镁空气电池-2.4

汐语 2024-2-4 232 2/4
镁空气电池-2.4

最近在学习相关知识,笔记也会同步更新到这里,未完待续,持续更新~

论文目前进展

少XRD,无法进一步认证第二相,XRD可以直接得到具体的相

只能根据现有的SEM判断哪些地方可能出现第二相,进一步EDS根据原子比粗略判断第二相可能是什么

研究现状

目前镁空气电池研究的重点是开发高活性、低腐蚀速率的镁阳极,提高阳极利用效率和放电电压。

前沿

颗粒状的 Mg17Al12 相和细小的晶粒尺寸有利于改善 Mg-Al系合金的电化学性能,而AZ61中存在颗粒状

添加高析氢过电位的合金元素能够改善镁阳极显微组织,同时在放电过程中抑制镁阳极的析氢副反应,进而提升镁阳极材料的利用率

表征SEM及EDS

本论文采用配备能谱仪(EDS)的 MIRA3 TESCAN 型扫描电子显微镜(SEM)用来观察合金的显微组织、放电测试后腐蚀产物形貌和去除腐蚀产物后的合金表面形貌。

结合能谱仪确定合金中的第二相及镁基体中的元素分布,同时得到不同元素的原子比判断第二相的成分。

对于镁阳极材料放电后的形貌使用扫描电镜进行观察。对放电后的合金试样在 20%的铬酸酒精溶液进行超声清洗10 min 后,继续放在酒精溶液中超声清洗 5 min 确保合金表面无残留的腐蚀产物,处理后的试样密封处理避免氧化

面扫分析

AZ61-1Sn-0.5Gd:由Gd与Sn的面扫图可知Gd元素聚集区存在于第二相区域,而 Sn 元素均匀地分布于镁基体中

第二相

AZ61: α-Mg、β-Mg17Al12

AZ61-1Sn-0.5Gd:可能有Mg2Sn 、Al2Gd、Al2Gd3

理想化的是颗粒状的Mg17Al12

镁空气电池-2.4
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结果趋向

5号的活性高于4号,也就是说5号的电位更负

析氢的话算是它的副反应,所以要减小

促进自腐蚀,代表电极活性更高

电化学

开路电位OCP : 开路电位 Eocp

腐蚀电位 Ecorr

实测极化曲线是直接由电化学仪器通过施加外电流测得的腐蚀金属电极的极化曲线,它反映腐蚀金属电极的极化电位与极化电流密度的关系 实测极化曲线的起始电位是腐蚀金属电极的混合电位,即腐蚀电位

这是因为实际的金属由于各种原因不可能绝对均匀,总是含有一定量的杂质组分和电化学性质不均匀 的区域,当腐蚀金属电极处于电解质溶液中就形成无数微观上不能分开的阳极区和阴极区构

极化曲线

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在动电位极化曲线中,阴极支代表析氢反应,阳极支代表镁合金溶解反应。

通常情况下,合金的腐蚀电位越负,腐蚀电流密度越大,则合金的电化学活性越好(即曲线越靠下,电位越负;曲线越靠右,log完之后的腐蚀电流越大)

推测可能是第二相与镁基体形成腐蚀微电偶从而加速镁基体的溶解

交流阻抗

利用 Zview 和 ZsimDemo 软件进行拟合交流阻抗数据,参数拟合的误差值小于 5%。

同时获得电极表面电化学迁移的等效电路图,进而拟合获得等效电路中各电路元件参数。

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高频区容抗弧半径代表Rct,即电荷转移电阻的大小,故小点好,也就是说高频区半径小了好

原理图如下:

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活性提高机理解释:(以下来源于文献)

从表中可以看出加入 In 元素后,Rct 减少的最大值为 43.93 Ω·cm2,

表明在实验过程中,In 元素的加入有利于破坏镁合金表面腐蚀产物形成的钝化层,使得 Mg2+离子容易通过电极表面进入 NaCl 溶液中

RL和 L 的数值(这段应该是低频感抗弧,就是最后一段的小弯的半径)越大表示在镁合金表面所形成的腐蚀产物层越致密,从而能够起到隔离镁合金与电解质接触的作用。(提高耐腐蚀性)

AI0.5 合金的 Rct 和 Rp 数值比 A9 合金分别减少 25.26 Ω·cm2 和 29.37 Ω·cm2。因此 AI0.5 合金在三者合金中具有高电化学活性的同时保持良好耐腐蚀性。

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Rs:溶液电阻;Rct:电荷转移电阻

常相量元件CPE

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汐语

2月04日23:43

最后修改:2024年2月4日
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