2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、金屬鋅由于具有資源豐富、平衡電位低、可逆性好、比能量和比功率高以及成本低、無環(huán)境污染等優(yōu)異性能,而被廣泛用作化學(xué)電源材料。尤其在堿性條件下,鋅電極的電化學(xué)性能十分優(yōu)越,長期以來為化學(xué)電源工作者所重視,已開展了大量的相關(guān)研究。本文在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上,針對(duì)堿性電解質(zhì)中鋅電極腐蝕和鈍化控制的關(guān)鍵問題,應(yīng)用Tafel極化曲線,動(dòng)電位掃描,循環(huán)伏安曲線、恒流放電曲線等各種電化學(xué)技術(shù),并輔以掃描電鏡(SEM)等表面技術(shù),比較系統(tǒng)地研究鋅在濃KOH溶

2、液中作為二次電池的負(fù)極材料的電化學(xué)行為,側(cè)重考察金屬Bi和In對(duì)鋅電極電化學(xué)行為的影響及作用機(jī)制,并初步探討鋅電極腐蝕和鈍化的機(jī)理及動(dòng)力學(xué)規(guī)律。主要的研究結(jié)果如下: (1)金屬Bi具有較正的電位,添加金屬Bi使得鋅合金電極的腐蝕電位正移,陽極電流密度增大,從而提高了鋅電極的溶解活性。金屬Bi的添加還使得鋅電極達(dá)到鈍化的時(shí)間縮短,Bi的含量越高,達(dá)到鈍化的時(shí)間越短,這是由于添加金屬Bi可促進(jìn)鋅電極的陽極溶解,使得在電極/溶液界面產(chǎn)

3、生較高濃度的鋅酸鹽,進(jìn)而加速了鋅酸鹽在電極表面的沉積,當(dāng)鋅酸鹽積累的濃度超過氧化鋅的溶解度時(shí),便導(dǎo)致鋅電極的鈍化。還發(fā)現(xiàn),金屬Bi的添加使得鋅合金電極的電流增加率明顯提高,從而促進(jìn)鋅枝晶的生長。 (2)同樣發(fā)現(xiàn),添加金屬In元素使得鋅合金電極的腐蝕電位正移,陽極電流密度增大,鋅陽極的溶解活性相應(yīng)提高。鋅電極中添加金屬In可增加致鈍電流密度,提高電極的陽極活性,降低電極發(fā)生鈍化的可能性。在大電流放電時(shí),添加金屬In可加速鋅合金電極

4、的表面鈍化,這是由于添加金屬In可提高鋅合金電極的陽極活性,陽極溶解加劇,使得在電極/溶液界面產(chǎn)生較高濃度的鋅酸鹽,加速鋅酸鹽在電極表面的沉積,進(jìn)而引起鈍化。鋅銦合金發(fā)生陽極溶解后,In3+可與強(qiáng)堿溶液快速反應(yīng),生成In的氧化物或氫氧化物沉積在電極表面。鋅合金中的In含量越高,陽極溶解越嚴(yán)重,表面也越粗糙,而粗糙的表面有利于增加電極的表面積,提高鋅合金電極的陽極活性。恒電位極化實(shí)驗(yàn)證明:添加金屬In不僅可提高合金電極的陰極極化,改變電極

5、表面電流密度的分布和電極表面薄液層中Zn(OH)42-的分布,而且還可提高鋅合金電極的沉積過電位,使得金屬鋅更傾向于樹枝狀沉積,形成枝晶的生長。 (3)金屬Bi和In具有較正的電位,添加金屬Bi和In后可使鋅合金電極的腐蝕電位正移,陽極溶解活性提高,其中Zn+0.02%Bi+0.02%In合金電極的腐蝕電位最正。當(dāng)金屬Bi和In的含量超過0.05%時(shí)腐蝕電位發(fā)生負(fù)移。鋅電極中添加金屬Bi和In可增加致鈍電流密度,提高電極的陽極活

6、性,降低電極發(fā)生鈍化的可能性,其中Zn+0.02%Bi+0.02%In合金電極的影響最明顯。在大電流放電時(shí),添加金屬Bi和In可加速鋅合金電極的表面鈍化,這是由于添加金屬Bi和In可使鋅合金電極的陽極活性提高,陽極溶解加劇,使得在電極/溶液界面產(chǎn)生較高濃度的鋅酸鹽,加速鋅酸鹽在電極表面的沉積,進(jìn)而引起鈍化。實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)Bi和In含量超過0.05%時(shí),鈍化時(shí)間延長,這可能是因?yàn)榻饘貰i和In的協(xié)同效應(yīng),當(dāng)含量較低時(shí)可形成良好的合金膜,當(dāng)含

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