铝-空气电池用Al-Mg-Sn-Ga合金阳极材料研究
发布时间：2021-03-11 12:11
本论文根据合金化方法以高纯铝和元素Sn、Ga、Mg为原料制备了Al-0.08Sn-0.08Ga-xMg（x=0、0.5、1.0、1.5、2.0）阳极合金。利用排水法测量铝合金阳极材料的析氢速率,扫描电镜观察阳极合金表面形貌和腐蚀形貌,能谱仪分析阳极合金析出相元素成分和含量,CHI660E和Autolab PGSTAT204电化学工作站测量开路电位、动电位极化和交流阻抗,用Land电池放电性能测试系统测试其在4M NaOH溶液中的放电性能。研究了合金化元素Sn、Ga、Mg对阳极合金自腐蚀速率及电化学性能的影响。得出:Sn、Ga元素主要以析出相的形式分布在铝阳极基体表面充当活性点,降低阳极合金的氧化膜电阻,由于其具有高的析氢过电位可有效降低铝合金阳极材料析氢自腐蚀,且使合金阳极由点蚀向均匀腐蚀的方式转变;Sn、Ga元素能显著提高合金阳极的活化能力,但是在没有Mg参与的合金阳极中阳极材料在提高其活化能力的同时,其自腐蚀速率也一并增加;Mg元素在成分范围为0.5wt%1.0wt%内能减小Sn、Ga元素的成分偏析,使元素在基体表面的分布更均匀,阳极合金的析氢速率降低;Mg元...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铝空气电池结构示意图
昆明理工大学硕士学位论文20金刚石抛光膏)。抛光后的试样表面用无水乙醇清洗，丙酮除油，使用光学显微镜观察试样的平整度，主要观察有没有很深的划痕，如果有继续抛光，没有就存于无水乙醇中防止表面氧化。JSM5610LV扫描电镜观察合金的显微组织。2.4铝合金阳极材料电化学性能测试2.4.1腐蚀性能测试本实验的腐蚀性能测试方法是利用排水法测量铝阳极合金的析氢速率。将Al合金板剪为10mm×10mm×1mm的样品，用800#，1000#，1500#和2000#砂纸把表面氧化膜打磨后，迅速放入无水乙醇中浸泡，防止氧化。将锥形瓶、量筒等按如图所示装置安装，测试开始前，用吹风机将试样表面无水乙醇快速吹干后，将样品完全浸没在4mol/L的NaOH溶液中1h，记录排出水的体积，通过式2.1计算出铝阳极合金的析氢速率。计算公式如下：V=VH2(S×t)(2.1)式中V——析氢速率，ml·cm2·min1；VH2——排出液体的体积，即产生氢气的体积，ml；S——试样表面积，cm2；t——测试时间，t=1h。图2.2析氢测试装置示意图Fig.2.2Schematicdiagramofthehydrogenevolutiontestdevice
昆明理工大学硕士学位论文22图2.3电化学性能测试三电极体系Fig.2.3threeelectrodesystemforelectrochemicalpropertiestesting2.5放电测试使用多通道电池测试系统(CT2001A，LandCompany)在120mA·cm2的电流密度下进行恒电流放电测试3小时。使用以下等式在放电期间测量重量变化的基础上计算燃料效率和能量密度：ηanode=QQ0(2.2)ηfuel=WW0(2.3)其中ηanode是阳极效率(%)；Q是实际容量密度(mA·h·g1)；Q0是理论容量密度（2980mA·h·g1）；ηfuel是燃料效率(%)；W是实际能量密度(Wh·kg1)；W0是理论能量密度(8100Wh·kg1)。使用高灵敏度天平精确测量放电前后的样品重量。所有电池测试和电化学测量进行三次以确保实验的准确性。此外，通过电化学方法获得的每个样品的放电电位，腐蚀电流密度和阳极效率通过标准偏差的三次重复实验取平均值。
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝空气电池技术在国防军工领域应用分析[J]. 祝树生,李志国,王小辉,解春雷. 电源技术. 2015(10)
[2]铝空气电池——电动车辆电源革命性的突破[J]. 陈天殷. 汽车电器. 2014(12)
[3]热处理对Al-Ga-Sn-Mn-Bi阳极合金组织及电化学性能影响[J]. 李登辉,文九巴,贺俊光,高军伟. 材料热处理学报. 2014(06)
[4]铝空气电池Al-5Zn-0.02In-1Mg-0.05Ti阳极材料性能研究[J]. 马景灵,郝星辰. 腐蚀科学与防护技术. 2014(01)
[5]冷变形对铝空气电池用阳极电化学性能的影响[J]. 贺俊光,文九巴,周旭东,王国伟. 腐蚀科学与防护技术. 2013(03)
[6]固溶处理对Al-Zn-Sn-Ga合金腐蚀行为的影响[J]. 文九巴,李君峰,贺俊光,马景灵,李高林. 河南科技大学学报(自然科学版). 2012(05)
[7]热处理工艺对2A12铝合金阳极氧化膜性能影响[J]. 杨宇,孟宪刚,申坤. 航天器环境工程. 2011(01)
[8]退火工艺对Al-Zn-In系合金组织和电化学性能的影响[J]. 李元侦,文九巴,赵胜利,马景灵,卢现稳. 热处理. 2009(06)
[9]固溶处理对Al-Zn-In-Mg-Ti-Mn合金电化学性能的影响[J]. 焦孟旺,文九巴,赵胜利,郭炜,马景灵,李光福. 腐蚀科学与防护技术. 2009(03)
[10]热处理对Al-Zn-In-Mg-Ti合金组织与电化学性能的影响[J]. 马景灵,文九巴,李旭东,李光福,焦孟旺,郭炜. 材料热处理学报. 2008(03)
博士论文
[1]碱性铝燃料电池和固体氧化物燃料电池相关关键材料制备与评价表征[D]. 张勇.中南大学 2012
硕士论文
[1]电池用Al-Ga-Mn-Mg阳极材料的制备与性能研究[D]. 梁明岗.河南科技大学 2015
[2]大功率动力电池用铝合金阳极材料研究[D]. 左列.中南大学 2009
本文编号：3076436
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铝空气电池结构示意图
昆明理工大学硕士学位论文20金刚石抛光膏)。抛光后的试样表面用无水乙醇清洗，丙酮除油，使用光学显微镜观察试样的平整度，主要观察有没有很深的划痕，如果有继续抛光，没有就存于无水乙醇中防止表面氧化。JSM5610LV扫描电镜观察合金的显微组织。2.4铝合金阳极材料电化学性能测试2.4.1腐蚀性能测试本实验的腐蚀性能测试方法是利用排水法测量铝阳极合金的析氢速率。将Al合金板剪为10mm×10mm×1mm的样品，用800#，1000#，1500#和2000#砂纸把表面氧化膜打磨后，迅速放入无水乙醇中浸泡，防止氧化。将锥形瓶、量筒等按如图所示装置安装，测试开始前，用吹风机将试样表面无水乙醇快速吹干后，将样品完全浸没在4mol/L的NaOH溶液中1h，记录排出水的体积，通过式2.1计算出铝阳极合金的析氢速率。计算公式如下：V=VH2(S×t)(2.1)式中V——析氢速率，ml·cm2·min1；VH2——排出液体的体积，即产生氢气的体积，ml；S——试样表面积，cm2；t——测试时间，t=1h。图2.2析氢测试装置示意图Fig.2.2Schematicdiagramofthehydrogenevolutiontestdevice
昆明理工大学硕士学位论文22图2.3电化学性能测试三电极体系Fig.2.3threeelectrodesystemforelectrochemicalpropertiestesting2.5放电测试使用多通道电池测试系统(CT2001A，LandCompany)在120mA·cm2的电流密度下进行恒电流放电测试3小时。使用以下等式在放电期间测量重量变化的基础上计算燃料效率和能量密度：ηanode=QQ0(2.2)ηfuel=WW0(2.3)其中ηanode是阳极效率(%)；Q是实际容量密度(mA·h·g1)；Q0是理论容量密度（2980mA·h·g1）；ηfuel是燃料效率(%)；W是实际能量密度(Wh·kg1)；W0是理论能量密度(8100Wh·kg1)。使用高灵敏度天平精确测量放电前后的样品重量。所有电池测试和电化学测量进行三次以确保实验的准确性。此外，通过电化学方法获得的每个样品的放电电位，腐蚀电流密度和阳极效率通过标准偏差的三次重复实验取平均值。
【参考文献】：
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[4]铝空气电池Al-5Zn-0.02In-1Mg-0.05Ti阳极材料性能研究[J]. 马景灵,郝星辰. 腐蚀科学与防护技术. 2014(01)
[5]冷变形对铝空气电池用阳极电化学性能的影响[J]. 贺俊光,文九巴,周旭东,王国伟. 腐蚀科学与防护技术. 2013(03)
[6]固溶处理对Al-Zn-Sn-Ga合金腐蚀行为的影响[J]. 文九巴,李君峰,贺俊光,马景灵,李高林. 河南科技大学学报(自然科学版). 2012(05)
[7]热处理工艺对2A12铝合金阳极氧化膜性能影响[J]. 杨宇,孟宪刚,申坤. 航天器环境工程. 2011(01)
[8]退火工艺对Al-Zn-In系合金组织和电化学性能的影响[J]. 李元侦,文九巴,赵胜利,马景灵,卢现稳. 热处理. 2009(06)
[9]固溶处理对Al-Zn-In-Mg-Ti-Mn合金电化学性能的影响[J]. 焦孟旺,文九巴,赵胜利,郭炜,马景灵,李光福. 腐蚀科学与防护技术. 2009(03)
[10]热处理对Al-Zn-In-Mg-Ti合金组织与电化学性能的影响[J]. 马景灵,文九巴,李旭东,李光福,焦孟旺,郭炜. 材料热处理学报. 2008(03)
博士论文
[1]碱性铝燃料电池和固体氧化物燃料电池相关关键材料制备与评价表征[D]. 张勇.中南大学 2012
硕士论文
[1]电池用Al-Ga-Mn-Mg阳极材料的制备与性能研究[D]. 梁明岗.河南科技大学 2015
[2]大功率动力电池用铝合金阳极材料研究[D]. 左列.中南大学 2009
本文编号：3076436
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