【摘 要】
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以铝为能源储备介质的铝-空气电池安全性高、比能量高,且可实现铝的回收循环利用,是一种极具潜力的绿色可持续电化学电源,但仍面临铝负极腐蚀析氢的发展瓶颈。往电解液中添加ZnO缓蚀剂尽管析氢抑制效果明显、操作简单,但负极电化学性能难以长期稳定维持。为此,论文提出利用有机缓蚀剂中所含酰胺基团改善ZnO的作用效果,通过二者的相互协同进一步提升铝负极性能,并研究了缓蚀剂对铝负极析氢腐蚀及电化学性能的影响;在此
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以铝为能源储备介质的铝-空气电池安全性高、比能量高,且可实现铝的回收循环利用,是一种极具潜力的绿色可持续电化学电源,但仍面临铝负极腐蚀析氢的发展瓶颈。往电解液中添加ZnO缓蚀剂尽管析氢抑制效果明显、操作简单,但负极电化学性能难以长期稳定维持。为此,论文提出利用有机缓蚀剂中所含酰胺基团改善ZnO的作用效果,通过二者的相互协同进一步提升铝负极性能,并研究了缓蚀剂对铝负极析氢腐蚀及电化学性能的影响;在此基础上,为实现放电后电解液中铝的回收,研究了放电条件与缓蚀剂对电解液组成、结构与性质的影响规律。主要结论如下:（1）碱性电解液中加入氧化锌后,可在铝负极表面构建一层疏松多孔且易脱落的Zn/ZnO保护层,腐蚀抑制效率达68.13%;而进一步分别添加丙烯酰胺（AM）和聚丙烯酰胺（PAM）时,在酰胺基团的作用下形成了更稳定的复合保护层,铝的析氢腐蚀抑制效率分别提高至78.03%和83.50%。对于ZnO-AM和ZnO-PAM复合缓蚀剂,在25 mA cm-2的电流密度下放电时,其放电比容量分别为1240.6 mAh g-1和1185.6 mAh g-1;电流密度为100 mA cm-2时,其放电比容量分别达到2444.1 mAh g-1和2561.0 mAh g-1。此外,电池的功率密度得到提高,分别为63.7 m W cm-2和60.5 m W cm-2。（2）铝-空气电池在不同条件下放电后电解液中的Al（Ⅲ）主要以四面体结构的Al（OH）4-存在,同时存在少量由Al（OH）4-聚合产生的含桥氧结构的铝酸根离子,以及进一步与OH-反应得到的高配位数的铝酸根离子形态。随着放电电流密度、时间及温度的增加,电解液中Al（Ⅲ）浓度及粘度增加、电导率下降。当电流密度增至一定程度后,放电后电解液组成与性质主要受放电时间和温度的影响。电解液添加缓蚀剂后,ZnO缓蚀剂对放电前后电解液的性质及组成影响较小,而有机物AM和PAM则增加了电解液的粘度,降低了其离子电导率。且AM分子中的酰胺基团会诱导铝酸根之间的聚合,而大分子PAM的空间位阻效应在一定程度上会阻碍其聚合过程。图49幅,表19个,参考文献145篇
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