镁锂合金作为阳极材料电化学行为研究

论文摘要

本论文利用真空熔炼法制备了Mg-Li-Al-Ce合金,在0.7mol·dm-3 NaCl溶液中采用动电势极化法、恒电势氧化法、电化学阻抗法以及扫描电子显微镜等方法对镁合金的电化学行为进行了研究,考察了锡酸钠、氧化镓、氟化钠作为电解质溶液添加剂对镁锂合金电化学活性的影响。在0.7 mol·dm-3 NaCl溶液中随着Li含量的增大,开路电位略有减小,腐蚀电位、腐蚀电流密度、放电电流密度逐渐增大,Mg-14Li-1Al-1Ce合金的电氧化活性最好。它的腐蚀电流密度为174.145μA·cm-2,在-0.8V下的放电点流密度为30 mA·cm-2,利用效率为47.77%,极化电阻为（145Ω·cm-2）最小,SEM测试中表面的氧化物最少,且疏松易脱落。与在0.7mol·dm-3NaCl溶液中相比,添加锡酸钠后,Mg-14Li-1Al-1Ce合金的放电电流密度增大6mA·cm-2,极化电阻则减小了约50Ω·cm-2,表面的氧化物最少,利用效率增大17%。添加氧化镓后,Mg-14Li-1Al-1Ce合金的开路电位（Eo）、腐蚀电位（Ec）减小,腐蚀电流密度增大了65.445μA·cm-2,放电电流密度增大3mA·cm-2,极化电阻减小了38Ω·cm-2,利用效率增大6%。氟化钠的主要作用是加快合金表面氧化物的生成速度,使氧化物能很快从合金表面脱落,但氧化物脱落后放电电流增大幅度很小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 燃料电池的研究背景
• 1.2 金属半燃料电池
• 1.2.1 铝半燃料电池
• 1.2.2 锌半燃料电池
• 1.2.3 镁半燃料电池
• 1.3 金属半燃料电池的分类
• 1.3.1 金属-空气半燃料电池
• 1.3.2 金属-过氧化氢半燃料电池
• 1.3.3 金属-海水溶解氧半燃料电池
• 1.4 镁及镁合金阳极研究
• 1.4.1 镁阳极简介
• 1.4.2 镁锂合金阳极简介
• 1.4.3 镁合金作为电池负极材料存在的主要问题
• 1.4.4 改善镁合金作为电池负极材料的电化学性能的方法
• 1.5 选题意义和主要研究内容
• 1.5.1 选题意义
• 1.5.2 主要研究内容
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验试剂及仪器
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 Mg-Li-Al-Ce合金样品制备、处理及实验步骤
• 2.2.1 Mg-Li-Al-Ce合金制备
• 2.2.2 合金电极的加工
• 2.3 电化学测试
• 2.3.1 测试装置
• 2.3.2 Tafel极化曲线测试
• 2.3.3 恒电势氧化测试
• 2.3.4 动电势氧化测试
• 2.3.5 变恒电流氧化测试
• 2.3.6 自放电氧化测试
• 2.3.7 电化学阻抗谱法
• 2.4 利用效率
• 2.5 能谱测试
• 2.6 扫描电镜分析
• 2.7 本章小节
• 第3章 Mg-Li-Al-Ce合金在NaCl溶液中的电化学行为研究
• 3.1 Tafel极化曲线
• 3.2 恒电势氧化
• 3.3 变恒电势氧化
• 3.4 变恒电流氧化
• 3.5 利用效率计算
• 3.6 电化学阻抗
• 3.7 能谱分析
• 3.8 表面形貌
• 3.9 本章小结
• 第4章 电解质添加剂对Mg-Li-Al-Ce合金电氧化性能的影响
• 4.1 锡酸钠对Mg-Li-Al-Ce合金的电氧化性能的影响
• 4.1.1 Tafel极化曲线
• 4.1.2 恒电势氧化
• 4.1.3 电化学阻抗
• 4.1.4 表面形貌
• 4.2 氧化镓对Mg-Li-Al-Ce合金的电氧化性能的影响
• 4.2.1 Tafel极化曲线
• 4.2.2 恒电势氧化
• 4.2.3 电化学阻抗
• 4.2.4 表面形貌
• 4.3 氟化钠对Mg-Li-Al-Ce合金的电氧化性能的影响
• 4.3.1 Tafel极化曲线测试
• 4.3.2 恒电势氧化测试
• 4.3.3 电化学阻抗测试
• 4.3.4 表面形貌
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢