本文關(guān)鍵詞：基于鉛氧燃料電池法合成電池級(jí)氧化鉛及其電化學(xué)性能的研究

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【摘要】：鉛酸電池廣泛用于汽車點(diǎn)火電源和電動(dòng)車動(dòng)力電源等領(lǐng)域,高品質(zhì)氧化鉛是制造先進(jìn)鉛酸電池的關(guān)鍵原料。本論文針對(duì)現(xiàn)有球磨法(島津法)和氣相氧化法(巴頓法)兩種傳統(tǒng)制備工藝存在的高能耗和高污染問(wèn)題,提出了一種全新清潔節(jié)能的高品質(zhì)氧化鉛的合成方法,該方法利用鉛陽(yáng)極和氧陰極構(gòu)成鉛氧燃料電池,借助該電池自發(fā)的放電過(guò)程得到含有氧化鉛的電解液,再通過(guò)冷卻結(jié)晶析出氧化鉛和NaOH母液。圍繞鉛氧燃料電池的電極過(guò)程和氧化鉛結(jié)晶過(guò)程,本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下：本論文首先利用三電極法研究了鉛在NaOH溶液中的陽(yáng)極過(guò)程。通過(guò)線性掃描、交流阻抗、循環(huán)伏安、恒電流放電和塔菲爾等電化學(xué)測(cè)試方法研究了氫氧化鈉濃度、電解液溫度、氧化鉛濃度以及添加劑等因素對(duì)鉛陽(yáng)極過(guò)程的影響。研究結(jié)果表明：在電解液NaOH濃度為30%、溫度為80℃,并溶解有0.2mol·L-1的Cl-添加劑時(shí),鉛陽(yáng)極的反應(yīng)活性最高。本論文同時(shí)以三電極法研究了氫氧化鈉濃度、電解液溫度、氧化鉛濃度以及陽(yáng)極添加劑等因素對(duì)氧陰極過(guò)程的影響。研究結(jié)果表明：在常溫下濃度為30%的氫氧化鈉電解液中反應(yīng)活性最高,陽(yáng)極添加劑的存在對(duì)氧電極的電化學(xué)活性無(wú)不良影響。在此基礎(chǔ)上,本論文研究了鉛氧燃料電池的電化學(xué)及NaOH-PbO電解液的結(jié)晶和母液循環(huán)過(guò)程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：鉛氧燃料電池在電解液NaOH的濃度為30%、溫度為80℃、陽(yáng)極添加劑為0.2 mol·L-1的Cl-時(shí),以35mA cr n-2的電流密度進(jìn)行放電時(shí),其放電平均電壓高達(dá)0.5V。對(duì)放電后得到的NaOH-PbO電解液進(jìn)行降溫結(jié)晶,析出PbO晶體后得到循環(huán)母液NaOH,再次進(jìn)行放電反應(yīng)結(jié)果表明：循環(huán)利用氫氧化鈉電解液放電時(shí),該燃料電池的放電性能良好,其放電電壓高達(dá)至0.45-0.50 V。最后,本論文對(duì)合成的PbO進(jìn)行了SEM和XRD的表征測(cè)試,結(jié)果表明：堿度和降溫速率都會(huì)影響PbO的晶型結(jié)構(gòu),攪拌會(huì)影響PbO的形貌結(jié)構(gòu)；共得到a-PbO、β-PbO、α,β-PbO三種晶型結(jié)構(gòu)的PbO。對(duì)三種PbO進(jìn)行和膏、固化、化成得到鉛酸電池正負(fù)電極,其電化學(xué)測(cè)試和循環(huán)結(jié)果表明：合成的氧化鉛尤其是合成的α-PbO具有比傳統(tǒng)鉛粉更高的電化學(xué)活性和穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM911.4;TQ134.33

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本文編號(hào)：1191050