1 國外鋁合金陽極研究進(jìn)展
1966年Ｊ Ｔ Ｒｅｄｉｎｇ等[1]研究了合金元素對Ａｌ陽極的影響,發(fā)現(xiàn)加入Ｈｇ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ等元素的鋁合金,其電位可大幅度負(fù)移,陽極極化降低;加入Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ等高析氫過電位的元素,對鋁合金陽極析氫有抑制作用,可提高其電流效率及鋁合金電極的利用率。大量實(shí)驗表明:多元鋁合金要比二元合金的電化學(xué)性能好得多。隨著人們對環(huán)保的逐漸重視,電動車用鋁 空氣電池受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注,鋁合金的研究也發(fā)展到了一個新的階段,逐步開發(fā)出了用于中性鹽溶液或堿性水溶液中的利用率較高的Ａｌ合金陽極。這為實(shí)現(xiàn)鋁 空氣電池、鋁 氧化銀電池的大功率創(chuàng)造了條件。
1985年Ａ.Ｍａｉｍｏｎｉ]配制了代號為ＢＤＷ(Ａｌ 1Ｍｇ 0.1Ｉｎ 0.2Ｍｎ)的合金,在4ｍｏｌ/ＬＮａＯＨ,含1ｍｏｌ/ＬＡｌ(ＯＨ)3溶液中(60±1)℃,開路電壓為-1 78Ｖ(ｖｓ.Ｈｇ/ＨｇＯ),開路腐蝕速度為0.029ｍｇ/ｃｍ2·ｍｉｎ,在600ｍＡ/ｃｍ2下的陽極極化電位為-1.60Ｖ。1987年Ｗ.Ｃ.Ｍｏｓｈｉｅｒ等人用動電位極化和Ｘ射線光電子能譜方法對鋁 鉬合金在0.01ｍｏｌ/ＬＫＣｌ溶液中的腐蝕行為進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)鋁合金固溶體中Ｍｏ的存在能抑制Ａｌ的點(diǎn)腐蝕,且合金中隨Ｍｏ濃度增加使點(diǎn)腐蝕臨界電位正移。同時Ｍｏ對Ｈ2析出陰極半反應(yīng)有催化作用,在腐蝕電位(Ｅｃｏｒｒ)下,隨Ｍｏ濃度增加,陰極半反應(yīng)速度迅速增加。從Ｍｏ使Ｈ2析出交換電流密度增加這一點(diǎn)可以說明,合金中的Ｍｏ不是抑制腐蝕點(diǎn)的長大,而是控制電極鈍化膜中腐蝕點(diǎn)的形成。
1988年Ｊ.Ｍａｒｉｌｙｎ等[4]發(fā)現(xiàn)在ＫＯＨ溶液中加入少量的Ｉｎ(ＯＨ)3和Ｇａ2Ｏ3能減少ＢＤＷ鋁合金的腐蝕和極化。1990年Ｄ.Ｄ.Ｍａｃｄｏｎａｌｄ等人[5]研究了Ａｌ 0.2Ｇａ 0.1Ｉｎ 0.1Ｔｉ合金在50℃時的液相緩蝕劑,發(fā)現(xiàn)在4ｍｏｌ/ＬＫＯＨ溶液中,最佳緩蝕劑是0.01ｍｏｌ/ＬＮａ2ＳｎＯ4+0.01ｍｏｌ/ＬＩｎ(ＯＨ)3。同年,Ｈｕｎｔｅｒ等人[6]申請了鋁電池專利,其陽極采用Ａｌ Ｍｎ Ｍｇ或Ａｌ Ｍｎ Ｃａ合金,也可以在合金中加入0.01%～0.1%Ｇａ,Ｍｇ的最佳濃度為0 1%～2 0%,純Ａｌ在合金中的含量至少為99 85%,電解液中含有Ｉｎ3+。在不引起鈍化的條件下,合金中的Ｍｎ能有效提高抗腐蝕性能。Ｍｎ比Ａｌ反應(yīng)活性差,因此Ｍｎ趨向于富集在反應(yīng)電極表面,并能從固體合金中析出,當(dāng)Ｍｎ濃度過高時就與Ｉｎ類似有產(chǎn)生Ａｌ(ＯＨ)3沉淀的趨勢,誘使陽極發(fā)生鈍化。Ｍｇ的加入,有助于提高合金中雜質(zhì)的最大允許值。Ｍｇ比Ａｌ反應(yīng)活性好,Ｍｇ沒有在反應(yīng)陽極表面積累的趨勢,不添加Ｍｇ時,Ａｌ Ｍｎ二元合金電池電壓較低,使合金鈍化趨勢增加。若Ｍｇ濃度太高,電池電壓較高,但庫侖效率較低。因此得出最理想合金組成為Ｍｇ、Ｃａ或Ｍｇ和Ｃａ同時使用,其質(zhì)量為Ｍｎ劑量2倍以上,而加入Ｇａ有助于減少腐蝕。
1991年Ｗ.Ｗｉｌｈｅｌｍｓｅｎ[7]在4ｍｏｌ/ＬＫＯＨ溶液中,用ＳＥＭ、Ｘ射線散射能譜、失重實(shí)驗和極化測量對Ａｌ Ｉｎ合金的電化學(xué)行為進(jìn)行了研究。在溫度介于-20～60℃的失重實(shí)驗表明,質(zhì)量百分比為0 1%的Ｉｎ加入鋁合金中,能提高合金陽極的耐腐蝕性能,極化實(shí)驗說明,Ｉｎ的加入能增加低電位電流輸出,引起中電位(ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｓ)電流振蕩,但在高電位(>-1Ｖ)(ｖｓ.Ｈｇ/ＨｇＯ)和低溫(<-20℃)時Ｉｎ的影響消失。電流振蕩是有恒定周期和振幅的。電流的最大值和最小值分別對應(yīng)于Ａｌ Ｉｎ合金的極化曲線的低壓部分延長線和高純Ａｌ的電流。
1996年Ｓ.Ｇｕｄｉｃ等人在硼酸鹽緩沖溶液中采用交流阻抗和暫態(tài)法研究了鋁電極阻擋型氧化膜的形成,認(rèn)為阻擋膜厚度隨著鈍化電壓的增加而線性增加,而在此電壓下,阻擋膜最大厚度不超過3ｎｍ。此氧化膜的電阻也隨著鈍化電壓的增加而線性增加,并隨著ｐＨ值增加而顯著減小(ｐＨ值從6 8到9 25)。形成氧化膜的電流效率很低。Ａ.Ｇ.Ｍｕｎｏｚ等人[]和Ｈ.Ａ.Ｅｌｓｈａｙｅｂ等人[分別在酸性、中性和堿性溶液中,采用電化學(xué)測量技術(shù),輔以ＳＥＭ和ＥＤＡＸ測試方法,對Ａｌ Ｉｎ合金進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)在較負(fù)電壓下合金表面發(fā)生了離子吸附,并形成含有Ｉｎ離子的鹽膜,能使Ｃｌ-更易到達(dá)金屬表面,發(fā)生特性吸附,促進(jìn)Ａｌ的活化,避免再鈍化發(fā)生。Ｄ.Ｍ.Ｄｒａｚｉｃ等人則采用旋轉(zhuǎn)盤環(huán)技術(shù),以Ｐｔ為環(huán),Ａｌ為盤,在0 5ｍｏｌ/ＬＮａＣｌ水溶液中研究了Ｈ2在Ａｌ和一些Ａｌ合金上的析氫規(guī)律及負(fù)差效應(yīng),發(fā)現(xiàn)有少量Ｉｎ元素存在時對陽極溶解和陰極析氫都有影響,并能減小負(fù)差效應(yīng)。Ａｌ及Ａｌ Ｉｎ(0 074%)合金在不同ｐＨ值溶液中極化,溶液ｐＨ值越小,Ａｌ及合金的腐蝕速度越大。
工業(yè)純Ａｌ(99 5%)、高純Ａｌ(99 999%)和工業(yè)純Ａｌ Ｉｎ(0.074%)合金在中性溶液中極化,3種金屬腐蝕速率受水分子分解控制;在酸性溶液中受與Ｈ2Ｏ化合和Ｈ+離子放電速率控制。3種金屬在3～10μＡ/ｃｍ2范圍內(nèi)極化,高純鋁的腐蝕速率最低。該結(jié)果表明,Ｉｎ主要起到一種活化作用,而不能降低Ａｌ的自溶解,與文的結(jié)果不同。2000年瑞士人Ｎ.Ｍａｒｇａｄａｎｔ和英國人Ｐ.Ｓｋｅｌｄｏｎ研究了在中性鹽溶液中Ａｌ Ｇａ合金中Ｇａ在合金表面上的富集和膜的分離。Ａ.Ｃ.Ｃｒｏｓｓｌａｎｄ等人研究了Ａｌ Ｍｎ陽極極化時Ｍｎ富集層的形成得到雙層陽極膜,內(nèi)層包括Ａｌ2Ｏ3和Ｍｎ,外層為Ｍｎ富集層,外層Ｍｎ富集層阻礙了Ａｌ3+向溶液中擴(kuò)散,使鋁合金在強(qiáng)堿性溶液中,膜的生長仍然維持相對較高的速率。在含有Ｃｌ-的中性溶液中,研究了Ｇａ3+對Ａｌ、Ａｌ Ｓｎ、Ａｌ Ｚｎ、Ａｌ Ｚｎ Ｓｎ合金的電化學(xué)行為的影響,認(rèn)為Ｇａ3+加入電解液中,能夠使高純鋁電極活性增加,其原因主要是由于在較負(fù)的電壓下Ｇａ3+能夠沉積于電極表面,引起Ｃｌ-在更負(fù)的電位下發(fā)生吸附。而在0.6ｍｏｌ/ＬＮａＣｌ溶液中,Ｇａ3+對工業(yè)純Ａｌ、Ａｌ Ｓｎ、Ａｌ Ｚｎ、Ａｌ Ｚｎ Ｓｎ合金沒有活化作用,是由于Ｇａ3+沒有在電極表面沉積,沒有發(fā)生Ｃｌ-特性吸附的緣故。
2 國內(nèi)鋁合金陽極研究進(jìn)展
我國在20世紀(jì)80年代也開始了對鋁電極的研究,并取得了一定的成果。史鵬飛等人在20世紀(jì)90年代初期研制出了新型五元鋁合金,該合金在堿性溶液中具有很低的腐蝕速度,電極利用率可達(dá)91%(陽極電流密度為100ｍＡ/ｃｍ2時),同時具有較小的反應(yīng)極化100ｍＡ/ｃｍ2時的陽極電位為-1.642Ｖ(ｖｓ.Ｈｇ/ＨｇＯ),適于作堿性鋁電池的陽極材料,尤其適于在較大電流密度下使用。而后將該合金用在1ｋＷ堿性鋁空氣電池組。此外還研究另外一種高性能的鋁合金,與武漢長江電源廠合作生產(chǎn)出了3Ｗ中性鹽溶液鋁空氣電池。北京有色金屬研究總院[]開始研制鋁 空氣電池,1994年試制出了燈用鋁空氣電池樣品,應(yīng)用效果較好。許剛和曹楚南等人[研究了鋁在ＫＯＨ溶液中析氫行為,發(fā)現(xiàn)在陰極強(qiáng)極化區(qū)未出現(xiàn)Ｔａｆｅｌ直線是由于鋁電極特殊的溶解過程和較高的析氫速度共同引起的,在電位低于Ｅｃｏｒｒ時,隨電極電位的逐漸增加,鋁電極陽極電流逐漸減低,鋁電極表面析氫的控制步驟為電化學(xué)反應(yīng)的第1個電子轉(zhuǎn)移步驟。
李振亞等對含鎵、錫的鋁合金在堿性溶液中的活化機(jī)理進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)低熔點(diǎn)的合金元素在鋁表面沉積,由于其良好的流動性,以單個或多個原子狀態(tài)嵌入鋁表面的氧化膜缺陷或縫隙處,產(chǎn)生類似汞與金屬生成汞齊的作用,局部分離和減弱氧化膜。對于Ａｌ Ｇａ、Ａｌ Ｇａ Ｓｎ合金來說,金屬鎵沉積于鋁陽極表面是鋁陽極活化的根本原因,但在堿性介質(zhì)中鎵離子的還原電位比鋁的穩(wěn)定電位負(fù),不能直接向鋁電極表面沉積;錫離子容易還原沉積于鋁電極表面,但對鋁電極沒有明顯去極化作用。由于鎵離子在金屬錫上的欠電位沉積而使鎵離子能在沉積有Ｓｎ的鋁電極表面上沉積形成活化點(diǎn),使鋁電極活化。Ａｌ Ｓｎ Ｇａ多元合金陽極溶解時,Ｓｎ和Ｇａ也溶入溶液,錫離子在鋁電極表面沉積,隨后鎵離子在沉積錫上欠電位沉積,從而電極表面不斷形成新的活性點(diǎn),使Ａｌ Ｓｎ Ｇａ多元合金具有較高的活化特性。堿性介質(zhì)中多元合金陽極活化溶解也遵循溶解 再沉積機(jī)理。
3 結(jié)束語
多數(shù)研究集中在二、三元合金上,添加合金元素多是經(jīng)驗性的。而當(dāng)前有些鋁合金陽極已經(jīng)發(fā)展到五元乃至更多元合金。合金元素對鋁的電化學(xué)活性的影響機(jī)理還不是完全明確。多元合金元素之間的相互作用及合金元素與鋁之間的作用還有待研究,因此這應(yīng)該是今后研究鋁合金的主要方向。
1966年Ｊ Ｔ Ｒｅｄｉｎｇ等[1]研究了合金元素對Ａｌ陽極的影響,發(fā)現(xiàn)加入Ｈｇ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ等元素的鋁合金,其電位可大幅度負(fù)移,陽極極化降低;加入Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ等高析氫過電位的元素,對鋁合金陽極析氫有抑制作用,可提高其電流效率及鋁合金電極的利用率。大量實(shí)驗表明:多元鋁合金要比二元合金的電化學(xué)性能好得多。隨著人們對環(huán)保的逐漸重視,電動車用鋁 空氣電池受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注,鋁合金的研究也發(fā)展到了一個新的階段,逐步開發(fā)出了用于中性鹽溶液或堿性水溶液中的利用率較高的Ａｌ合金陽極。這為實(shí)現(xiàn)鋁 空氣電池、鋁 氧化銀電池的大功率創(chuàng)造了條件。
1985年Ａ.Ｍａｉｍｏｎｉ]配制了代號為ＢＤＷ(Ａｌ 1Ｍｇ 0.1Ｉｎ 0.2Ｍｎ)的合金,在4ｍｏｌ/ＬＮａＯＨ,含1ｍｏｌ/ＬＡｌ(ＯＨ)3溶液中(60±1)℃,開路電壓為-1 78Ｖ(ｖｓ.Ｈｇ/ＨｇＯ),開路腐蝕速度為0.029ｍｇ/ｃｍ2·ｍｉｎ,在600ｍＡ/ｃｍ2下的陽極極化電位為-1.60Ｖ。1987年Ｗ.Ｃ.Ｍｏｓｈｉｅｒ等人用動電位極化和Ｘ射線光電子能譜方法對鋁 鉬合金在0.01ｍｏｌ/ＬＫＣｌ溶液中的腐蝕行為進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)鋁合金固溶體中Ｍｏ的存在能抑制Ａｌ的點(diǎn)腐蝕,且合金中隨Ｍｏ濃度增加使點(diǎn)腐蝕臨界電位正移。同時Ｍｏ對Ｈ2析出陰極半反應(yīng)有催化作用,在腐蝕電位(Ｅｃｏｒｒ)下,隨Ｍｏ濃度增加,陰極半反應(yīng)速度迅速增加。從Ｍｏ使Ｈ2析出交換電流密度增加這一點(diǎn)可以說明,合金中的Ｍｏ不是抑制腐蝕點(diǎn)的長大,而是控制電極鈍化膜中腐蝕點(diǎn)的形成。
1988年Ｊ.Ｍａｒｉｌｙｎ等[4]發(fā)現(xiàn)在ＫＯＨ溶液中加入少量的Ｉｎ(ＯＨ)3和Ｇａ2Ｏ3能減少ＢＤＷ鋁合金的腐蝕和極化。1990年Ｄ.Ｄ.Ｍａｃｄｏｎａｌｄ等人[5]研究了Ａｌ 0.2Ｇａ 0.1Ｉｎ 0.1Ｔｉ合金在50℃時的液相緩蝕劑,發(fā)現(xiàn)在4ｍｏｌ/ＬＫＯＨ溶液中,最佳緩蝕劑是0.01ｍｏｌ/ＬＮａ2ＳｎＯ4+0.01ｍｏｌ/ＬＩｎ(ＯＨ)3。同年,Ｈｕｎｔｅｒ等人[6]申請了鋁電池專利,其陽極采用Ａｌ Ｍｎ Ｍｇ或Ａｌ Ｍｎ Ｃａ合金,也可以在合金中加入0.01%～0.1%Ｇａ,Ｍｇ的最佳濃度為0 1%～2 0%,純Ａｌ在合金中的含量至少為99 85%,電解液中含有Ｉｎ3+。在不引起鈍化的條件下,合金中的Ｍｎ能有效提高抗腐蝕性能。Ｍｎ比Ａｌ反應(yīng)活性差,因此Ｍｎ趨向于富集在反應(yīng)電極表面,并能從固體合金中析出,當(dāng)Ｍｎ濃度過高時就與Ｉｎ類似有產(chǎn)生Ａｌ(ＯＨ)3沉淀的趨勢,誘使陽極發(fā)生鈍化。Ｍｇ的加入,有助于提高合金中雜質(zhì)的最大允許值。Ｍｇ比Ａｌ反應(yīng)活性好,Ｍｇ沒有在反應(yīng)陽極表面積累的趨勢,不添加Ｍｇ時,Ａｌ Ｍｎ二元合金電池電壓較低,使合金鈍化趨勢增加。若Ｍｇ濃度太高,電池電壓較高,但庫侖效率較低。因此得出最理想合金組成為Ｍｇ、Ｃａ或Ｍｇ和Ｃａ同時使用,其質(zhì)量為Ｍｎ劑量2倍以上,而加入Ｇａ有助于減少腐蝕。
1991年Ｗ.Ｗｉｌｈｅｌｍｓｅｎ[7]在4ｍｏｌ/ＬＫＯＨ溶液中,用ＳＥＭ、Ｘ射線散射能譜、失重實(shí)驗和極化測量對Ａｌ Ｉｎ合金的電化學(xué)行為進(jìn)行了研究。在溫度介于-20～60℃的失重實(shí)驗表明,質(zhì)量百分比為0 1%的Ｉｎ加入鋁合金中,能提高合金陽極的耐腐蝕性能,極化實(shí)驗說明,Ｉｎ的加入能增加低電位電流輸出,引起中電位(ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｓ)電流振蕩,但在高電位(>-1Ｖ)(ｖｓ.Ｈｇ/ＨｇＯ)和低溫(<-20℃)時Ｉｎ的影響消失。電流振蕩是有恒定周期和振幅的。電流的最大值和最小值分別對應(yīng)于Ａｌ Ｉｎ合金的極化曲線的低壓部分延長線和高純Ａｌ的電流。
1996年Ｓ.Ｇｕｄｉｃ等人在硼酸鹽緩沖溶液中采用交流阻抗和暫態(tài)法研究了鋁電極阻擋型氧化膜的形成,認(rèn)為阻擋膜厚度隨著鈍化電壓的增加而線性增加,而在此電壓下,阻擋膜最大厚度不超過3ｎｍ。此氧化膜的電阻也隨著鈍化電壓的增加而線性增加,并隨著ｐＨ值增加而顯著減小(ｐＨ值從6 8到9 25)。形成氧化膜的電流效率很低。Ａ.Ｇ.Ｍｕｎｏｚ等人[]和Ｈ.Ａ.Ｅｌｓｈａｙｅｂ等人[分別在酸性、中性和堿性溶液中,采用電化學(xué)測量技術(shù),輔以ＳＥＭ和ＥＤＡＸ測試方法,對Ａｌ Ｉｎ合金進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)在較負(fù)電壓下合金表面發(fā)生了離子吸附,并形成含有Ｉｎ離子的鹽膜,能使Ｃｌ-更易到達(dá)金屬表面,發(fā)生特性吸附,促進(jìn)Ａｌ的活化,避免再鈍化發(fā)生。Ｄ.Ｍ.Ｄｒａｚｉｃ等人則采用旋轉(zhuǎn)盤環(huán)技術(shù),以Ｐｔ為環(huán),Ａｌ為盤,在0 5ｍｏｌ/ＬＮａＣｌ水溶液中研究了Ｈ2在Ａｌ和一些Ａｌ合金上的析氫規(guī)律及負(fù)差效應(yīng),發(fā)現(xiàn)有少量Ｉｎ元素存在時對陽極溶解和陰極析氫都有影響,并能減小負(fù)差效應(yīng)。Ａｌ及Ａｌ Ｉｎ(0 074%)合金在不同ｐＨ值溶液中極化,溶液ｐＨ值越小,Ａｌ及合金的腐蝕速度越大。
工業(yè)純Ａｌ(99 5%)、高純Ａｌ(99 999%)和工業(yè)純Ａｌ Ｉｎ(0.074%)合金在中性溶液中極化,3種金屬腐蝕速率受水分子分解控制;在酸性溶液中受與Ｈ2Ｏ化合和Ｈ+離子放電速率控制。3種金屬在3～10μＡ/ｃｍ2范圍內(nèi)極化,高純鋁的腐蝕速率最低。該結(jié)果表明,Ｉｎ主要起到一種活化作用,而不能降低Ａｌ的自溶解,與文的結(jié)果不同。2000年瑞士人Ｎ.Ｍａｒｇａｄａｎｔ和英國人Ｐ.Ｓｋｅｌｄｏｎ研究了在中性鹽溶液中Ａｌ Ｇａ合金中Ｇａ在合金表面上的富集和膜的分離。Ａ.Ｃ.Ｃｒｏｓｓｌａｎｄ等人研究了Ａｌ Ｍｎ陽極極化時Ｍｎ富集層的形成得到雙層陽極膜,內(nèi)層包括Ａｌ2Ｏ3和Ｍｎ,外層為Ｍｎ富集層,外層Ｍｎ富集層阻礙了Ａｌ3+向溶液中擴(kuò)散,使鋁合金在強(qiáng)堿性溶液中,膜的生長仍然維持相對較高的速率。在含有Ｃｌ-的中性溶液中,研究了Ｇａ3+對Ａｌ、Ａｌ Ｓｎ、Ａｌ Ｚｎ、Ａｌ Ｚｎ Ｓｎ合金的電化學(xué)行為的影響,認(rèn)為Ｇａ3+加入電解液中,能夠使高純鋁電極活性增加,其原因主要是由于在較負(fù)的電壓下Ｇａ3+能夠沉積于電極表面,引起Ｃｌ-在更負(fù)的電位下發(fā)生吸附。而在0.6ｍｏｌ/ＬＮａＣｌ溶液中,Ｇａ3+對工業(yè)純Ａｌ、Ａｌ Ｓｎ、Ａｌ Ｚｎ、Ａｌ Ｚｎ Ｓｎ合金沒有活化作用,是由于Ｇａ3+沒有在電極表面沉積,沒有發(fā)生Ｃｌ-特性吸附的緣故。
2 國內(nèi)鋁合金陽極研究進(jìn)展
我國在20世紀(jì)80年代也開始了對鋁電極的研究,并取得了一定的成果。史鵬飛等人在20世紀(jì)90年代初期研制出了新型五元鋁合金,該合金在堿性溶液中具有很低的腐蝕速度,電極利用率可達(dá)91%(陽極電流密度為100ｍＡ/ｃｍ2時),同時具有較小的反應(yīng)極化100ｍＡ/ｃｍ2時的陽極電位為-1.642Ｖ(ｖｓ.Ｈｇ/ＨｇＯ),適于作堿性鋁電池的陽極材料,尤其適于在較大電流密度下使用。而后將該合金用在1ｋＷ堿性鋁空氣電池組。此外還研究另外一種高性能的鋁合金,與武漢長江電源廠合作生產(chǎn)出了3Ｗ中性鹽溶液鋁空氣電池。北京有色金屬研究總院[]開始研制鋁 空氣電池,1994年試制出了燈用鋁空氣電池樣品,應(yīng)用效果較好。許剛和曹楚南等人[研究了鋁在ＫＯＨ溶液中析氫行為,發(fā)現(xiàn)在陰極強(qiáng)極化區(qū)未出現(xiàn)Ｔａｆｅｌ直線是由于鋁電極特殊的溶解過程和較高的析氫速度共同引起的,在電位低于Ｅｃｏｒｒ時,隨電極電位的逐漸增加,鋁電極陽極電流逐漸減低,鋁電極表面析氫的控制步驟為電化學(xué)反應(yīng)的第1個電子轉(zhuǎn)移步驟。
李振亞等對含鎵、錫的鋁合金在堿性溶液中的活化機(jī)理進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)低熔點(diǎn)的合金元素在鋁表面沉積,由于其良好的流動性,以單個或多個原子狀態(tài)嵌入鋁表面的氧化膜缺陷或縫隙處,產(chǎn)生類似汞與金屬生成汞齊的作用,局部分離和減弱氧化膜。對于Ａｌ Ｇａ、Ａｌ Ｇａ Ｓｎ合金來說,金屬鎵沉積于鋁陽極表面是鋁陽極活化的根本原因,但在堿性介質(zhì)中鎵離子的還原電位比鋁的穩(wěn)定電位負(fù),不能直接向鋁電極表面沉積;錫離子容易還原沉積于鋁電極表面,但對鋁電極沒有明顯去極化作用。由于鎵離子在金屬錫上的欠電位沉積而使鎵離子能在沉積有Ｓｎ的鋁電極表面上沉積形成活化點(diǎn),使鋁電極活化。Ａｌ Ｓｎ Ｇａ多元合金陽極溶解時,Ｓｎ和Ｇａ也溶入溶液,錫離子在鋁電極表面沉積,隨后鎵離子在沉積錫上欠電位沉積,從而電極表面不斷形成新的活性點(diǎn),使Ａｌ Ｓｎ Ｇａ多元合金具有較高的活化特性。堿性介質(zhì)中多元合金陽極活化溶解也遵循溶解 再沉積機(jī)理。
3 結(jié)束語
多數(shù)研究集中在二、三元合金上,添加合金元素多是經(jīng)驗性的。而當(dāng)前有些鋁合金陽極已經(jīng)發(fā)展到五元乃至更多元合金。合金元素對鋁的電化學(xué)活性的影響機(jī)理還不是完全明確。多元合金元素之間的相互作用及合金元素與鋁之間的作用還有待研究,因此這應(yīng)該是今后研究鋁合金的主要方向。
