碱性铝-空气电池缓蚀剂的复配增效规律及协同作用机制研究
批准号:
21776172
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
张大全
依托单位:
学科分类:
B0805.过程强化与化工装备
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
郑红艾、李瑾、于印哲、章振华、罗国銘、王意珍
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中文摘要
铝-空气电池的铝阳极在碱性电解液中易发生析氢自腐蚀,导致其放电效率较低,这是制约其产业化发展的关键问题。铝-空气电池电解质缓蚀剂的复配增效研究,具有重要的学术与实际意义。8-羟基喹啉(8-HQ)是环境中铝含量光谱测定的标准化合物,对铝合金有良好的缓蚀作用。本项目拟以8-羟基喹啉(8-HQ)为模型化合物,并与金属氧化物(ZnO、CaO)进行复配增效。将光谱分析技术引入碱性铝-空气电池电解质复合缓蚀剂的研究,将缓蚀组分之间的相互作用信息转换为物理光信号表达,考察分子8-羟基喹啉-金属离子(Al3+、Zn2+、Ca2+)复合物的分子荧光发射(波长、强度等)的变化特征,结合电化学测量和表面分析测量,考察复配增效的规律性,研究缓蚀各组分之间的相互作用,探讨协同机理,从而指导铝-空气电池电解液的研究,并为铝-空气电池的检测技术开发提供理论基础。
英文摘要
Al-air batteries have advantages of lower cost, high energy density and environmental friendliness. However, the main problem is the low columbic efficiency caused by its hydrogen evolution side-reaction. Developing the high-efficiency corrosion inhibitors is the core issue in the research of Al-air batteries alkaline electrolyte. 8-hydroxy quinolone (8-HQ) is important for the detection of Al3+ ions and has good corrosion prevention for Al alloy. This project intends to use 8-hydroxy quinolone as model molecule. The combination of 8-hydroxy quinolone and metal oxide (ZnO or CaO) is investigated to act as corrosion inhibitor for Al-air battery in 5M NaOH solution. The interaction between the inhibitive units will be studied by the variation of fluorescence excitation and attenuation. The scanning electron microscopy (SEM) and the microscopic Fourier transform infrared spectroscopy (Micro-FTIR) are used to examine the surface morphology and microstructure of Al alloy. The spectral analysis as well as electrochemical measurement will be adopted to elucidate the mechanism of the synergistic effect. It will help to seek the new principle for the selection of electrolyte additives of Al-air battery. The project can provide the theoretical support for the development of Al-air battery and provide novel idea for the detection of Al-air battery.
铝-空气电池是一种高能量密度的燃料电池,其理论电压高,原材料储量丰富,并且放电过程中不产生有害物质,代表了一种极具潜力的绿色电源发展方向。当前,铝-空气电池多采用强碱性电解液,铝阳极在碱性电解液中易发生析氢自腐蚀,导致其放电效率较低,这是制约其产业化发展的关键问题。使用电解液缓蚀剂是抑制铝合金阳极析氢自腐蚀的一种主要方法。本项目开展铝-空气电池电解液缓蚀剂的复配增效研究,具有重要的学术与实际意义。.本项目采用电化学技术考察了碱性铝空电池电解液复配体系的铝合金阳极的电化学行为特征,通过光谱分析方法考察了复配体系各组分之间的相互作用规律。本项目考察了喹啉衍生物(8-羟基喹啉、8-氨基喹啉、喹啉-8-磺酸、8-羟基喹啉-5磺酸等)与金属氧化物(ZnO、CaO)复配增效的机理。电解液中金属氧化物不改变喹啉衍生物化合物与铝离子的配位方式,但能促进喹啉化合物在铝合金阳极表面的吸附;喹啉化合物可以稳定铝合金表面的金属、金属氧化物和金属氢氧化物的沉积,从而抑制铝合金的析氢反应或阻滞氢气的渗透扩散,两者复配具有较好的协同作用并提高了阳极利用率。本项目考察了8-羟基喹啉-5磺酸(H2QS)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的复配作用、含喹啉环的表面活性剂和氧化钙(CaO)的复配作用、含有巯基的化合物和氧化钙(CaO)的复配作用。研究了两性表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱分别与葡萄糖酸钙、十二烷基苯磺酸钠的复配效果。结果表明:表面活性剂的存在可以形成分层纳米结构,有效促进了喹啉化合物在铝合金表面的吸附和成膜。含有巯基的有机物在电池充放电过程中,可以发生还原反应,形成基于二硫键(S-S键)的环状结构,这种环状结构复合膜的形成有效地抑制了铝电极在碱性溶液中的自腐蚀,并具有智能可控的特征。本项目研究可为设计新型铝-空气电池的复合电解液提供理论指导,对开发碱性铝-空气电池的智能检测技术也具有参考价值。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Preparation of self-healing hydrophobic coating on AA6061 alloy surface and its anti-corrosion property
AA6061合金表面自修复疏水涂层的制备及其防腐性能
DOI:10.1016/j.jallcom.2018.10.080
发表时间:2019-02
期刊:Journal of Alloys and Compounds
影响因子:6.2
作者:Daquan Zhang;Tinghui Yuan;Guoan Wei;Hongxia Wang;Lixin Gao;Tong Lin
通讯作者:Tong Lin
Modified alkaline electrolyte with 8-hydroxyquinoline and ZnO complex additives to improve Al-air battery
8-羟基喹啉和ZnO复合添加剂改性碱性电解液改善铝空气电池
DOI:10.1016/j.jpowsour.2019.05.077
发表时间:2019-08
期刊:Journal of Power Sources
影响因子:9.2
作者:Chong Zhu;Hanxue Yang;Anqi Wu;Daquan Zhang;Lixin Gao;Tong Lin
通讯作者:Tong Lin
Excellent performance of aluminium anode based on dithiothreitol additives for alkaline aluminium/air batteries
基于二硫苏糖醇添加剂的碱性铝/空气电池铝负极的优异性能
DOI:10.1016/j.jpowsour.2020.227785
发表时间:2020-03
期刊:Journal of Power Sources
影响因子:9.2
作者:Hanxue Yang;Xiaohui Li;Yijun Wang;Lixin Gao;Jin Li;Daquan Zhang;Tong Lin
通讯作者:Tong Lin
Synergistic effect of 8-aminoquinoline and ZnO as hybrid additives in alkaline electrolyte for Al-air battery
8-氨基喹啉和ZnO作为混合添加剂在铝空气电池碱性电解液中的协同效应
DOI:10.1016/j.molliq.2020.114946
发表时间:2021-01-15
期刊:JOURNAL OF MOLECULAR LIQUIDS
影响因子:6
作者:Li, Xiaohui;Li, Jin;Lin, Tong
通讯作者:Lin, Tong
Effect of quinoline-8-sulfonic acid and CaO as hybrid electrolyte additives on microstructure and property of AA5052 alloy anode for aluminum-air battery
8-喹啉-8-磺酸和CaO作为混合电解液添加剂对铝空气电池AA5052合金负极微观结构和性能的影响
DOI:--
发表时间:2022
期刊:Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers
影响因子:5.7
作者:Junyu Yang;Daquan Zhang;Tong Lin;Wenyue Zhang;Chunping Li;Lixin Gao
通讯作者:Lixin Gao
碱性CMP工艺下新型三唑类化合物的聚集行为、浓度极值本质和缓蚀作用机制研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:张大全
- 依托单位:
低温多效负压工艺下铝合金的腐蚀行为及金属配位驱动的防护机制研究
- 批准号:52071198
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2020
- 负责人:张大全
- 依托单位:
铜表面三唑类缓蚀膜的点击组装及光谱性能研究
- 批准号:51571140
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:张大全
- 依托单位:
氨基酸类铜缓蚀剂的光敏组装体系及其作用机制研究
- 批准号:20776083
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:29.0万元
- 批准年份:2007
- 负责人:张大全
- 依托单位:
齐聚物在钢铁表面的吸附特性和气相缓蚀机理研究
- 批准号:20576069
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:8.0万元
- 批准年份:2005
- 负责人:张大全
- 依托单位:
国内基金
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