架,決定電極的機械力度;第二部分確保氣體傳輸。電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在這兩部分之閫靠近反應(yīng)氣體、電解液和電催化劑交界處的三相區(qū)進行,在空氣電極中活化層和透氣層是最基本的兩層,一般包含集流網(wǎng)、催化劑,透氣膜等。典型的三層結(jié)構(gòu)集流網(wǎng),擴散層和活化層中,載體放在電極氣體的一邊,以適應(yīng)雙孔設(shè)計.武漢大學(xué)

23、研制的空氣電極為四層結(jié)構(gòu):催化層/防水透氣層/集流導(dǎo)電網(wǎng),防水透氣導(dǎo)電層。它用碳作載體,作粘結(jié)劑,會屬氧化物作電催化劑。高效空氣電極的月發(fā)將會使電池功率得到極大提高,成為電動機車等大功率用電設(shè)備的動力源。鋁.空氣電池的陰極有兩種工作方式:析氫陰極,氧還.,原陰極。在這類電池中存在的一些主要問題都與空氣電極有關(guān),.,.等研究者發(fā)現(xiàn)?,在以海水為電解液時,使用析氫陰極時,在.時電流密度約為?.這將使值顯著增加,或會沉淀在陰極上,從而使電池性能迅速降低。在氧還原方式中,由于海水中氧氣濃度較低在.時電流密度約為.?。經(jīng)實驗證明,使用氧還原陰極的電池,性能穩(wěn)定,而且可通過在陽極的另使用多個陰極的辦法來增

24、強電池性能。雖然會屬燃料電池的研究開始于年代,但是發(fā)現(xiàn)充電過程遠比放電過程復(fù)雜。這主要是因為通常空氣電極在充電時不夠穩(wěn)定。人們提出用機械充電的方法,以新的會屬電極置換已放完電的會屬電極。采用機械充電的鋁空氣電池不需要雙功能的空氣電極,避免了在同一電極上進行析氧和還原氧的反應(yīng),在制作工藝上要簡單許多.在鋁空氣燃料電池的價格中貴會屬催化劑占了很大一部分,而且貴金屬催化劑對中毒和燒結(jié)很敏感。因而,尋找廉價高效的催化劑以取代傳統(tǒng)的貴金屬催化刺是使鋁一空氣電池走向商業(yè)化、實用化的關(guān)鍵。九十年代初在催化劑方面有較大的進展,而近幾年來卻很少有進一步的突破。大環(huán)物活化碳如中南大學(xué)碩士學(xué)位論文,特別是經(jīng)過高溫?zé)?/p>

25、解后,這類催化劑的穩(wěn)定可作為用于氧還原的電催化劑【和性得到了增強,而且催化荊也保留了很好的活性。.則對石墨金屬化進行了研究,發(fā)現(xiàn)用金屬處理過的石墨可以作為鋁.空氣電池的改性陰極材料,所用會屬包括、等,采用從適宜的電解液池中電沉積的方法來制作金屬化石墨。實驗證明,使用、或包裹的石墨空氣電極的放電情況顯著地提高。所以,、和具有較好的催化活性,使用和包裹石墨可以獲得用于鋁.空氣電池的低廉高效的空氣電極。.,. .使用檸檬酸和蘋果酸的原始方法制備了大表面積的鈣鈦礦氧化物,并將該氧化物作為雙功能空氣電極的催化劑取得了較好的催化效果。雖然不同的金屬離子具有不同的電催化能力,但值得注意的是作為催化劑載體的碳

26、本身也具有一定的催化作用。.鋁一空氣電池用電解液的研究鋁.空氣燃料電池的電解液可以是中性鹽溶液,也可以是堿性溶液。由于在鹽溶液中電池放電產(chǎn)物會成凝膠狀,增大電池電阻,降低電池效率,而在堿液中則不會出現(xiàn)這種情況,所以從電池效率上來講,使用堿溶液要比使用鹽溶液好。但堿溶液腐蝕性強,不便于電解液的替換,所以在小功率電器上使用鹽溶液中性電解液較為方便實用。對于海水中用電池來說,使用鹽溶液也是可行的。天津大學(xué)李振亞設(shè)計的靜止電解液中性鋁.空氣電池以電流放電時,輸出電壓為:以定電阻放電時,輸出電流為.,輸出電壓為.。當(dāng)鋁電極為時,電池以定電阻放電,每天放電,可放電天,且極柱腐蝕率小,鋁利用率為%”】。電解

27、液除了支持電池反應(yīng)外,還有一個重要的作用:溶下電極上的電解產(chǎn)物,使電解產(chǎn)物能隨電解液移出電池,并能抑制陽極鋁的腐蝕。如果電極上附著電解產(chǎn)物,將會增大電池內(nèi)阻,降低電池效率。所以一個好的高效的電池體系必須有一個有效的電解液處理系統(tǒng)。堿性檸檬酸連同錫酸鹽作為抑制鋁自腐蝕的添加荊,對鋁陽極在高負(fù)電位的有效功能無有害影響。使用該電解液的鍋.宅氣電池可以在常溫下安全有效地工作.在含檸檬酸和錫酸鹽的電解液中,在,沉淀下來之前鋁.%的抗腐蝕能力很強,陽極腐蝕率僅為中南大學(xué)碩士學(xué)位論文.?。通過添加也可延遲陽極的鈍化,有效減少鋁電極的等人利用過氧化氫作為電解液得到大功率的可實用化的極化【。鋁/過氧化氫動力電池

28、體系【。.鋁合金陽極活化機理研究盡管在鋁合金陽極的研制方面己作了大量工作,而且應(yīng)用己閂趨廣泛,但是為了獲得綜合電化學(xué)性能較好的鋁.空氣電池,有必要并對其活化溶解機理進行探討,從而在新的領(lǐng)域繼續(xù)研究新型高效鋁合會陽極。到目前為止,世界各國學(xué)者對鋁及鋁合會的反應(yīng)機理和各種合會元素的作用都做了大量的研究工作.鋁陽極活化機理“場逆”理論年,埔發(fā)現(xiàn)不論是在溶液中加入的鹽還是直接從鋁合會上溶解下來的都能大大改善鋁合會的電化學(xué)性能。年,.悖提出了鋁陽極活化機理“場逆”或“場促進模型”理論的觀點。該理論認(rèn)為,鋁的溶解應(yīng)在含陽離子特定吸附,結(jié)合特定的對合會組元及流過它的離子通量敏感的氧化膜結(jié)構(gòu)的“場逆”或“場促

29、進模型”中找到答案。在鋁的可逆電勢下,忽略表面電勢、在內(nèi)部電勢差沒有吸附時,有.的量級,場的方向是從溶液指向會屬,金屬應(yīng)帶相當(dāng)?shù)呢?fù)電荷;而離子在氧化物中的遷移陽極溶解的前提。在此情況下是“逆場”發(fā)生的,即下的鋁離子從負(fù)的余屬遷移到正的溶液,而負(fù)氧化物離子從正的溶液遷移到負(fù)的會屬。這種庫侖排斥力當(dāng)然會阻止遷移的進行。只有當(dāng)電極的電勢漂移到相對零電荷電位呈正值時。才發(fā)生陽極溶解。結(jié)果場被逆轉(zhuǎn)。該理論把活化溶解歸結(jié)為陽離子的特殊吸附。但這只是理論上的假設(shè)。.合金的“溶解.再沉積”機理年,.川等提出了含,、的鋁陽極的活化機理,即著名的溶解一再沉積機理,該理論得到了廣泛的驗證,并成為很多鋁陽極的活化機理

30、的基礎(chǔ)。其機理認(rèn)為:合會元素在陽極中以兩種形念存在,一是與形成溶體,另一種是以偏析棚的形念存在。其認(rèn)為、等元素相對于來兌是陰極性的,故偏析相被的品界所保護,當(dāng)陽極溶解的時候它們并不溶解。因此,它們并不對陽極起活化作用。起活化作用的是合會中的添加元素的中南太學(xué)顧七學(xué)位論文固溶體成分。其活化機理可解釋為:相對于為陰極的陽離子和發(fā)生電化學(xué)交換反應(yīng)而沉積到表面。這個交換反應(yīng)局部分離上的氧化膜。從而使的電位向很負(fù)的方向移動。因此對陽極。其活化機理可分為三步:一”。,氧化電對使陽極溶解,同時使和形成固溶體的合盒元素也被氧化,在電解液中形成會屬離子;”?,陰極性的陽離子第一步產(chǎn)生的由電化學(xué)置換反應(yīng)重新沉積到

31、的表面。的氧化膜局部分離,這和第二步幾乎同時發(fā)生,氧化膜的分離使陽極的電位向純鋁的方向移動,從而使陽極活化:該理論還提出該機理是一個自身催化機理。因為的活化是由陽極溶解產(chǎn)生的陽離子來實現(xiàn)的。孫鶴建等研究了銦對陽極活化過程的影響,認(rèn)為其機理為叫:陽極中以偏析相其中、富集形式存在,作為合會的活化源首先溶解,直到暴露出基體鋁:基體鋁大量溶解,同時溶解在溶液中的一離子沉積在表面,沉積在表面的使鋁基和氧化膜分離,有利于陽極活化;的偏析相形成島狀后,機械脫落,造成電流效率下降。吳益華對含銦鋁合會的研究表明田】,偏析相對點蝕的引發(fā)不直接起作用,點蝕的引發(fā)是由于存在于晶界上的另外兩種偏析相,.相及.、和的共沉

32、積相。在合會基體和表面氧化膜之問存在厚約的會屬富集層,它能加速表面活化過程。在放電過程中和通過“溶解.再沉積”機理保持鋁陽極不斷活化溶解。天津大學(xué)李振亞等人通過對含、的鋁合會電極在堿性介質(zhì)中的極化特性研究,得出如下反應(yīng)機理塒】。會屬鎵沉積于鋁陽極表面形成活化點是鋁陽極活化的根本原因,但在堿性介質(zhì)中鎵離子的還原電位比鋁的穩(wěn)定電位負(fù)。不能直接向鋁電極表面沉積,而錫離子很容易還原沉積于鋁電極表面。但在堿性介質(zhì)中對鋁電極沒有明顯去極化作用,因此簡嗨的.和.二元合金不能活化。由于鎵離子在會屬錫上的欠電位沉積,從而使鎵離子能在沉積有的鋁電極表面上沉積形成活化點,使鋁電極活化。.多元合會陽極溶解中南大學(xué)碩士

33、學(xué)位論文時,和也溶入溶液,錫離子在鋁電極表面沉積,隨后鎵離子在沉積錫上欠電位沉積。從而電極表面不斷地形成新的活化點,使?多元合會在較負(fù)電位下具有高的活化特性。堿性介質(zhì)中多元合會陽極活化溶解也遵循“溶解.再沉積”機理,活化元素鎵不能向鋁電極表面再沉積而被氧化,是鋁電極鈍化的直接原因。上述研究者不論如何解釋鋁陽極活化過程,但都對其元素的“溶解.再沉積”機理有共同認(rèn)識。.合金活化機理年,英格蘭的.司等研究并提出合金在堿性和中性溶液中的活化機理為:陽極電流是由通過氧化膜的電荷傳輸速度所控制的。.%的極化證明了上述結(jié)論并說明了?的溶解只通過在表面形成合金來完成。表面的一旦在合金表面的鈍化膜下形成了不連續(xù)

34、的點,在這些點處便會導(dǎo)致局部氧化膜變薄。從而使能擴散到幾乎沒有氧化膜的溶液界面去。而活化的.和所快速生成的說明氧化膜不再有保護作用,從而使水和原子發(fā)生直接的化學(xué)反應(yīng)。隨著時間的推移,在表面產(chǎn)生越來越多的將導(dǎo)致產(chǎn)量增加,他們還認(rèn)為活化是通過表面來控制的,活化溶解在表面下進行,且表面沒有點蝕,并很完整。在溶解過程中還有另一個反應(yīng),”通過還原在電極表面再沉積。這在氧化膜表面而不是在會屬上,氧化膜界面上生成會屬。他們還提出了.合會鈍化的原因:由于溫度太低,不是呈液體狀,而是變成了固體;被鈍化或氧化,即產(chǎn)生氧化物或氫氧化物。.電解質(zhì)對鋁合金的影響機理對于鋁合會的電化學(xué)性能來說,電解液也是一個不可忽視的重

35、要影響因素,所以各國專家學(xué)者對此進行了深入研究。阿根廷的.等人提出了.合會在溶液中的作用機理。該機理主要研究了出于鹵素離子的吸附而使合會元素起活化作用的機理。該機理認(rèn)為:只有在有.存在的時候才能在很負(fù)的電位下防止陽極的再度鈍中南大學(xué)顧十學(xué)位論文化,和純鋁的單純接觸并不能引起陽極的活化:對于一定量的,要便陽極活化,則至少需要一定量的。,反之亦然;在陽極表面形成?合會是.吸附在比電位更負(fù)的陽極上的原因,這也防止了陽極的再鈍化。/等研究了氯離子對鋁陽極的作用。他們的結(jié)果表明,丌路條件下氯離子在鋁的氧化膜上有明顯的吸附,吸附可能發(fā)生在“與.的化學(xué)反應(yīng)之后.導(dǎo)致不同組分的氫氧化物和氯化物的形成,這樣氯離

36、子成為在界面上的化學(xué)邊界。這些化合物的生成,尤其在氧化膜缺陷處,將影響活化元素沉積的速度,高濃度的氯離子將導(dǎo)致更大程度的化合物的生成以及使活化元素還原速度下降,從而使腐蝕速度降低。.認(rèn)為進入鋁的氧化膜的途徑還可能是通過替換取代氧化膜中的的品格,即氧原子和.進行一個交換反應(yīng),從而使.芷入氧化膜。故即使存在于氧化膜內(nèi)部的一些缺陷也可能形成閉塞區(qū),并在其中發(fā)生點蝕而破壞氧化膜的致密程度,并與氧化膜下的基體鋁隨后發(fā)生失電子反應(yīng),從而使鋁發(fā)生點蝕。挪威的.等人研究了.合會在堿性電解液中的電化學(xué)特性,并提出.合會溶解電流的波動性是由于:在負(fù)的電位下【 /】極化電極后,微粒沉積在電極表面,這些微粒沉積在電極

37、表面并成為電極表面的活性點;在活性點的氧化將消耗:。當(dāng)電流密度超過一定值時,氧化鋁和氫氧化鋁將在活性點上沉積,這將導(dǎo)致陽極電流密度下降;在鈍化點處低的陽極電流密度將使的濃度再度升高,于是沉積的氧化鋁和氫氧化鋁將溶解,故電流又升高。.垮研究了陽極在含的中的“活化.鈍化”機理。在電解液中只能在電極不參加放電時,能起到一定的緩蝕作用,而在放電時則不能起到緩蝕作用。而且其還被還原成會屬態(tài)沉積在鋁的表面。另方面,在加入合會元素來防腐蝕時,合金必須聚集在的表面從而使合會中南大學(xué)碩七學(xué)位論文不是特別活化。起緩蝕作用的是金屬態(tài)的合金元素,并可能是通過“溶解.沉積”機理來實現(xiàn)的。他們還認(rèn)為當(dāng)陽極處于鈍態(tài)時,其表

38、面被一層合金元素所包圍保護,當(dāng)電位足夠正時,表面的合金元素發(fā)生陽極溶解,形成,從而露出基體由此造成陽極的活化,當(dāng)電位下降到一個臨界電位以下時,則合會元素又沉淀到晶界上形成保護層,從而使表面鈍化。印度的.等研究了緩蝕劑對鋁在堿性介質(zhì)中陽極行為的影響,認(rèn)為鈣鹽與檸檬酸鹽生成的物質(zhì)能維持鋁合金電極附近溶解的值穩(wěn)定,所以在溶液中添加鈣鹽與檸檬酸鹽可降低陽極極化。.本論文的研究內(nèi)容當(dāng)前鋁合金陽極已經(jīng)發(fā)展到三元甚至更多元合金,而且所使用的電解質(zhì)的范圍也越來越廣:從酸性、中性,堿性到有機電解液和土壤等。迄今為止,世界各國科學(xué)家對鋁及鋁合金電極的反應(yīng)機理大多還集中在二元合金的研究,而且也未能得出一個統(tǒng)一的觀點

39、。合金元素的添加量上都是經(jīng)驗性的。由于在合金化方面的特性,使得目前對.合金的研究較多,而對.系列合會的研究相對較少。二元合會性能上的不足,要求更多元合會的發(fā)展,對電解液的性能也提出了更高的要求。各種合會元素之日、合余元素和鋁之以及電解質(zhì)與陽極之間的相互作用對鋁陽極電化學(xué)性能超著不可忽視的綜合作用。這些作用在進行鋁陽極活化機理解釋過程中都必須考慮在內(nèi)。本文從?系列陽極合金中各種合金元素,以及電解液添加劑之日的相互作用出發(fā),以?系列陽極合金為研究對象,采用陽極極化曲線、循環(huán)伏安曲線、鋁陽極析氫曲線、交流阻抗等分析手段,對.系列陽極合會電化學(xué)性能進行研究。中南大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章實驗原理及方法.主

40、要實驗儀器,鋁合金的熔煉.鋁合金的熔煉原理【鋁與氧的親和力大,易氧化。在.范圍內(nèi),純鋁表面形成一層致密的膜。氧化鋁膜熔點高,不溶解,密度為.一,此膜能阻止鋁液的繼續(xù)氧化。.外表面是疏松的,存在由。的小孔,易吸附水氣。有實驗證明,在熔煉溫度下其表面的.膜含有%,溫度升高吸附量減少,但在時仍吸附.%。只有在溫度高于,.完全轉(zhuǎn)變成?時,才完全脫水。如在熔煉與澆注時將表面破壞的.膜攪入鋁液中,吸附的水氣與鋁液反應(yīng)造成吸氫。鋁液中增加,氫含量也會隨之增加。因此在熔煉和鑄造過程中不能輕易破壞氧化鋁膜。溫度超過時,開始轉(zhuǎn)變?yōu)?密度增大到?一,體積收縮約%;此時表面氧化膜不再是連續(xù)的,氧化反應(yīng)又將劇烈迸行,因

41、此氧化物含量顯著增加,嚴(yán)重影響合金性能,所以大多數(shù)鋁合金熔煉溫度應(yīng)控制在以下。溫度低于時,鋁和空氣中的水蒸氣接觸。發(fā)生下列反應(yīng):十?是一種白色粉末,沒有防氧化作用,且易吸潮。在高于的熔煉溫度下,鋁與水氣發(fā)生下列反應(yīng):?【】生成的游離態(tài)的原子【,極易溶于鋁液中,此反應(yīng)為鋁液吸氫的主要途徑。高溫下在爐內(nèi)也發(fā)生分解反應(yīng):中南大學(xué)碩十學(xué)位論文?啼反應(yīng)生成的氣又可與鋁反應(yīng)生成【】,進入鋁液。所以鋁錠長期露天存放,是造成熔體含氣量多的主要原因。鋁液表面如有致密膜氧化膜存在,能顯著地阻礙鋁.水氣反應(yīng),一旦氧化膜被破壞或疏松了,反應(yīng)仍會劇烈進行。加入合金元素對鋁合金的氧化膜有一定影響。在鋁中加入、等,對鋁的氧

42、化膜影響極小,合金的氧化膜仍是致密的,阻礙鋁液的繼續(xù)氧化。鋁中加入堿土及堿金屬時,這類元素均為表面活性物質(zhì),又與氧的親和力很大,富集于表面優(yōu)先氧化,從而改變了氧化膜的性質(zhì)。在熔煉過程中熔爐的爐襯耐火材料和熔液接觸部分對熔煉產(chǎn)品也有著重要的影響,所以要仔細選擇合適的耐火材料。煉鋁所采用的爐襯與鋁液接觸部分傾向于采用高成分的耐火材料。.鋁合金的熔煉采用箱式電阻爐熔煉鋁,熔煉溫度為.,熔煉容器用剛玉坩堝。首先熔化鋁,再依次按量加入各種合金元素,攪拌,恒溫,倒入石墨模中鑄錠,自然冷卻。將鋁錠壓制成左右的薄片,待用。本實驗所用鋁為工業(yè)純鋁,純度約為.%,添加合金元素有銦、鋅、鉍、鉛,且純度均為.%。各合

43、金成分如表.所示。表各鋁合金組成成分表?:組成為質(zhì)封卣分含鼉,%.研究電極的制作將純鋁及熔融后制成的鋁合金薄片做成工作面積為的正方形,末端連接銅線。非工作面積用膠密封。固化后分別用、的中南大學(xué)頑七學(xué)位論文金相砂紙打磨光滑工作面,然后以蒸餾水沖洗,以丙酮除油,再以蒸餾水漂洗干凈,吹干后放在干燥器中待用。.電解液的配置所選定的電解液分別有:.?、.?.、和?。所用試劑都為分析純,用蒸餾水分別配置成所需濃度的溶液。.電解液添加劑的制備.錳酸鉀和,加熱沸騰至全部為綠色溶液。在蒸餾水中加入然后把燒杯放入冰水混合物中一段時問。沉淀完全后用沙星漏斗將深綠色晶體過濾,用?。溶液沖洗,干燥備用。.檸檬酸鈣以為原

44、料制備檸檬酸鈣,主要反應(yīng)如下:?卜? 制各時將氧化鈣研細,加入一定量的水制成石灰乳,在不斷攪拌下,分批加入一定濃度的檸檬酸水溶液過量%,保溫反應(yīng)段時間。將產(chǎn)物過濾,用蒸溜水洗滌濾餅,最后在干燥箱中烘干,得白色粉末狀檸檬酸鈣產(chǎn)品。所用試劑均為分析純。.其它氯化亞錫、氯化鋅、錫酸鈣和錫酸鈉等添加劑溶液均采用分析純試劑,用蒸餾水配置成所需濃度。.鋁電極表面狀況測試?yán)们v因型掃描電子顯微鏡來觀察研究電極的表面形貌,以產(chǎn)生高分辨和大景深的樣品表面圖像。利用能譜儀來分析鋁合會樣品中的偏析相和表面組織的微米區(qū)域進行化學(xué)成分分析。中南大學(xué)碩學(xué)位論文.電化學(xué)性能測試內(nèi)容.陽極極化曲線的測定過電位值是隨通過電極的

45、電流密度不同而不同的。一般情況下,電流密度越大,過電位絕對值也越大.所以,過電位雖然是表示電極極化程度的重要參數(shù),但一個過電位值只能表示出某一特定電流密度下電極極化的程度,而無法反映出整個電流密度范圍內(nèi)電極極化的規(guī)律。為了完整而直觀地表達出一個電極過程的極化性能,通常需要通過實驗測定過電位或電極電位隨電流密度變化的關(guān)系曲線,即極化曲線。用極化曲線來研究電化學(xué)過程的基本規(guī)律是一重要的方法。研究金屬陽極溶解及鈍化通常采用兩種方法:恒電流法和恒電位法。由于恒電位法能測得完整的陽極極化曲線,因此在金屬鈍化現(xiàn)象的研究中恒電位法比恒電流法更為有利,所以一般都采用恒電位法研究金屬陽極溶解及鈍化現(xiàn)象?？紤]到實

46、驗內(nèi)容及目的,在本實驗中采用了恒電位法來測定陽極極化曲線。實驗系統(tǒng)由上海辰華儀器公司生產(chǎn)的型電化學(xué)工作站及其配套軟件組成。電解池采用三電極體系,如圖.所示。以飽和甘汞電極為參比電極,鎳片為輔助電極,鋁陽極為研究電極,測陽極極化曲線。掃描范圍為,一.,掃描速度為.?一。心酬,叫廓阮 一:吐引?！绊雱h一 一拯期西電極.接參比電極.拯互.作;電極.音金毛島盱曹鉛臺金飽和出撒.鎳片圖三電極體系示意圖.循環(huán)伏安曲線的測定循環(huán)伏安法是加在工作電極上的電壓,從原始電位線性掃搖到一定數(shù)值后,再將掃描方向反向進行到原始電位。即所加掃描電壓為等腰三角形。相應(yīng)在加掃中南大學(xué)頌學(xué)位論文描電壓的前半部分,去極化劑在電極

47、上被還原為陰極過程,產(chǎn)生還原電流,施加掃描電壓的后半部分,還原的產(chǎn)物又重新被氧化陽極過程,產(chǎn)生氧化電流,整個過程所得的.曲線即為循環(huán)伏安曲線。經(jīng)過一次三角波掃描,在電極上完成一個還原過程和氧化過程的循環(huán)。循環(huán)伏安法一般用于研究電極過程,如判斷電極過程的可逆性及吸附現(xiàn)象等。還可用于檢驗反應(yīng)產(chǎn)物的穩(wěn)定性,以及電化學(xué).化學(xué)偶聯(lián)反應(yīng)過程的研究。在進行成分分析時用單向掃描就可完成】。本實驗利用上述所說的電化學(xué)工作站和電解池體系,在一定范圍內(nèi)測定不同?。鋁陽極的循環(huán)伏安曲線。掃描速度為.交流阻抗的測定交流阻抗法是指在研究電極上疊加一幅度不超過幾毫安的周期性變化電流或電位,測量電極對此擾動的響應(yīng)參量。實驗中

48、可直接得到阻抗值或相對應(yīng)的交流電位或電流值。交流信號通常使用正弦波。交流阻抗法中,由于極化電位幅度很小,電極動力學(xué)方程可近似地看成線性關(guān)系。而且,下弦變化函數(shù)也使得數(shù)學(xué)分析相對地簡化,尤其是各種引起電極極化的因素都可用等效電路表示,因而易于用等效電路的概念解析電極的行為,避免了按化學(xué)體系解問題時遇到的復(fù)雜性。另外,采用電橋法得到的結(jié)果準(zhǔn)確性很高。因此,交流阻抗法已成為研究電沉積過程的有效手段。利用上述所說的電化學(xué)工作站和電解池體系,測定開路電壓下不同鋁陽極的交流阻抗圖,以研究其電極過程。.鋁陽極析氫曲線的測定析氫曲線從另一直觀的角度反映了金屬電極在電解液中的活性,可用于研究不同的合會元素或電解

49、液添加劑對電極鈍化或活化的影響。.中性電解液體系中鋁陽極析氫曲線的測定中性電解液體系中鋁陽極析氫實驗采用圖的裝置進行。以一個漏斗骨于工作電極的上方,在漏斗上方連接一移液管以收集析出的氫氣,以恒電流的方式給工作電極加上電流,并且電流由小到大調(diào)節(jié)。每一個電流值極化記錄析出氫氣的量。再按下面的公式將其換算成析氫電流密度。/./ 中南大學(xué)碩士學(xué)位論文式中眥:電流密度/?瑚產(chǎn);:電極工作面積/;:集氣時間/;:集氣體積/;:實驗溫度/;:標(biāo)準(zhǔn)大氣壓/:.理想氣體常數(shù):法拉第常數(shù).移液管圖中性電解液析氫曲線測試裝置.堿性電解液體系中鋁陽極析氫曲線的測定因為鋁合金在堿性溶液中的析氫速度很快,故可采用圖.裝置

50、圖來測試鋁合金的析氫速度。裝入溶液和鋁合金片后將瓶口密封,容器分支為一刻度管,每隔一定時間記錄下刻度管中液面的高度,從而可換算出單位時間內(nèi)鋁合金析出的氫氣量.石蠟刻度管電解液廠鋁合金.二壘圖堿性電解液體系析氫曲線測試裝置析氫速度用單位時間內(nèi),消耗單位質(zhì)量的鋁合金所析出的氫氣的體積來表示.即:自:?.。.中南大學(xué)碩十學(xué)位論文.鋁陽極利用率的測定先將鋁合金電極預(yù)先稱重,然后在恒電位下待電流穩(wěn)定在后,丌始測量。測量裝黃如圖.所示。.:穩(wěn)壓電源;:毫安表;:伏特表:電解池;:輔助電極:.鋁陽極;:電阻箱圖測量陽極效率裝置圖進行極化后停止。取出電極,用稀硫酸沖洗,然后以自來水沖洗幾次。再用、的金相砂紙逐級將鋁電極表面的殘留物除去。再用蒸餾水沖洗,吹干,稱重。陽極利用率的計算公式如下:化,. 式中:為陽極利用率/%;化為陽極極化電流/;為失重質(zhì)量儋:為法拉第常數(shù):為時間/。.陽極自腐蝕速度的測定自腐蝕速度用自腐蝕電流表示,由一定時間