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铝-空气电池拥有比能量高、能源清洁及负极材料来源丰富等优点,使得它在很多领域中都有很好的前途。然而制约着铝-空气电池发展的一个重要因素是铝负极的自身腐蚀相当严重,这一问题不仅造成了铝材的浪费,也影响了电池的比能量。 本文就航海领域中所应用到的铝-空气电池中铝负极的非放电腐蚀问题为研究对象,在以3.5wt.％NaCl溶液为电池的电解质的体系中,利用开路电位-时间曲线(OCP)、极化稳态曲线(Tafel)选出合适的缓蚀剂以减少铝负极的非放电腐蚀,并利用电化学阻抗(EIS)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及X射线光电子能谱仪(XPS)等研究缓蚀剂的缓蚀机理以及缓蚀剂在铝电极表面的成膜形貌,同时也将新型研究腐蚀机理的电化学噪声(EN)测试方法引入作为研究手段之一。 将偏钒酸钠和油酸钠按一定比例复配后,所得复配缓蚀剂缓蚀效率较高,且不会影响铝-空气电池的放电性能。在20℃时,总缓蚀剂浓度为0.5g/L,油酸钠和偏钒酸钠质量浓度为1:2,电解质溶液的pH值为8.0～8.5时复配缓蚀剂的缓蚀效率可达82.93%。Tafel和EIS分析了复配缓蚀剂的缓蚀类型,结果表明复配缓蚀剂对阴极过程有很强的抑制作用,且对阳极过程的抑制也较强。浸泡实验结合EIS测试结果表明缓蚀剂的机理为:在缓蚀初期,油酸钠优先吸附在铝负极表面,形成一层油酸钠疏水膜,偏钒酸钠协同缓蚀使得保护膜更加致密;随着缓蚀时间变长,油酸钠吸附膜遭Cl-破坏,缓蚀效率第一次降低;随着吸附膜的破坏严重,钒酸根离子穿透吸附膜对铝负极进行钝化作用,修复了吸附膜使得缓蚀效率再次增大;当浸泡时间达10d后,复配缓蚀剂逐渐失效,缓蚀效率第二次降低。等效电路及铝电极体系表面模型支持了该成膜理论。SEM-EDS和XPS测试共同验证了复配缓蚀剂的缓蚀机理。 Tafel测试表明复配缓蚀剂合适的浓度为0.4g/LC17H35COONa+0.4g/LNaVO3。OCP和Tafel测试表明引入0.0225mL/L的op乳化剂的复配缓蚀剂的缓蚀效率明显提高,可达87.46%。失重法和EIS也证明了添加op乳化剂后缓蚀效率的增加。电化学噪声测试表明复配缓蚀剂主要是通过在铝负极表面形成保护膜而起到缓蚀作用的,且验证了在缓蚀初期钒酸钠对铝负极的氧化作用以及缓蚀剂的缓蚀的高效性。