铝-空气电池的研究

铝是一种丰富廉价的有色金属,铝-空气电池作为一种新型燃料电池,由于有低成本、无毒害、高功率、高能量密度等优点,受到了极大重视.阐述了铝-空气电池的工作原理,并对其阳极铝合金配方、空气阴极、催化剂、电解液等方面的研究概况进行了叙述,提出了铝-空气电池的研究发展方向.     

铝电池的开发与应用进展

金属铝是一种很高的能量载体,是开发电池的理想电极材料·铝一直没有成功地应用于电化学能量储存和转换技术,是由于金属铝表面有一层保护膜,导致电极电位显著低于理论值且电压行为明显滞后,而在活化状态下铝的抗腐蚀性下降·这些问题限制了铝电池的早期开发应用·近年来通过开发各种新型的铝电极及相应电解质的添加剂,铝电池的研究取得了突破性的进展,开拓了铝的应用电化学的新领域·综合评述了近年来铝在电化学能源技术方面的研究和应用的新进展·内容按电解质体系分为水溶液电解质电池、铝空气电池和熔盐及常温有机熔盐电解质电池等·     

二次相诱发铝空气电池纯铝阳极局部腐蚀研究

铝空气电池由于铝阳极储量丰富、环保经济、配置简单、能量密度高等优势在能源领域显示出巨大的应用潜力。然而铝阳极在碱性电解质中的严重腐蚀大大限制了铝空气电池的实际应用,且有关铝阳极中二次相对腐蚀行为影响的报道很少。本文选用4种不同纯度的纯铝,并采用微观结构表征、电化学测试、原位腐蚀形貌观察、有限元模拟等手段,系统的探究了中二次相对纯铝阳极在碱性介质中局部腐蚀的影响。结果表明:纯铝中存在分布在晶内的团簇相及沿晶界分布的线条状析出相两种二次相,纯铝中的Al–Fe二次相几乎不溶于碱性溶液且在腐蚀过程中充当阴极相,在电偶作用的影响下导致其周围基体发生腐蚀。低纯度铝样品由于晶粒内和晶界处的大量二次相引起的强烈电偶腐蚀而遭受严重的腐蚀。相比之下,高纯铝样品由于二次相尺寸较小且含量较低,腐蚀现象较为轻微。准原位SEM观察表明,铝基体的快速溶解进一步促进了二次相的暴露及脱落。此外,基于有限元模型的模拟电流密度分布表明,二次相加速了团簇相及周围基体的腐蚀速率。本文深入研究了二次相在碱性介质中对纯铝腐蚀的影响,为铝空气电池阳极材料的设计提供了参考。     

空气—乙炔火焰原子吸收光谱法测定痕量铝

文研究了空气－乙炔火焰原子吸收光谱法测定铝的方法，利用铝对钙的干扰效应和微量进样技术间接测定了化学试剂中的痕量铝。实验表明，该法具有样品用量少，精密度好，简便实用的优点。。     

聚合物膜对锌空气电池空气扩散电极性能的影响

为了研究聚合物膜对空气扩散电极性能的影响，采用辊压法制备出空气扩散电极，并将选用的两种聚合物溶液涂覆于空气扩散电极的透气层，测试了空气扩散电极对氧气和水蒸气的选择性、吸水和失水性能以及用各种空气电极制作的锌空气电池的放电性能．研究结果表明，涂覆聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液的空气扩散电极对氧气和水蒸气的分离系数达到2.11；由涂覆一层聚二甲基硅氧烷膜透气层制成的空气扩散电极所装配的AA型锌空气电池不论在干燥环境和在潮湿环境中，都大大提高了电池的放电容量，锌电极的利用率明显提高．     

明天的燃料——铝

1986年初秋的一天,在加拿大一个绿草如茵的高尔夫球场上,一位高尔夫球手正使用一辆崭新的商尔夫车。几位科学家和工程师奔前跑后忙碌着,他们一边观察,一边商量着什么。这是加拿人政府资助的一个研究小组,正在试验一种新型的车用能源——铝—空气电池。试验结果令人满意。铝—空气电池有许多优点。它体积很小,     

一种金属复合氧化物为催化剂的空气电极的研究

以一种金属复合氧化物为催化剂,以活性炭为载体,制备了空气电极.采用三电极体系测试了空气电极的阴极稳态极化曲线和200 mA/cm2电流密度下连续放电曲线.结果表明,在ω(NaOH)=30%的溶液、300 mA/cm2电流密度下,氧还原的过电位仅0.180 V;200 mA/cm2的电流密度下放电,寿命可长达6 000多小时.用此种空气电极作为阴极,可以大幅度提高锌-空气电池和铝-空气电池的电压.     

一种简易的铝空气电池制作及其性能探究

为了探究铝空气电池的相关性能,设计了一种由电极和电解液组成的铝空气电池,并对影响电池性能的电解液pH值、电解液物质的量浓度及电池的层数进行了分析.结果表明:铝空气电池在电解液为碱性的条件下,物质的量浓度为4 mol/L时,开路电压及短路电流最大.     

空气扩散电极的结构对扣式锌空气电池性能的影响

为了研究空气扩散电极的结构对扣式锌空气电池性能的影响,采用辊压法制作了单层膜、三层膜和两种不同结构的双层膜分别作为扣式锌空气电池的空气电极;测试了空气电极的透气性、极化曲线;并测试了用各种膜电极制作的扣式锌空气电池的放电性能.研究结果表明,单层膜空气电极的透气性能最好,在相同的极化电位下的极化电流密度最大;三层膜空气电极防漏液性能相对最好;催化层与透气层直接接触的双层膜电极由于具有较好的透气性、放电电流密度较高、防漏性能好并延长了电极使用寿命,因而由其装配所得的扣式锌空气电池具有最长的放电时间和最高的平均工作电压.     

锌–空气电池抑制阳极钝化的研究进展

锌–空气电池凭借其高能量密度、电极材料资源丰富、生产成本低、储存寿命长、绿色环保无污染等优点而被广泛研究，但由于锌阳极在循环过程中存在锌枝晶生长、钝化等问题，导致锌–空气电池的实际能量密度低于理论容量密度，严重制约了其发展与应用。本文根据锌–空气电池的锌阳极工作原理和钝化机理，从电解液优化、锌阳极结构设计和表面改性等方面分析提出解决锌阳极钝化的措施，并提出了关于这些问题未来的研究方向，最后对锌–空气电池的未来发展做出展望。     

基于两阶段控制的铝-空气燃料电池最大功率点跟踪方法

铝-空气燃料电池作为一种新兴的金属燃料电池,具有比能量高、安全静默、高效环保等优点,但其发电功率水平较低、资源利用率不高,且对其最大功率点跟踪控制方法的研究较少。基于此提出了一种两阶段控制的最大功率点跟踪方法。该方法根据铝-空气燃料电池输出特性,第一阶段基于电阻匹配的最大功率传输理论,通过实时检测燃料电池输出端口电流,对其施加增量扰动寻优,以较大步长接近最大功率点阈值;第二阶段基于模糊控制理论,通过设置功率变化和占空比步长变化的隶属度函数,进一步逼近最大功率点并实现稳定控制。仿真和实验表明,所提方法跟踪精度高、跟踪效果好,具有较强的工程应用价值。     

一种铝-空气燃料电池能量重整技术的研究

为探究4 mol/L氢氧化钾电解液中不同锌离子浓度对铝-空气燃料电池负极自腐蚀的影响，提高其放电性能，采用6061铝合金作为负极，氧化锌作为电解液添加剂，进行了析氢失重分析. 利用网包负极结构完成了能量的重新整合，并测试了电池的放电性能. 结果表明:当4 mol/L氢氧化钾电解液中含0.3 mol/L锌离子时，6061铝合金的抑氢效率最高，约为64.364%. 在该电解液下，使用网包负极结构的燃料电池以20 mA/cm2电流密度放电时的电极效率和比容量最高，分别约为41.633%和1240.665 A·h/kg，较优化前提升了64.440%. 燃料因腐蚀耗散的能量被存储于其表面的沉积锌中，并在负极网的辅助下转化成电能，达到了能量重整的目的，使电池性能得到了显著提升.      

稀土Ce掺杂铝合金阳极的结构和电化学性能

通过向Al-5Zn-0．05In-0．1Sn铝舍金基体中添加不同量的稀土元素Ce，制得一系列含稀土Ce的合金。采用扫描电镜和能谱分析，研究稀土对铝合金阳极微观组织的影响，并进行将稀土铝舍金用作铝空气电池阳极的电化学性能测试。研究结果表明：当Ce的含量不大于0．5％时，细化枝晶的效果较好；添加稀土元素Ce，铝舍金阳极的自腐蚀电位负移，放电稳定性和放电电压提高；当以50mA／cm^2的电流密度恒流放电时，Ce含量为0．3％的舍金放电性能最好，放电电压为1．118V，放电时间达到13h；添加稀土元素Ce能改善铝舍金阳极的耐腐蚀性能。     

锂-空气电池研究进展

 锂-空气电池是通过金属锂与空气中的O₂反应产生电能,它的理论比容量高达3828mAh/g,在电动汽车等领域展现出重要的应用前景。本文综述了近年来锂-空气电池领域的最新研究进展,对有机体系、有机-水混合体系与固态体系三类锂-空气电池的结构与原理进行了分析。总结了有机体系的多孔碳空气电极、催化剂、电解液等方面的研究工作。多孔碳的孔容是决定空气电极比容量最重要的结构参数,具有高孔容的多孔碳可以为放电过程中生成的氧化锂提供更多的储存空间,从而表现出高的比容量,多孔碳的比表面积与平均孔径对比容量也有重要的影响;合适的电催化剂可以有效的降低氧还原反应与析氧反应的过电压,从而提高能量效率;具有高极性、低黏度、低吸湿性、高溶解氧的电解液有利于改善电池的相关性能。总结了有机-水混合体系的隔膜、电解液等方面的研究工作。对有机相与水相电解液均具有良好抗化学腐蚀性的超级锂离子导通玻璃膜是目前有机-水混合体系研究的关键。总结了固态体系最新的研究进展。此外,展望了锂-空气电池领域今后的发展方向。     

电动自行车用锌空气动力电池

介绍了可用于替代铅酸电池的一种锌空气动力电池，在技术上实现了大容量，小体积，结构合理。主要的突破体现在空气电极和锌电极的特殊设计，以及单电池的合理组装。比较了该动力电池与同类产品的技术指标。     

电弧喷涂铝及铝—锌涂层在动态腐蚀介质中的耐蚀性研究

对钢铁基体表面电弧喷涂铝及铝-锌涂层进行了动态腐蚀实验，以失质量法计算了腐蚀速度，并探讨了腐蚀机理。采用SEM对铝及铝—锌涂层腐蚀前后的外表形貌进行了观察，并对铝及铝—锌涂层表面进行了能谱分析，采用电化学系统测试了涂层的自腐蚀电位。实验结果表明，在3％NaCl水溶液中铝涂层的耐蚀性优于铝-锌涂层；其原因是铝涂层表面上氧化膜的自愈能力及自腐蚀电位高于铝-锌涂层。研究还表明，铝及铝—锌这些阳极涂层不仅能有效地保护它所覆盖的钢铁表面，还能保护暴露于腐蚀介质中的钢铁基体表面。在铝、铝—锌涂层上刷涂有机涂料，有机涂料能渗透到金属涂层的孔隙中，将孔隙封闭。同时，有机涂层和金属涂层能构成复合涂层，其防腐效果更佳。     

晶体硅太阳电池铝背场的研究

文章比较了两种不同铝浆在相同的烧结条件下,得出两种不同铝浆的烧结情况,通过电镜扫描分析了两种铝浆所含杂质元素及铝浆剖面情况,得出烧结平整性较好,颗粒较小与硅片接触较好以及不含其它杂质复合中心的铝背场,其电池的开路电压和长波光谱响应要好。该部分研究对工业化生产具有较大的参考价值。     

明天的能源——铝

能源危机已成为当今世界最突出的问题。各国科学家正在积极开发新的能源,有一种新型能源——铝,将成为人类取之不尽的明天的能源。这种能源是一种用铝制成的“铝——空气电池”,它是用一个铝电极和一个空气阴极,使铝在液态电解质中溶解,就能产生电能。用过的铝还可回收再利用。     

缓蚀剂对铝空气电池放电后电解液组成与性质的影响

通过红外、拉曼光谱并结合黏度及离子电导率等物理性质分析,研究不同种类的缓蚀剂对铝-空气电池放电后电解液组成与性质的影响,并进一步研究放电后电解液性质。研究结果表明：含氧化锌和丙烯酰胺(ZnO-AM)及氧化锌和聚丙烯酰胺(ZnO-PAM)复合缓蚀剂的放电后电解液中铝含量较低,其苛性比分别为16.17和17.46。铝主要以Al(OH)₄^-形态存在于放电后的电解液中,且伴有少量的Al(OH)₆^3-,此外,含有丙烯酰胺(AM)和ZnO-AM缓蚀剂的放电后电解液中还存在[(HO)₃AlOAl(OH)₃]^2-二聚体离子。缓蚀剂并不会改变溶液的强碱性环境,且氧化锌的加入对电解液黏度及离子电导率的影响较小;含ZnO-AM复合缓蚀剂的放电后电解液的黏度为2.51 mPa·s,电导率为1 317.28 mS/cm;而ZnO-PAM复合缓蚀剂的放电后电解液中,黏度增至5.75 mPa·s,电导率降至1 065.25 mS/cm。     

一种新的同时测定铁和铝的分光光度法

研究了二甲酚橙(XO)与Fe^3 ,Al^3 显色反应的条件及铁铝摩尔比Fe／Al在0：1～1：0之间络合物Fe—XO与Al—XO混合体系的吸收光谱特性,提出了一种新的同时测定铁和铝的分光光度法．首先,由Fe—XO与Al—XO混合体系的最大吸收λmax确定出Fe／Al,再由铁和铝合量计算出铁、铝含量．将该法应用于石灰石中铁和铝的同时测定,结果良好．