铝阳极在NaCl溶液中的缓蚀剂的研究

论文摘要

本文以铝空气（燃料）电池铝阳极作为研究对象,分别研究了铝阳极在含有稀土复配缓蚀剂与含稀土有机物复配缓蚀剂的3.5mass% NaCl溶液（质量浓度）中的耐蚀行为。在稀土复配缓蚀剂研究中,采用开路电位（OCP）曲线筛选出总剂量为500mg/L的稀土CeCl3与LaCl3复配作为铝阳极的缓蚀剂。利用电化学阻抗谱（EIS）研究了缓蚀剂的浓度配比、溶液的温度和pH值对铝阳极缓蚀作用的影响,确定了缓蚀剂对铝阳极在3.5mass% NaCl溶液中的缓蚀条件:总缓蚀剂浓度为500mg/L、CeCl3与LaCl3质量浓度比为3:2,温度为20℃30℃,pH值为56。采用阻抗随时间变化测试方法,确定了稀土复配缓蚀剂对铝阳极的缓蚀有效期为94h。放电曲线表明,铝阳极在含稀土复配缓蚀剂的3.5mass% NaCl溶液中的放电性能要远好于在3.5mass% NaCl溶液中的性能。稳态极化曲线表明稀土缓蚀剂为铝阳极的阴极型缓蚀剂,La3+和Ce3+的氢氧化物或者氧化物在铝阳极的微阴极区沉积成膜,通过抑制微阴极区的氧气还原反应达到缓蚀的目的。通过对铝阳极表面的扫描电子显微镜（SEM）图和能谱（EDS）图进行分析,结果证实了这种复配缓蚀剂对铝阳极有良好的缓蚀作用。XPS谱图表明稀土主要与腐蚀过程产生的OH-发生反应形成氢氧化膜或者氧化膜。在稀土与有机复配的缓蚀剂研究中,开路电位（OCP）选择了己二酸与CeCl3复配,这两者复配不仅能进一步降低铝阳极的腐蚀速率,而且对铝阳极的缓蚀作用持续的时间较长。采用EIS研究了这两种缓蚀剂的不同质量浓度配比,确定了400mg/LCeCl3与250mg/L己二酸复配对铝阳极在3.5mass% NaCl溶液中能起到良好的缓蚀效果。同时研究了稀土有机复配缓蚀剂溶液的温度对铝阳极缓蚀的影响,确定了缓蚀作用温度为22℃30℃。稳态极化曲线表明,己二酸为阴极型缓蚀剂。CeCl3与己二酸这两种阴极型缓蚀剂复配对铝阳极的微阴极区腐蚀有很好的缓蚀作用。阻抗—时间测试表明这种复配缓蚀剂对铝阳极的缓蚀有效期为88h。SEM测试表明,铝阳极在含稀土有机复配缓蚀剂的3.5mass% NaCl溶液中浸泡96h后的表面几乎无点蚀的发生。XPS谱图表明己二酸在铝阳极微阴极区的化学吸附形成的有机膜对抑制铝阳极的腐蚀起到了很大的作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的目的及意义
• 1.2 铝及其合金在NaCl溶液中的缓蚀剂的研究现状
• 1.2.1 铝及其合金的腐蚀机理的研究现状
• 1.2.2 国内外铝及其合金缓蚀剂的研究现状
• 1.3 铝阳极缓蚀剂研究存在的不足
• 1.4 主要研究内容
• 第2章 实验材料及方法
• 2.1 实验材料、化学试剂和实验仪器
• 2.1.1 实验材料、化学试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 铝阳极电化学行为研究方法
• 2.2.1 开路电位时间曲线
• 2.2.2 稳态极化曲线
• 2.2.3 电化学阻抗谱
• 2.2.4 浸泡试验
• 2.3 铝阳极腐蚀行为的研究方法
• 2.3.1 扫描电子显微镜
• 2.3.2 元素能谱分析
• 2.3.3 X-射线光电子能谱分析仪
• 第3章 稀土复配缓蚀剂的条件对铝阳极缓蚀的影响
• 3.1 铝阳极预处理工艺
• 3.2 稀土缓蚀剂的筛选
• 3.3 稀土复配缓蚀剂溶液的条件对铝阳极缓蚀的影响
• 3.3.1 铝阳极表面膜结构
• 3.3.2 稀土缓蚀剂浓度配比对铝阳极缓蚀的影响
• 3.3.3 稀土复配缓蚀剂溶液的温度对铝阳极缓蚀的影响
• 3.3.4 稀土复配缓蚀剂溶液的pH值对铝阳极缓蚀的影响
• 3.4 缓蚀效率正交实验
• 3.5 铝阳极充放电性能测试
• 3.6 本章小结
• 第4章 稀土复配缓蚀剂对铝阳极的缓蚀行为
• 4.1 稀土复配缓蚀剂缓蚀类型的确定
• 4.2 稀土复配缓蚀剂对铝阳极的缓蚀有效期及缓蚀机理
• 4.3 EIS图谱的解析
• 4.4 铝阳极在稀土复配缓蚀剂溶液中缓蚀行为的研究
• 4.5 本章小结
• 第5章 稀土与有机复配缓蚀剂对铝阳极的缓蚀行为
• 5.1 开路电位选择缓蚀剂
• 3与己二酸复配工艺条件对铝阳极缓蚀的影响'>5.2 CeCl₃与己二酸复配工艺条件对铝阳极缓蚀的影响
• 5.2.1 稀土有机复配缓蚀剂的浓度对铝阳极缓蚀的影响
• 5.2.2 稀土有机复配缓蚀剂溶液的温度对铝阳极缓蚀的影响
• 5.2.3 铝阳极在稀土有机缓蚀剂中的放电性能测试
• 5.3 稀土有机复配缓蚀剂对铝阳极的缓蚀类型与缓蚀机理
• 5.4 稀土有机复配缓蚀剂对铝阳极的缓蚀有效期
• 5.5 铝阳极在稀土有机复配缓蚀剂溶液中的腐蚀行为
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢