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圆柱形锌空气电池的研究

邵剑娟

  锌空电池作为高效、洁净、绿色能源的新技术产品,具有容量大、比能量高、成本低、放电性能稳定、安全、无污染、大功率及材料可再生等特点,已成为当今世界能源领域的开发热点,是一种具有巨大市场前景的化学电源。本文对圆柱形锌空气电池进行了以下研究:空气电极催化剂的研究、锌电极的研究、圆柱形锌空气电池的设计与装配。为了提高MnO_2对氧还原的催化活性,将稀土硝酸盐(硝酸镧)和碱土硝酸盐(硝酸锶)同硝酸锰一起浸渍到碳粉中,并在270℃下煅烧,制得空气电极催化剂,通过冷压方法制成空气电极。用稳态极化和交流阻抗测试了各个空气电极的电化学性能。稳态极化测试结果表明当催化层中金属元素摩尔比Mn:La:Sr=1:0.4:0.6时,空气电极极化最小,在极化电流密度为2mA·cm~(-2)~150mA·cm~(-2)时,此电极的极化电位比单独MnO_2催化剂正移了32mV~226mV。交流阻抗分析表明,镧氧化物和锶氧化物的加入,减小了电化学反应动力学阻抗和氧的扩散阻抗。为考察电池的放电性能,装配了AA型锌空气电池进行放电测试,结果表明,加入镧氧化物和锶氧化物能大幅度提高电池的工作电压和电池容量。实验中研究了锌电极的结构对锌空气电池的影响。通过10Ω恒阻连续放电得出,八段型锌电极的放电时间较长,达到了29.7小时,电池的放电性能相对较好。为了进一步改善锌空气电池锌电极的性能,通过对比试验分析了羧甲基纤维素钠(CMC)和聚丙烯酸钠对锌电极电化学性能以及锌空气电池放电性能的影响。结果表明:采用CMC与聚丙烯酸钠以一定比例混合用作锌膏增稠剂,锌膏具有良好的电化学性能和电池放电性能。所装配的AA型锌空气电池采用10Ω恒阻连续放电方式进行放电,终止电压为0.9V,电池的放电时间达到39小时以上,在1.235V左右有一个平坦的放电平台,锌粉的利用率为83.1%,电池的放电容量达到4770mAh。……   
[关键词]:圆柱形锌空气电池;空气电极;锌电极;催化剂;锌膏增稠剂
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:哈尔滨工程大学2006年