溶氧型海水电池正负极材料性能的研究

发布时间：2021-11-08 02:48

　　溶氧型海水电池由于具有良好的环境适应性和放电稳定性被广泛应用在海洋探测领域中,它主要由镁合金负极和溶氧正极构成。镁合金是一种优秀的电极材料,但是应用在海水电池中时存在自腐蚀过快和利用率较低的问题。而溶氧正极的放电性能极易受环境因素的干扰。本文从这两个问题出发,一方面对镁合金负极进行锡酸转化处理和硅烷化处理,目的是提高合金的耐腐蚀性进而提高电极利用率,研究了两种膜层对镁合金负极物理化学性能和电化学性能的而影响;同时对溶氧正极的组成和影响电池放电的因素进行了探究。采用浸渍法成功在镁合金表面制备了浅灰色锡酸转化膜,膜层的微观形貌为微米级球状颗粒堆积结构,可以有效隔绝基体与腐蚀介质的接触从而起到缓蚀作用。通过对溶液组成和工艺参数进行单一因素实验和正交试验,得到了锡酸转化的最佳工艺条件,研究表明,转化处理后的镁合金耐腐蚀性相比裸镁合金有了很大的提高。对镁合金与正极材料组成的海水电池进行恒流放电测试,结果表明转化处理后的镁合金负极放电比容量为1621.68 m Ah/g,较裸镁合金1190.1 m Ah/g的比容量提高了36%,电极利用率提高了15%。对镁合金表面的锡酸膜进行了硅烷化处理,在镁合金...

【文章来源】： 哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景与研究目的
    1.2 海水电池的国内外研究现状
        1.2.1 大功率海水电池
        1.2.2 溶氧型海水电池
    1.3 海水电池负极材料的研究进展
        1.3.1 镁合金负极材料的缺陷
        1.3.2 Mg-Al系镁合金负极材料
        1.3.3 Mg-Hg-Ga系镁合金负极材料
        1.3.4 其它镁合金负极材料
    1.4 海水电池正极材料的研究进展
    1.5 镁合金负极表面锡酸膜和硅烷膜的研究进展
        1.5.1 镁合金负极表面锡酸膜的研究进展
        1.5.2 镁合金负极表面硅烷膜的研究进展
    1.6 本课题的主要研究内容
第2章 试验内容及分析方法
    2.1 试验药品及仪器设备
        2.1.1 试验药品
        2.1.2 仪器设备
    2.2 海水电池的组成和结构
        2.2.1 溶氧正极的制备
        2.2.2 电池组装
    2.3 材料结构和物理性能表征
        2.3.1 镁合金膜层微观形貌与元素成分测试
        2.3.2 镁合金膜层相结构分析
        2.3.3 静态接触角测试
    2.4 化学性能与电化学性能测试
        2.4.1 硫酸铜点滴实验
        2.4.2 开路电位-时间曲线测试
        2.4.3 电化学阻抗谱测试
        2.4.4 动电位极化曲线测试
        2.4.5 电池恒流放电测试
第3章 镁合金锡酸膜和锡酸-硅烷膜的性能研究
    3.1 引言
    3.2 浸渍法制备锡酸转化膜的工艺研究
        3.2.1 浸渍法制备锡酸转化膜
        3.2.2 锡酸钠浓度的影响
        3.2.3 乙酸钠浓度的影响
        3.2.4 焦磷酸钠浓度的影响
        3.2.5 氢氧化钠浓度的影响
        3.2.6 转化温度的影响
        3.2.7 转化时间的影响
        3.2.8 正交实验
    3.3 锡酸膜对镁合金负极性能的影响
        3.3.1 锡酸膜对镁合金负极微观性质的影响
        3.3.2 锡酸膜对镁合金负极耐腐蚀性的影响
        3.3.3 锡酸膜对镁合金负极疏水性的影响
        3.3.4 锡酸膜对镁合金负极放电性能的影响
    3.4 锡酸-硅烷膜的制备及其对镁合金负极性能的影响
        3.4.1 锡酸-硅烷复合膜层的制备
        3.4.2 复合膜对镁合金负极微观形貌的影响
        3.4.3 复合膜对镁合金负极耐腐蚀性的影响
        3.4.4 复合膜对镁合金负极疏水性的影响
        3.4.5 复合膜对镁合金负极放电性能的影响
    3.5 本章小结
第4章 正极组分与影响电池放电因素的研究
    4.1 引言
    4.2 溶氧正极组分的研究
        4.2.1 电极粘结剂的选择与研究
        4.2.2 电极导电剂的选择与研究
    4.3 其它因素对电池性能的影响
        4.3.1 放电电流密度对电池性能的影响
        4.3.2 电极间距对电池性能的影响
    4.4 本章小结
第5章 经济成本分析
    5.1 引言
    5.2 锡酸转化&硅烷化工艺的技术分析
        5.2.1 镁合金转化膜的技术现状
        5.2.2 锡酸转化工艺技术与市场分析
        5.2.3 硅烷化工艺技术与市场分析
    5.3 海水电池经济成本核算
        5.3.1 锡酸转化工艺的生产成本分析
        5.3.2 硅烷化处理成本分析
        5.3.3 溶氧正极制备的成本分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和其它成果
致谢



本文编号：3482853