AZ31B镁合金在复合电解液中的电化学行为研究

发布时间：2017-06-23 12:17

  本文关键词：AZ31B镁合金在复合电解液中的电化学行为研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：镁是活泼轻金属,具有无毒、无污染、来源广等诸多特点,作为电极材料具有理论容量高、放电电位平稳、工作温度范围宽等优点,使得镁金属材料在电池领域应用中具有非常大的潜力。但镁电极材料在水溶液中易发生自腐蚀和负差异效应,以及电极放电时产生的滞后现象,使其无法达到实用的标准,这制约着镁电池在市场中的广泛应用。为解决镁电池上述问题,目前主要研究的两个方向是改变电极材料和电解液成分,但对电解液的研究大都集中在单组份电解液,对AZ系列镁合金电极材料在复合电解液中的电化学行为研究则鲜有报道,因此,本论文重点研究复合电解液及添加剂对镁负极的电化学行为影响。论文首先对比镁合金负极在单组分电解液和二组分复合电解液的中电化学行为进行研究,寻找具有最优电化学性能的复合电解液。利用开路电位测试、线性电位扫描、交流阻抗测试、Tafel极化曲线、恒流放电测试、失重法、扫描电镜等方法对镁电极在复合电解液中电化学性能进行了研究,考察了镁电极在复合电解液中的电化学行为以及不同浸泡时间对镁合金表面膜层形貌的影响。得到以下结果:AZ31B镁合金在MgSO_4-Mg(NO_3)_2复合电解液中,随着MgSO_4的浓度增加,开路电位负移,摩尔比为0.7:9.3复合电解液中的活化电位最负,极化程度最低,因此选用该摩尔比的复合电解液作为基础电解液,研究在复合电解液中添加不同添加剂对AZ31B镁负极放电性能的影响。当NaF的浓度为30mmol/L,腐蚀速率降低4.8倍,放电电位负移190mV,滞后时间缩短至0.72s,镁负极的放电性能和耐蚀性都有明显的提高。当六偏磷酸钠的浓度为30mmol/L时腐蚀电流密度减少,具有缓蚀作用,且当浓度为0.1mol/L时,放电电位最负为-1.70V,电位降和滞后时间最小。当十二烷基苯磺酸钠浓度为0.05mmol/L时腐蚀电流密度增大,浓度增大至0.15mmol/L时腐蚀电流密度减少,对电极缓蚀作用呈现反复变化的作用。添加剂NaHCO_3在单一MgSO_4溶液中的缓蚀作用效果不佳,在复合电解液中的缓蚀作用有明显提高,且当浓度为20mmol/L时腐蚀电流密度最小,缩小5倍至0.47×10~(-5)·A·cm~(-2),滞后时间缩短至0.7s内。论文最后讨论了二元复合添加剂对电极的电化学性能影响,结果表明:NaF-NaHCO_3复配的二元复合添加剂使得镁负极的活化电位最正,钝化范围扩大,极化电流减少,相对于二者单独添加时阻抗值都大,可以作为理想的二元复合缓蚀剂;NaF-SHMP复合添加剂的放电曲线放电电位最负,电位降最低,且滞后时间也较短,镁电极的放电性能得到明显提升。
【关键词】：AZ31B镁合金 复合电解液 复合添加剂 电化学行为
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.22;O646
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 镁及镁合金9-10
• 1.3 镁合金腐蚀与研究现状10-13
• 1.4 镁电池电解液的研究现状13-15
• 1.5 镁电池电压滞后的研究现状15-16
• 1.6 论文的研究内容与研究方法16-18
• 2 实验部分18-24
• 2.1 实验试剂与仪器18-19
• 2.1.1 实验试剂18
• 2.1.2 实验仪器18-19
• 2.2 工作电极的制备19
• 2.3 测试方法19-24
• 2.3.1 开路电位20
• 2.3.2 线性电位扫描20-21
• 2.3.3 Tafel曲线测试21
• 2.3.4 恒电流放电21-22
• 2.3.5 交流阻抗测试22-23
• 2.3.6 扫描电镜观察23-24
• 3 结果与讨论24-55
• 3.1 AZ31B镁合金在复合电解液中的电化学行为24-29
• 3.1.1 极化特性24-25
• 3.1.2 交流阻抗特性25-28
• 3.1.3 表面形貌28-29
• 3.2 复合电解液中添加剂的影响29-51
• 3.2.1 添加NaF对AZ31B镁合金电化学行为的影响29-34
• 3.2.2 添加六偏磷酸钠对AZ31B镁合金电化学行为的影响34-39
• 3.2.3 添加十二烷基苯磺酸钠对AZ31B镁合金电化学行为的影响39-44
• 3.2.4 NaHCO_3的添加对AZ31B镁合金电化学行为的影响44-51
• 3.3 二元复合添加剂对AZ31B镁合金电化学行为的影响51-55
• 3.3.1 极化特性51-52
• 3.3.2 电压滞后52-53
• 3.3.3 交流阻抗53-55
• 4 结论与展望55-57
• 4.1 主要结论55
• 4.2 展望55-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-63
• 附录63
• A 作者在攻读硕士学位期间所发表的文章目录63
• B 作者在攻读硕士学位期间承担和参与的科研项目63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 熊媛媛;张娅;胡少峰;陈秋荣;谢有桃;;添加剂La(CH_3COO)_3和NaF对AZ31在Mg(ClO_4)_2溶液中电化学性能的影响[J];中国腐蚀与防护学报;2013年03期

2 史永刚;张娅;胡少峰;陈秋荣;;AZ31作为镁电池负极材料的电化学性能[J];腐蚀与防护;2012年12期

3 程毅;潘复生;朱伟;;AZ镁合金用于干电池负极材料的电化学性能研究[J];功能材料;2012年02期

4 孙雅茹;苏晓贺;;电流密度和添加剂对镁合金电化学磷化膜耐蚀性的影响[J];材料保护;2011年11期

5 吕艳卓;徐岩;王学新;张毅;陆天虹;;Mg-8Li,Mg-8Li-0.5Ce和Mg-8Li-1Ce合金在0.7mol·L~(-1)NaCl溶液中电化学性能的研究[J];化学学报;2011年19期

6 慕伟意;李争显;杜继红;奚正平;;镁电池的发展及应用[J];材料导报;2011年13期

7 周丽萍;曾小勤;常建卫;刘志;朱亚琪;姚嵩;丁文江;;AZ31与NZ30K合金作为镁电池负极材料的电化学性能[J];中国有色金属学报;2011年06期

8 鲁彦玲;郭毅;陈言坤;杜仕国;;AZ91D镁合金铈转化膜的制备及结构表征[J];功能材料;2011年S2期

9 田峗;杨丽景;李艳芳;卫英慧;侯利锋;李永刚;Ri-Ichi MURAKAMI;;压铸AZ91D镁合金在不同pH值的Na_2SO_4溶液中的腐蚀行为(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2011年04期

10 曾小勤;丁文江;应燕君;邹建新;;镁基能源材料研究进展[J];中国材料进展;2011年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 尧玉芬;镁电池电解液的研究[D];重庆大学;2009年

  本文关键词：AZ31B镁合金在复合电解液中的电化学行为研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：475032