應(yīng)用于氧化還原電池的氨基磺酸電解液研究.pdf

1、Ce3+/Ce4+電對(duì)的氧化還原電位較高，具有極大的氧化還原電池開發(fā)潛力。本文工作首次研究了氨基磺酸(SA)應(yīng)用于氧化還原電池支持電解質(zhì)的性能，包括對(duì)氨基磺酸鈰(Ⅲ)電解液及Ce3+/Ce4+在SA中的電極過程進(jìn)行了系統(tǒng)地研究，并通過加入添加劑進(jìn)一步改善了電池體系充放電循環(huán)性能。
　　 研究了Ce3+/Ce4+電對(duì)在氨基磺酸電解質(zhì)中的氧化還原反應(yīng)及Ce3+氧化的動(dòng)力學(xué)過程，得到相關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù)。研究結(jié)果表明，Ce3+/Ce4+電對(duì)

2、在Pt電極上的反應(yīng)是準(zhǔn)可逆的，Ce3+/Ce4+電對(duì)在2.0MSA中的表觀電極電位為1.52V。計(jì)算得到Ce3+的擴(kuò)散系數(shù)D(Ce3+/SA)為5.93×10-6 cm2·s-1，交換電流密度j0為5.95×10-4 A·cm-2，標(biāo)準(zhǔn)速率常數(shù)k0為4.95×10-5 cm·s-1。通過循環(huán)伏安，H+濃度為2.0M時(shí)Ce3+/Ce4+電對(duì)電極反應(yīng)的可逆性最好，升高溫度可加速反應(yīng)的進(jìn)行。
　　 研究了添加劑對(duì)氨基磺酸鈰(Ⅲ)電解液

3、的電導(dǎo)率及電化學(xué)性能的影響。發(fā)現(xiàn)加入NH4+、K+、Na+能夠增大氨基磺酸鈰(Ⅲ)電解液的電導(dǎo)率，能改善Zn-Ce氧化還原電池的充放電循環(huán)性能。計(jì)算得到，Ce3+在這些體系中的擴(kuò)散系數(shù)分別為5.62×10-6 cm2·s-1、3.91×10-6cm2·s-1和3.10×10-6 cm2·s-1。當(dāng)電流密度為20 mA·cm-2，NH4濃度為3.0M時(shí)，電池充電電壓較低，以微孔膜為隔膜的電池穩(wěn)定循環(huán)20次，平均能量效率(AEE)為47.8

4、％，以離子交換膜為隔膜的電池穩(wěn)定循環(huán)54次，庫倫效率(CE)較高，AEE為47.2％。當(dāng)MSA作為支持電解質(zhì)時(shí)，以微孔膜為隔膜的電池穩(wěn)定循環(huán)20次，AEE為46.7％，以離子交換膜為隔膜的電池穩(wěn)定循環(huán)20次，CE較高，AEE為47.8％。從電池的成本及使用壽命上考慮，SA比MSA價(jià)格便宜，且腐蝕性低，說明以SA作為Zn-Ce電池的支持電解質(zhì)具有它本身的優(yōu)勢(shì)。
　　 同時(shí)還研究了兩種乙酸鹽對(duì)氨基磺酸鈰電解液性能的影響，發(fā)現(xiàn)NH4A