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镁合金牺牲阳极在海水电池上的最新研究与应用

    镁合金牺牲阳极作为牺牲阳极使用在管道上的案例已经非常成熟,但是镁阳极材料具有电负性好,比能量高以及密度小等优异性能,在海水电池领域也具有广阔的应用前景。

    海水电池是在第二次世界战争期间由美国贝尔实验室设计、通用电气公司研制的,它依赖阳极金属材料在海水中的腐蚀溶解提供阳极放电电流,而阴极则主要依靠海水中的溶解氧在惰性的气体电极上进行还原反应提供阴极电流。海水电池最突出的特点是不需要携带电解质,可以在需要的时候利用天然海水形成电解液。出于不同使用目的,海水电池也具有很多不同类型,如大功率水下武器装备的动力电池,长周期、小功率的水中探测仪器类电池以及水下航行体的动力电池——半燃料海水电池等。其中大功率动力电池的应用前景最广,技术难度最大,研制也最有战略意义,目前制约其性能的重要一方面就在阳极材料的开发上。自从 20 世纪 40 年代以来,美国和一些发达国家的政府和商业机构就已经开始研究和研制在海水中的大功率动力电池。 成功应用在大功率海水电池中的阳极材料集中在镁合金和铝合金上,这主要是由于镁、铝具有优于其他金属的阳极性能,如电极电位负、密度小、比容量高等。常用的阳极金属锂电位最负,为−3.05 V,但化学性质过于活泼,无法用于水溶液类电解液电池。

    到今天为止,对于镁合金牺牲阳极的活化机理的研究还大多数集中在二元和三元合金上,而且没有得出一致的观点,然而现在镁合金阳极已经发展到五元甚至七元,其反应机理也变得更加复杂。因此,在研究镁合金阳极活化机理时,镁合金的微观组织、镁合金中各元素的相互作用以及合金元素与海洋环境中 Cl−电解液之间的相互作用都是镁合金阳极活化的关键。

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