在不斷發(fā)展的現(xiàn)代社會,人類對于能源需求的增長以及現(xiàn)有能源資源日趨減少的矛盾形成了能源的危機(jī),因此可再生能源及清潔能源技術(shù)的開發(fā)顯得尤為重要。鋁空氣電池作為一種金屬空氣電池,它的比能量高,原理簡單,制造成本低,原材料來源豐富且廉價,是理想的清潔能源。不過鋁空氣電池在產(chǎn)業(yè)化的過程當(dāng)中還存在著一些問題,首要問題是空氣電極的使用壽命較低,電極易發(fā)生極化,并且空氣電極容易發(fā)生滲液現(xiàn)象。針對這些問題,本文采用鋁空氣電池單體電池強(qiáng)制放電的測試方法,研究了空氣電極長時間工作的壽命,并進(jìn)行了空氣電極的物理表征和電化學(xué)性能的測試。通過對鋁空氣電池空氣電極長時間工作后的測試發(fā)現(xiàn),空氣電極中負(fù)責(zé)核心反應(yīng)的催化層發(fā)生了較大程度的開裂,造成電解液的溢流,同時催化層和擴(kuò)散層表面殘留了較多的電解液結(jié)晶產(chǎn)物,造成電極結(jié)構(gòu)的分層和堵塞。擴(kuò)散層部位的開裂,及疏水性的下降,導(dǎo)致電解液的滲漏。針對空氣電極的使用壽命低下問題,對空氣電極的孔道結(jié)構(gòu)和內(nèi)部親疏水性進(jìn)行了優(yōu)化改性,選擇使用了草酸銨造孔劑用于擴(kuò)散層,改善內(nèi)部的孔道結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明采用造孔劑含量為10%的草酸銨造孔劑可以有效地提升空氣電極的電極性能,使得單電池電壓在100 ... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋁空氣電池實物圖[5]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-2-相對于鋰離子電池，若將鋁空氣電池用于電動車的動力能源可以獲得較長的續(xù)航里程并且大大縮短了充電時間。堿性電解液的設(shè)計也能夠規(guī)避鋰離子電池有機(jī)電解液溫度耐受性低的特點，提高電池體系的安全性能，同時電解液中發(fā)生的反應(yīng)并無有害物質(zhì)產(chǎn)生，不會污染環(huán)境。此外，相對傳統(tǒng)鋰離子電池中較為昂貴的鈷資源，鋁資源極為豐富，有著較大的成本優(yōu)勢，并且有機(jī)構(gòu)[7]已經(jīng)嘗試進(jìn)行從鋁空氣電池廢棄電解液重新制備回收高純氧化鋁的研究，從而進(jìn)行能源的二次利用。1.2鋁空氣電池簡介1.2.1鋁空氣電池基本原理鋁空氣電池由鋁合金陽極（負(fù)極）、空氣電極（正極）、中性或堿性電解液及電池殼體構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。在放電過程中，金屬鋁作為負(fù)極在電解液中溶解生成Al(OH)3，負(fù)極為多孔氣體擴(kuò)散電極，氧氣進(jìn)入空氣電極發(fā)生還原反應(yīng)生成OH-，在這個過程中金屬鋁中大量的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。電池工作時，負(fù)極的鋁被氧化，失去電子；正極的氧氣被還原，得到電子。負(fù)極的電子通過外電路流向正極而產(chǎn)生電流。圖1-2鋁空氣電池結(jié)構(gòu)示意圖[8]鋁空氣電池發(fā)生電池反應(yīng)時的反應(yīng)式如下：負(fù)極反應(yīng)：Al→3e-+Al3+（1-1）

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-6-圖1-3不同合金在NaCl溶液腐蝕24h后的形貌圖[24](a)Al;(b)Al-5Zn;(c)Al-5Zn-0.2SnMa等人[27]進(jìn)行了Al-Zn-In-Mg-Ti-Ce合金陽極在3.5wt%的NaCl溶液中浸泡不同時間的原位腐蝕分析測定（圖1-4所示），該分析測定出腐蝕初始的主要沉淀物是MgZn2和Al2CeZn2相，從圖中可以看出隨著浸泡時間的延長，金屬表面的腐蝕從點狀腐蝕開始，腐蝕位置逐漸發(fā)散，這是由于這兩種金屬相對于Al的電勢較負(fù)，因此可以充當(dāng)腐蝕中心并導(dǎo)致點蝕。圖1-4Al-Zn-In-Mg-Ti-Ce合金在3.5wt%NaCl溶液不同浸泡時間的形貌圖[27](a)0min;(b)2min;(c)30min;(d)24h

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]鋁空氣電池電解液和循環(huán)系統(tǒng)的研究[D]. 朱明華.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[3]金屬（鋁、鎂）/空氣電池的結(jié)構(gòu)與性能研究[D]. 韓斌.河北工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號：3477719