基于鉛氧燃料電池法合成電池級氧化鉛及其電化學(xué)性能的研究.pdf

1、鉛酸電池廣泛用于汽車點(diǎn)火電源和電動車動力電源等領(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)的放電過程得到含有氧化鉛的電解液，再通過冷卻結(jié)晶析出氧化鉛和NaOH母液。圍繞鉛氧燃料電池的電極過程和氧化鉛結(jié)晶過程，本論文的主要研究內(nèi)容如下:

2、r>　　本論文首先利用三電極法研究了鉛在NaOH溶液中的陽極過程。通過線性掃描、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鉛陽極過程的影響。研究結(jié)果表明:在電解液NaOH濃度為30％、溫度為80℃，并溶解有0.2 mol·L-1的Cl-添加劑時(shí)，鉛陽極的反應(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、氧化鉛濃度以及陽極添加劑等因素對氧陰

3、極過程的影響。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，陽極添加劑的存在對氧電極的電化學(xué)活性無不良影響。
　　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℃、陽極添加劑為0.2 mol·L-1的Cl-時(shí)，以35 mA cm-2的電流密度進(jìn)行放電時(shí)，其放電平均電壓高達(dá)0.5 V。對放電后得到的Na

4、OH-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，本論文對合成的PbO進(jìn)行了SEM和XRD的表征測試，結(jié)果表明:堿度和降溫速率都會影響PbO的晶型結(jié)構(gòu)，攪拌會影響PbO的形貌結(jié)構(gòu);共得到α-PbO、β-PbO、α，β-PbO三種晶型結(jié)構(gòu)的PbO。對三種PbO進(jìn)行和膏、固化、化成得