镁燃料电池原理研究

一类是Fe和Co的卟琳以及Cu的三嗪类大分子络合物为前驱体制备的炭负载非贵金属催化剂。这类催化剂的主要问题是稳定性差。

　　3.2 负极

　　镁燃料电池的负极是镁及镁合金，但作为电池负极材料存在以下问题。镁及镁合金在水溶液中析氢量大，即自腐蚀速度快，导致容量损失大和负极利用率低;此外，镁及镁合金在放电过程中还存在负差效应，使得自腐蚀速率进一步增大，从而影响镁燃料电池的放电性能。

　　目前，解决镁及镁合金作为电池负极材料所存在问题的途径主要是开发新的合金，制备纳米或者微米结构的镁及镁合金和对镁及镁合金进行表面处理。

　　开发新合金，即将镁和其它合金元素制成二元、三元乃至多元合金。一方面可以细化镁合金晶粒，增大析氢反应的过电位，以降低自腐蚀速度;一方面可以破坏钝化膜的结构，使得较为完整、致密的钝化膜变成疏松多孔、易脱落的腐蚀产物，从而促进电极活性溶解，提高镁合金的电化学性能。目前，国内外研究学者对新合金的开发进行了广泛研究。镁与铝和锌形成的合金的性能较好，日前用于水下电源的镁半燃料电池中使用的镁合金有AZ31和AZ61[7, 27]，英国Magnesium Elektron公司开发出了AP65和MT75镁合金[28]，其特点是电位高、析氢量低、成泥少，析氢速度为0.15mL?min–1?cm–2，阳极利用率为84.6%，开路电位为–1.803 V ( vs. SCE)。王宇轩等[29]制备了Mg-Ga-X合金，此三元合金具有阳极极化小，析氢量低，腐蚀产物易脱落，成泥少的特点。邓妹皓[30]等则研究了四种添加元素(Pb、Sn、Ga、稀土)对镁合金的电化学性能的影响。马正青[31]等在Mg中添加了Hg，并对合金性能进行了研究。Y. Feng等[32-34]则在Mg中添加了Hg和Ga，认为Hg和Ga的加入能够提高镁合金的电化学性能，作为负极材料能够提高电池的开路电压。