基于铅氧燃料电池法合成电池级氧化铅及其电化学性能的研究

发布时间：2017-11-15 20:19

本文关键词：基于铅氧燃料电池法合成电池级氧化铅及其电化学性能的研究

【摘要】：铅酸电池广泛用于汽车点火电源和电动车动力电源等领域,高品质氧化铅是制造先进铅酸电池的关键原料。本论文针对现有球磨法(岛津法)和气相氧化法(巴顿法)两种传统制备工艺存在的高能耗和高污染问题,提出了一种全新清洁节能的高品质氧化铅的合成方法,该方法利用铅阳极和氧阴极构成铅氧燃料电池,借助该电池自发的放电过程得到含有氧化铅的电解液,再通过冷却结晶析出氧化铅和NaOH母液。围绕铅氧燃料电池的电极过程和氧化铅结晶过程,本论文的主要研究内容如下：本论文首先利用三电极法研究了铅在NaOH溶液中的阳极过程。通过线性扫描、交流阻抗、循环伏安、恒电流放电和塔菲尔等电化学测试方法研究了氢氧化钠浓度、电解液温度、氧化铅浓度以及添加剂等因素对铅阳极过程的影响。研究结果表明：在电解液NaOH浓度为30%、温度为80℃,并溶解有0.2mol·L-1的Cl-添加剂时,铅阳极的反应活性最高。本论文同时以三电极法研究了氢氧化钠浓度、电解液温度、氧化铅浓度以及阳极添加剂等因素对氧阴极过程的影响。研究结果表明：在常温下浓度为30%的氢氧化钠电解液中反应活性最高,阳极添加剂的存在对氧电极的电化学活性无不良影响。在此基础上,本论文研究了铅氧燃料电池的电化学及NaOH-PbO电解液的结晶和母液循环过程。实验结果表明：铅氧燃料电池在电解液NaOH的浓度为30%、温度为80℃、阳极添加剂为0.2 mol·L-1的Cl-时,以35mA cr n-2的电流密度进行放电时,其放电平均电压高达0.5V。对放电后得到的NaOH-PbO电解液进行降温结晶,析出PbO晶体后得到循环母液NaOH,再次进行放电反应结果表明：循环利用氢氧化钠电解液放电时,该燃料电池的放电性能良好,其放电电压高达至0.45-0.50 V。最后,本论文对合成的PbO进行了SEM和XRD的表征测试,结果表明：碱度和降温速率都会影响PbO的晶型结构,搅拌会影响PbO的形貌结构；共得到a-PbO、β-PbO、α,β-PbO三种晶型结构的PbO。对三种PbO进行和膏、固化、化成得到铅酸电池正负电极,其电化学测试和循环结果表明：合成的氧化铅尤其是合成的α-PbO具有比传统铅粉更高的电化学活性和稳定性。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM911.4;TQ134.33

【参考文献】

中国期刊全文数据库前10条

1 杨凤玉;张蕾蕾;徐吉静;刘清朝;赵敏寿;张新波;;非水系锂空气电池的正极材料和电解液研究进展[J];无机化学学报;2013年08期

2 朱明骏;袁振善;桑林;丁飞;刘浩杰;;金属/空气电池的研究进展[J];电源技术;2012年12期

3 IIDA Atsuo;;Atmospheric lead pollution in fine particulate matter in Shanghai, China[J];Journal of Environmental Sciences;2009年08期

4 任鹏飞;邹小平;程进;张红丹;李飞;朱光;王茂发;;电化学还原法制备氧化铅纳米棒(英文)[J];材料科学与工程学报;2007年06期

5 高艳阳;张月;王金霞;;棒状纳米PbO的固相合成[J];中北大学学报(自然科学版);2007年01期

6 胡彬彬;季振国;袁苑;霍丽娟;黄伟霞;;直流反应磁控溅射制备氧化铅薄膜[J];真空科学与技术学报;2006年02期

7 付信涛;超细粉体材料的应用[J];新材料产业;2005年02期

8 刘建斌,许民,黄志明;纳米β-PbO粉体的固相合成[J];有色金属(冶炼部分);2004年02期

9 马凤国,邵自强,宋缪毅,谭惠民;纳米级氧化铅粉体的合成[J];合成化学;2001年05期

10 龚良玉,李娟,夏熙;固相合成β-PbO纳米粉体及相关过程的研究[J];无机材料学报;2001年05期