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随着现代社会的发展,环保与能源问题越来越成为人们关注的问题,环保型以及节能型产品已得到开发和应用。众所周知,海水对金属的容纳量是有限的,而银是海水可以容纳的贵金属元素之一,利用银对海水的无污染性以及强的导电性,将银离子吸附在高比表面材料上作为海水正极材料,目前还很少有研究,而对于活性碳纤维载银工艺目前也仅应用于饮用水的净化装置中。本研究首次将银离子吸附于高比表面材料上作为海水电池的正极,通过改变吸附工艺和相关参数制成复合材料,对其在3.5%的NaCl溶液中进行电化学性能测试和评定,筛选出一种比较优良的工艺。论文主要进行了以下几个方面的工作:
1、了解高比表面材料的种类和现状,各自的性能特点,结构及物性化性等。 筛选出适合本研究的高比表面材料碳毡和发泡镍,对碳毡的三种不同前处理 工艺进行比较,并从实验和理论上探讨各种不同的前处理工艺对吸附性能的 影响。
2、以碳毡为基材,采用物理吸附、电吸附和化学吸附三种不同的工艺吸附 Ag<+>,制成复合电极材料,即Ag<+>—C正极。并在这三种吸附工艺中通过改变溶 液浓度和吸附时间以及电吸附中的吸附电流等,制成的复合电极在模拟海水 中进行电化学性能的测试和比较。结果表明在抽滤状态下物理吸附电吸附 1.2g/mL硝酸银(即饱和状态)的工艺最好,在-50mV下放电量在75.6c/cm<2> 以上,并对三种不同的吸附工艺从理论上进行探讨。
3、以发泡镍为基,同样采用上述三种吸附工艺进行探讨,即制成Ag<+>—Ni正极 材料,通过动电位扫描、电位阶跃等电化学测试进行评定。由于Ni的开路电 位很低,在本研究中,作为载体的镍总是优先发生了反应,另外,发泡镍的 孔隙太大,吸附力不够,很多时候造成了Ag,<+>的浪费。
4、最后筛选出最佳的工艺为直接吸附硝酸银的工艺,其中最佳电吸附工艺参 数为:t=10min,I=10mA,[AgNO<,3>]=1.2g/mL。通过该工艺处理后的电性能参 数如下:E<,k>=500mV以上,在-50mV阶跃电位下放电量Q=77c/cm<2>,电流阶跃中 平台电位为-50mV,且持续时间为10000s。将经过该工艺处理后的复合材料作 为海水电池的正极材料,以镁板为负极,当负载带有起压模板的发光管进行 实际放电时,在电流降至2mh时放电时间达10000s,放电量约为40c/cm<2>。