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锌-空气电池电解液Zn2+浓度对析氢过程的影响
  • ISSN号:0438-1157
  • 期刊名称:《化工学报》
  • 时间:0
  • 分类:TM911.41[电气工程—电力电子与电力传动]
  • 作者机构:[1]清华大学化学工程系,化学工程联合国家重点实验室,北京100084
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(21276134); 国家高技术研究发展计划项目(2012AA051203)
中文摘要:

水溶液体系的二次金属-空气电池通常具有安全环保的特点,但是充电过程中仍然存在析氢副反应的安全隐患。使用线性电势扫描方法、Tafel极化曲线及极限扩散电流密度参数定量分析了二次锌-空气电池体系电解液中Zn2+浓度对析氢反应过程的影响。结果表明,随着电解液中Zn2+浓度的提高,析氢过电势逐渐增大,Zn2+浓度在6mol·L?1 KOH溶液中达到0.4 mol·L?1时,析氢过电势超过2.42 V,析氢过电势比空白溶液提高1.2 V,并且Tafel极化曲线的截距超过1.5 V,析氢电势达到超高过电势范围。此外,由Zn2+提供的极限扩散电流密度提高至8.9A·cm?2,所对应的过电势提高700 mV。研究结果对于确立二次锌-空气电池极限充电范围提供定量依据,对电池安全平稳运行具有重要价值。

英文摘要:

Owing to the usage of water solution, the secondary metal-air batteries could be excellent for energy storage systems with outstanding advantages in high safety and environmental friendliness. However, the side reaction of hydrogen evolution in the water solution system is the potential hazard for the operation of batteries. In this study, the effects of Zn2+ concentration on hydrogen evolution reaction were investigated with the methods of linear sweep voltammetry, Tafel polarization curves and parameters of limiting diffusion current density for the zinc-air battery. The results showed that the overvoltage of hydrogen evolution reaction reached 2.42 V and the overpotential was 1.2 V higher than that in the blank solution when the concentration of Zn2+ in 6 mol· L-1 KOH solution was 0.4 mol ·L-1. The intercept of the Tafel equation was more than 1.5 V, which suggests that the hydrogen evolution reaction for the solution containing 0.4 mol · L-2 Zn2+ reaches the super-overpotential range. The limiting diffusion current density reached 8.9 A·cm-2 and the overpotential was raised by 700 mV. These data are urgently needed for the subsequent operating conditions of the secondary zinc-air batteries and play an important role in the steady and safe operation for the battery system.

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期刊信息
  • 《化工学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国化工学会 化学工业出版社
  • 主编:李静海
  • 地址:北京市东城区青年湖南街13号
  • 邮编:100011
  • 邮箱:hgxb126@126.com
  • 电话:010-64519485
  • 国际标准刊号:ISSN:0438-1157
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1946/TQ
  • 邮发代号:2-370
  • 获奖情况:
  • 中国科协优秀期刊二等奖,化工部科技进步二等奖,北京全优期刊奖,中国期刊方阵“双效”期刊,第三届中国出版政府奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:35185