锌铬电池的研究

• 作 者: 陈素林
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 重铬酸盐 锌 电池 硫酸铬

本论文工作中,主要研究了作为锌铬电池阴极反应电对Cr⁶⁺/Cr³⁺中Cr（Ⅲ）的氧化还原电化学性能,研究了硫酸的浓度、硫酸铬的浓度以及添加剂的种类和用量对Cr（Ⅲ）氧化还原电化学性能的影响;组装了锌铬电池,初步研究了Zn-Na₂Cr₂O₇和Zn-（NH₄）₂Cr₂O₇电池的放电性能,并对锌铬电池进行了质量能量密度计算。Cr（Ⅲ）的氧化还原电化学性能随着硫酸和硫酸铬浓度的增加有所改善。当硫酸浓度为1.34 mol/L,硫酸铬的浓度为0.08 mol/L,其电化学性能最佳。加入SDS时,Cr（Ⅲ）的氧化还原性能得到大幅度提高,特别是Cr³⁺→Cr⁶⁺反应中,相对不加SDS体系,其氧化电流提高了80 mV左右,可逆性得到一定提高。以重铬酸盐为正极活性物质,锌为负极组装了锌铬电池。阳极区以氯化铵溶液为电解液,锌片为电极,阴极区以重铬酸盐溶液为电解液,各种酸,包括单一酸和混合酸为支持电解质,碳毡为电极。阴阳极区电解液体积均为50 ml,用PE-01膜分开,在室温下以5Ω放电。放电结果表明,锌铬电池的初始放电电压在1.7 V以上,放电时间超过10 h。随着酸度的增加,放电性能有所改善,但是酸度不能过大,且混合酸比单一酸的效果更佳。当阴极区重铬酸盐的浓度为0.75mol/L,硫酸1.8 mol/L,盐酸4.8 mol/L,阳极区为5 mol/LNH₄Cl时,锌铬电池的放电性能最佳。在上述条件下,Zn-（NH₄）₂Cr₂O₇电池实际质量能量密度为51.93 W·h·kg^-1,达到Pb-PbO₂电池的2倍左右。