铝－水电化学制氢体系的研究

【摘要】：本论文在前人研究铝－水电池的基础上，采用新颖、独特的设计思路，制造出的一种新型铝-水电化学制氢体系，该体系主要由铝合金电极、析氢电极、中性电解液、反应容器、储液槽、电解液循环系统、氢气流量控制系统等构成。该体系的最大特点，在于它在向负载输出电能的同时，还可输出高纯氢气，实现电能与氢能的共生；在反应过程中仅消耗铝合金电极和水，体系产生的唯一副产品为Al(OH)3，回收风干后为氧化铝。因而，该体系是一种全新概念的高效、清洁、安全、廉价的环保型能量储存及释放体系。 在本设计中，采用了从反应器底部进电解液、上部溢流的方法,及时的排出了反应过程中产生的沉淀，成功的解决了Al(OH)3沉淀在反应器内絮凝、沉淀的问题。在回收Al(OH)3方面，本系统采用了独特的设计，使Al(OH)3沉淀能顺利的富积并能随时从整个体系中排出，从而使电池大功率、长时间工作成为可能。根据设计制造出铝-水电化学制氢体系试运行180min，体系运行状态一直良好，开路电压可以达到19.8V，最大短路电流可达到7.8A，并且可在出氢速率大于1.0L/min的同时，以0.45V的电压和7.5A的恒电流向外界供电。 同时，本论文还就热处理对铝合金电极电化学性能的影响进行了研究。在实验中，采用了退火、回火等热处理工艺对铝合金电极进行了改性。结果表明：铝合金在高温加热时，处于晶界的第二相会由于固溶作用而进入铝晶格中形成固溶体，降低了晶界处第二相的含量；与未经处理的铝合金相比，经过退火、回火的铝合金电极，其电化学活性增大的同时化学反应腐蚀速率大大降低，改善了铝合金电极的电化学性能。 【关键词】：铝-水电池 铝合金阳极 析氢 热处理 结构设计 氢能
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TQ116.2
【目录】：

• 第一章 概论6-17
• 1.1 前言6-8
• 1.2 铝合金阳极的研究进展8-13
• 1.3 铝-水电化学制氢体系的研究现状13-15
• 1.4 研究课题的主要工作和意义15-17
• 第二章 热处理对铝合金性能的影响17-41
• 2.1 实验方法17-23
• 2.2 实验结果与分析23-41
• 第三章 析氢电极与电解液浓度的选定41-45
• 3.1 实验方法41-42
• 3.2 结果与分析42-45
• 第四章 铝-水电化学制氢体系的结构设计45-51
• 4.1 设计简介45-46
• 4.2 铝-水电化学制氢体系的结构设计46-49
• 4.3 铝-水电化学制氢体系总体结构49-51
• 第五章 铝-水电化学制氢体系的影响因素分析51-68
• 5.1 实验方法51-53
• 5.2 实验结果与分析53-68
• 第六章 铝-水电化学制氢体系的性能研究68-75
• 6.1 实验方法68-70
• 6.2 铝-水电化学制氢体系的运行结果与分析70-74
• 6.3 综合讨论74-75
• 第七章 结论75-76
• 参考文献76-81
• 攻读硕士学位期间发表的论文81-82
• 致谢82

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