酸性的膠體鉛蓄電池的特點[1],引起了人們很大的興趣,但堿性膠體電解質的研究報道較少。鋁空氣電池有許多優點[2],25%的聚丙烯酸(PAA)剛好能使4moL/LKOH生成膠體,且鋁的腐蝕小,但與自由堿溶液相比,鋁陽極的極化程度增大[3],因為PAA的含量影響電解質擴散,故應減小其含量。本文作者將PAA濃度降到2%,用聚乙烯醇(PVA)和Ｎa3PO4作添加劑,對鋁陽極在堿性膠體電解質中的性能進行了研究。
1實驗
電極:①研究電極為鋁(99999%,Ф100mm),將其一端表面裸露,其余用環氧樹脂密封,分別用1200號、2000號、3000號金相砂紙打磨,然后用乙醇除油;②輔助電極為石墨;③參比電極為HgO/Hg,4moL/LKOH。試劑:KOH、Ｎa3PO4(AR),PAA、PVA(工業品)。儀器:用LK98BⅡ(天津產),測量鋁陽極的線性掃描伏安曲線(1mV/s)、TafeL曲線(1mV/s)、電位變化曲線以及開路電位Eocp;用CHI660A(美國產)測量堿性膠體電解質的電導率。實驗溫度為30℃。
2結果與討論
21添加劑PVA的影響
211腐蝕性能
圖1為AL在“4moL/LKOH+2%PAA+x%PVA”中的TafeL曲線。
顯然:①隨著PVA含量的增加,鋁的腐蝕電流密度降低,這是因為高分子PVA對氫陰極還原時水的擴散有阻礙作用,鋁電極的自放電會明顯減小;②剛成為膠體時,膠體電解質“4moL/LKOH+2%PAA+2%PVA”的腐蝕速度(Jcorr=475mA/cm2)小于膠體電解質“4moL/LKOH+25%PAA”(Jcorr=509mA/cm2),如表1所示。
212極化程度及開路電位
在“4moL/LKOH+2%PAA”溶液中,隨添加劑PVA含量的遞增,鋁的極化程度增大(見圖2a)。
這可能是高分子添加劑使K+和OH-的電遷移將變得困難,但添加量過小將影響膠化。剛好使“4moL/LKOH+2%PAA”溶液成為膠體時PVA的最佳濃度為2%;同時PVA使鋁的開位電位都負移,且鋁在“4moL/LKOH+2%PAA+2%PVA”中的開路電位負移程度最大(見表1)。
