镁电池电解液的研究

题名:镁电池电解液的研究
作者:尧玉芬
学位授予单位:重庆大学
关键词:AZ31镁合金;;电解液;;缓蚀剂;;复合电解液;;电化学行为
摘要:
 镁锰电池的比能量较锌锰干电池高三倍,并且镁电池具有低成本、无毒害、高功率、高能量密度、工作温度范围宽等特点,受到人们的普遍关注。但是镁合金的极化和腐蚀是影响其大规模应用的主要障碍之一,所以目前镁电池仅被用作军用通讯设备的电源,没有民用品供应。当前,镁电池的研究多以电极材料为主,对电池电Segment neodymium magnet解液的研究则鲜有报道,因此,研究镁负极的电化学行为,并探讨电解液、添加剂等因素对其的影响,有重要的理论意义和实用价值。
 论文采用线性电位扫描、交流阻抗、恒流放电、开路电位-时间法、析氢实验、失重等方法研究AZ31镁合金在几种电解液中的电化学性能,同时考察稀土盐、ZnSO_4、KMnO_4、NaF无机添加剂对它的缓蚀性能。结果表明:在MgSO_4溶液中,AZ31镁合金自腐蚀严重,镁阳极的极化程度大,放电电压不平稳,放电电位较正。在MgBr_2溶液中,AZ31镁合金具有较大的自腐蚀速度和较好的活化性能,可考虑用作镁电池电解液。线性电位扫描结果显示在MgBr_2溶液中,AZ31镁合金的极化程度较小,活化电位较负,并且恒流放电电压较平稳,放电电位较负,放电效率比在MgSO_4溶液高。在Mg(ClO_4)_2溶液中,AZ31镁Segment neodymium magnet合金的自腐蚀速度和极化程度均最小,恒电流放电放电电压平稳,放电电位较负,放电效率比在MgSO_4溶液和MgBr_2溶液中都高,Mg(ClO_4)_2溶液是最佳的镁电池的电解液。
 此外添加剂对AZ31镁合金在MgSO_4溶液的影响表明:稀土盐、ZnSO_4、KMnO_4、NaF无机添加剂对AZ31合金都有一定的缓蚀作用且都使得放电电位趋于平稳。其中KMnO_4、NaF缓蚀效率最高,稀土盐、ZnSO_4、NaF使AZ31镁阳极的放电电位负移,KMnO_4使放电电位正移。确定了添加剂La(CH_3COO)_3、La(NO_3)_3、ZnSO_4、KMnO_4、NaF的最佳浓度分别是:0.4 mmol/L、1 mmol/L、_3 mmol/L、_2 mmol/L、11 mmol/L。综合考虑添加剂的影响,稀土盐、NaF是理想的电解液添加剂,缓蚀效率比较高,又能使电极活化。
 对复合电解液的进一步研究表明在1 mol/L Mg(ClO_4)_2溶液中添加少量MgBr_2可以优化镁电极的电化学特性,但添加MgBr_2溶液的浓度不能超过0.1 mol/L,添加MgBr_2溶液的浓度超过0.1 mol/L则使镁阳极的自腐蚀加剧,恒电流Segment neodymium magnet放电不平稳。
学位年度:2009