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我国镍资源相当稀少，利用低成本的废弃镍网、片角料生产高纯度、高附加值、经济效益可观的超细镍粉不仅可变废为宝，还减少环境污染。 　　据专家介绍，一般情况下由于镍网、片角料网眼不容易形成磁场，会造成炉温升温困难，达不到镍熔化温度或者原材料因酸液长期浸泡含有杂质，造成原材料酸性纯度不高；还因为出料率低度造成镍粉纯度不高、目数低等总是而该技术恰好解决了这些难题。 　　专家还指出，该技术用纯度较低的废弃镍网、片及边角料经熔融雾化法生产高纯度微米级镍粉，是一项既保护环境，减少污染，又能将资源再生得用的环保衫技术，符合国家产业政策。该项目采用的生产技术解决了废弃镍网在中频炉内因磁场屏蔽而造成的升温困难，通过添加适量的纯化剂，提高了产品纯度，成功地生产出了高纯度微米级镍粉，具有创新性，有独立知识产权，实现了废弃镍资源的综合利用，该产品主要性能指标达到国内同类产品领先水平。但专家同时强调，如何把产品进一步开发为纳米级产品才是今后研究的关键。.

超细镍粉采用化学还原的方法,以硫酸镍为主要原为,以联氨为还原剂,在碱性溶液中制备了超细金属镍粉.并采用透射电镜、扫描电镜及X射线进行了镍粉的粒度、形貌及成分等分析,结果显示,镍粉粒度大小约为0.2μm左右,粉体呈不规则的球状并且表面带用毛刺,表面抗氧化性较好.金属超细粉作为微波吸收剂在吸波材料中有很重要的应用.将制提的超细镍粉与碳化硅混合作为吸波填料,在不同的配比下,制备成吸波涂层材料,测试频率范围为2GHz-18GHz,在厚度均小于0.5mm的情况下,都获得了较好的吸波性能:对电磁波的吸收(绝对值)均大于20dB,即能够吸收大于99﹪的电磁波，最大能够达到29.5dB,使超细镍粉在吸波材料中获得了较好的应用.超细镍粉中频炉熔融雾化方法,利用镍网废角料生产高纯度(Ni含量≥99.8%)粒度达800目,且在800目以下可调。该技术解决了因镍网边角料网眼不容易形成磁场,造成炉温升温困难,达不到镍熔化温度,原材料因酸洗长期浸泡含有杂质,且有酸性化度不高,堵塞喷腔,出料不均匀,出粉率低等造成纯度不高,目数低等技术难题。超细镍粉主要用于生产多动电话、个人家用计算机、笔记本电脑、电动工具及其它电器设备中的多层陶瓷电容器和这些行业所需的镍氢电池。   据统计，国际市场对镍氢电池的需求年平均增长20％。为了满足市场快速增长的需求，美国、日本等国家不断投入巨资扩大镍粉的生产量。我国仅电池行业对镍产品的需求已由前几年的2000多吨上升到目前的4000吨左右，而国内的镍粉，尤其是超细镍粉的生产无论从产量或质量上都不能满足市场的需求。因此，许多生产企业目前主要采用进口超细镍粉为原料。我国的超细镍粉和相关镍的消费领域发生了根本的变化。1999年我国冶金行业用镍量约1.5 万吨，电池行业消费镍4000吨，催化剂行业耗镍5000吨，磁性材料用镍 500吨。冶金行业由于长期以来发展缓慢，镍消费增长滞后，而后起之秀的电池行业和催化剂行业的镍消费却以惊人的速度发展，新兴产业对镍产品多样化的需求呈上升趋势。国内镍生产企业应抓住这一机遇，加大技术力度，发展自己。 

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(一）镍的用处    镍具有高度的化学安稳性，加热到700-800℃时仍不氧化。镍本领氟、碱、盐水和多种有机物质的腐蚀，在浓硝酸中表面钝化而具有耐蚀性，在、稀硫酸和稀硝酸中反响缓慢。镍系磁性金属，具有杰出的耐性，有满足的机械强度，能饱尝各种类型的机械加工（压延、压磨、焊接等）。    纯镍特别是镍合金在国民经济中取得广泛的运用。镍具有杰出的磨光功能，故纯镍用于镀镍技能中。特别值得指出的是纯镍还用在雷达、电视、原子能工业、远距离操控等现代新技能中。在火箭技能中，超级的镍或镍合金用作高温结构材料。    镍粉是粉末冶金中制造各种含镍零件的质料，在化学工业中广泛用作催化剂。镍的化合物是粉末冶金中制备碱性电池，硫酸镍首要用于制备镀镍的电解液，镍则用于油脂的氢化，氢氧化亚镍用于制备碱性电池，硝酸镍还能够要陶瓷工业中用作棕色颜料。可是，纯镍金属和镍盐在现代工业 用处中耗费不多，而首要是制成合金运用。跟着我国改革开放，工业技能飞速发展，电气工业、机械工业、建筑业、化学工业等对镍的需求也愈来愈大。归纳起来镍的用处可分六类    1、作金属材料，包含制造不锈钢、耐热合金钢和各种合金等3000多种，占镍消费量的70%以上，其间典型的金属材料有：    镍-铬基合金，如康镍合金，含镍80%、铬14%。本领高温，断裂强度大，专用于制造燃气涡轮机、喷气发动机等。    镍-铬-钴合金，如IN-939，含Ni50%、Cr22.5%、Co19%。其机械强度大，耐海水腐蚀性强，帮专用于制造海洋舰船的涡轮发动机。    镍-铬-钼合金，如IN-586，含Ni65%、Cr25%、Mo10%。为耐高温合金，如在1050℃时仍不氧化发脆，特别是焊接功能较佳。    铜-镍合金如IN-868，含Ni15%、Cu80%。耐蚀、导热和压延功能俱佳，广泛用于船只和化学工业。    钛-镍形状回忆合金，特点是在加温下能康复原有形壮，用于医疗器械等范畴。    储氢合金，为金属间化合物，特点是能在室温下吸收生成氢化物，加热到必定温度时，又可将吸收的释放出来，此特性为热核反响及太阳动力的能量贮存及运送供给了较大的灵活性。此类较多，如LaNi5、axNi5Ce1-x、Ti-Ni、Ni-Nb、Ni-V及LaNi5-Mg等。    2、用于电镀，其用量约占镍消费量的15%。首要用在钢材及其他金属材料的基体上掩盖一层经用、耐腐蚀的表面层，其防腐功能要比镀锌层高15%-20%。[next]    3、在石油化工的氢化过程中作催化剂。在煤的气化过程中，当用CO和H2组成时发作下列反响：                       CO+3H2→CH4+H2O（温度800℃、催化剂）    常用的催化剂为高度涣散在氧化铝基体上的镍复合材料（Ni25%-27%）。这种催化剂不易被H2S、SO2所毒化。    4、用作化学电源，是制造电池的材料。如工业上已出产的Cd-Ni、Fe-Ni、Zn-Ni电池和H2-Ni密封电池。    5、制造颜料和染料。其最首要的是组成黄橙色颜料，该颜料由TiO2、NiO和Sb2O3的混全料在800℃下煅烧而成，掩盖能力强，具有金红石结构，故化学功能安稳。    6、制造陶瓷和铁素体。如陶瓷工业上常用NiO作着色剂，此外还能增加料坯与铁素体间的粘结性，并使料坯表面光洁细密。铁素体是一种较新的陶瓷材料，首要用于高频电器设备。    （二）镍的消费量    近几年国际镍消费量统计数字如下：    年份           1998     1999     2000      2001     2002   消费量/kt     1009.2    1081.6    1122.5   1099.9   1171.5消费最多的国家有日本、美国和德国。    现在，我国已成为国际第一大不锈钢消费国、国际最大的出产和消费国，仍是国际最大的硬质合金出产国和人工金刚石的出产大国，而运用于这些范畴中的原材料也因而体现出了旺盛的需求，其间包含镍的钴内仅2003年镍的消费量已达到近120kt以上，钴的消费量也过到6700t，均居国际前列。2001年，我国镍的消费组成如下表所示。下表   我国2001年镍的消费组成耗费镍的部分消费量/kt消费份额/%阐明不锈钢4560出产不锈钢75kt电镀（镍网）2026.7　电池56.7　触媒1.52　军工22.7　其他1.51.9　算计75100

1 镍冶金的一般常识 1.1 概 述 镍在国际物质文明开展中十分重要的效果。人类发现镍的时刻不长，但运用镍的时刻可一向追溯到公元前300年左右。我国至迟在春秋战国时期就现已呈现了含镍成分的武器及合金器皿。古代云南出产的一种“白铜中，也含有很高的镍。1751年，瑞典科学家克朗斯塔特初次制取到了金属镍。直到十九世纪末，因为产值有限，镍被人们视为贵金属，用以制造首饰。二十世纪以来，人们发现了镍的多种用处及其在改进钢的功用方面所具有的共同功用，现代镍工业由此诞生并得到了敏捷开展。镍是一种银白色的金属。在公元前我国就知道运用镍锌，镍铜合金。 国外于1775年制得纯镍，在1825～1826年间瑞典开端了镍的工业出产。其时，因为技能条件等要素的约束，镍的出产长时间未得到明显的开展。直到发现将镍炼制成合金钢往后，镍工业才有了较快的开展，产值也敏捷上升。1910年国际镍产值只要2.3万吨，1960年为32.55万吨，1980年为74.28万吨，至2002年国际镍的年产值已到达117.59万吨，镍的消费量也将到达104.7万吨或更多.跟着我国经济开展速度的进一步加速和国民经济结构的调整，不锈钢职业，电池，电镀，触媒职业对镍的需求量将进一步添加。 1.1.1 国际镍资源 镍的矿藏资源首要有硫化镍矿和氧化镍矿，再就是贮存于深海底部的含镍锰结核。有关统计资料标明，至1990年，全国际已发现的陆地镍储量为5800万吨，储量根底为1.23亿吨，海洋锰结核矿的镍资源若以准鸿沟档次估量，约有689万吨.在全国际镍储量中，硫化镍矿占了30—40%，氧化硫矿占了60—70%。首要散布在古巴，加拿大，俄罗斯，新喀里多尼亚，印度尼西亚，南非，澳大利亚和我国，巴西，哥伦比亚，多米尼加，希腊，菲律宾等国。国际各国所产镍金属中，百分之七十左右来源于硫化镍矿。 1.1.2 国内镍资源 我国已探明的镍矿点有70余处，储量为800万吨，储量根底为1000万吨，在国际上占第八位.其间硫化镍矿占总储量的87%，氧化镍矿占13%。首要散布在甘肃，四川，云南，青海，新疆，陕西等15个省，自治区中，其间甘肃最多.金川镍矿已探明的镍储量为548万吨，占全国总储量的68.5%。其间次为云南，新疆，吉林和四川，其镍储量别离占全国总储量的9.1%，7.5%，5.2%和4.5%(见表1-2)。金川镍矿则因为镍金属储量会集，有价稀贵元素多等特色，成为国际同类矿床中稀有的，高等第的硫化镍矿床。 1.2 镍及其首要化合物的物理化学性质 镍是元素周期表中第Ⅷ族的元素，其在元素周期表中的方位决议了镍及其化合物的一系列物理化学特性，镍的许多物理化学特性与钴，铁近似;因为与铜比邻，因而在亲氧和亲硫性方面又较挨近铜。 1.2.1 金属镍的性质 1.2.1.1 物理性质 1.2.1.2 化学性质 1.2.1.1 物理性质 镍是一种银白色的金属，其物理性质与金属钴，铁有适当共同的当地，重要表现在： A.镍的比重：在20℃时为8.908，牢靠数值为8.9～8.908，熔点时液体镍的比重为7.9。 B.镍的比热：在0～1000℃的温度范围内改变于420～620焦耳/公斤.K，在居里点或其附连有一明显的顶峰，此温度下失掉铁磁性。 C.镍的电阻：在20℃时按其纯度99.99～99.8%改变于6.8～9.9微欧厘米(10-8Ωm)。镍基合金尽管广泛用于热电元件，但因为氧化联系纯镍实践上无此用处。 D.镍的热电性与铁，铜，银，金等金属不同，较铂为负，所以在冷端的电流由铂流向镍，因而，以镍作为热电元件时可发作高的电动势。 E.镍具有磁性，是许多磁性物料(由高导磁率的软磁合金至高矫顽力的永磁合金)的首要组成部分，其含量常为10~20%。 1.2.1.2 化学性质 金属镍是元素周期表第8副族铁磁金属之一，原子序数28，原子量58.71，熔点1453±1℃，沸点2800℃。天然生成的金属镍有五种安稳的同位素：Ni5867.7%，Ni6026.2%， Ni611.25%，Ni623.66%，Ni641.66% 。其首要化学性质有： A.在大气中不易生锈以及能反抗苛性碱的腐蚀。大气试验成果，99%纯度的镍在20年内不生锈痕，不管在水溶液或熔盐内镍反抗苛性碱的才能都很强，在50%欢腾苛性钠溶液中每年的腐蚀性速度不超越25微米，对盐类溶液只简单遭到氧化性盐类(如氯化高铁或次氯酸铁盐)的腐蚀.镍能反抗一切的有机化合物。 B.在空气中或氧气中，镍表面上构成一层NiO薄膜，可防止进一步氧化，含硫的气体对镍有严峻腐蚀，尤其在镍与硫化镍Ni3S2共晶温度在643℃以上时更是如此.在500℃以下时镍关于无明显效果。 C.20℃时镍的电极电位为-0.227伏，25℃镍的电极电位为-0.231伏，若溶液中有少数杂质，尤其是有硫存在时，镍即明显钝化。 1.2.2 镍的化合物及性质 在自然界里镍的化合物有三种根本形状 1：镍的氧化物 2：镍的硫化物 3：镍的砷化物. 1.2.2.1 镍的氧化物 镍有三种氧化物：即氧化亚镍(NiO)，四氧化三镍(Ni3O4)及三氧化二镍(Ni2O3)。三氧化二镍仅在低温时安稳，加热至400~450℃，即离解为四氧化三镍，进一步进步温度终究变成氧化亚镍.镍可构成多种盐类，但与钴不同，只生成两价镍盐，因而，不安稳的三氧化二镍常作为较负电金属(如Co，Fe)的氧化剂，用于镍电解液净化除Co之用。氧化亚镍的熔点为1650∽1660℃，很简单被C或CO所复原.氧化亚镍与CoO，FeO相同，可构成MeO SiO2和2MeO SiO2两类硅酸盐化合物，但NiOSiO2不安稳.氧化亚镍具有触煤效果，可使SO2转变为SO3，而SO3与NiO又能够构成安稳的硫酸盐，并较铜，铁的硫酸盐安稳，加热到750~800℃才明显离解.氧化亚镍能溶于硫酸，，和硝酸等溶液中构成绿色的两价镍盐.当与石灰乳发作反响时，即构成绿色的氢氧化镍(Ni(OH)2)沉积。 1.2.2.2 镍的硫化物 镍的硫化物有：NiS2，NiS5，Ni3S2，NiS.硫化亚镍(NiS)在高温下不安稳，在中性和复原气氛下受热时按下式离解：3NiS = Ni3S2 +1/2S2在冶炼温度下，低硫化镍( Ni3S2 )是安稳的，其离解压比FeS小，但比Cu2S大。 1.2.2.3 镍的砷化物 镍的砷化物有砷化镍(NiAs)和二砷化三镍(Ni3As2)。前者在自然界中为红砷镍矿，在中性气氛中可按下式离解：3NiAs =Ni3As2+As在氧化气氛中红砷镍矿的砷一部分构成蒸发性的As2O3，一部分则构成无蒸发性的盐(NiOAs2O3)。因而，为了更彻底地脱砷，在氧化焙烧后还必须再进行复原焙烧，使盐转变为砷化物，进一步氧化焙烧中再使砷呈As2O3形状蒸发，即进行替换的氧化复原焙烧以完结脱砷进程。 1.3 镍的用处及其消费量 1.3.1 镍的用处 1.3.2 镍的消费量 1.3.1 镍的用处 镍与铂，钯类似，具有高度的化学安稳性，加热到700～800℃时仍不氧化.镍在化学试剂(碱液和其它试剂)中安稳.镍系磁性金属，具有杰出的耐性，有满意的机械强度，能饱尝各种类型的机械加工(压延，压磨，焊接等).纯镍特别是镍合金在国民经济中取得广泛的应有.镍具有杰出的磨光功用，故纯镍用于镀镍技能中.特别值得指出的是纯镍还用在雷达，电视，原子工业，远距离操控等现代新技能中.在火箭技能中，超级的镍或镍合金用作高温结构材料.镍粉是粉末冶金中制造各种含镍零件的质料，在化学工业中广泛用作催化剂.镍的化合物也有重要用处.硫酸镍首要用于制备镀镍的电解液，镍则用于油脂的氢化，氢氧化亚镍用于制备碱性电池.硝酸镍还能够在陶瓷工业中用作棕色颜料.可是，纯镍金属和镍盐在现代工业用处中耗费不多，而首要是制成合金运用.全国际耗镍最多的国家是美国和英国，占总产值的60～70%。其间用于合金的镍量到达80%以上。跟着我国改革开放，工业技能飞速开展，电气工业，机械工业，建筑业，化学工业等对镍的需求也愈来愈大。近十年我国的镍的工业又有了很大的开展.归纳起来镍的用处可分为六类： a.作金属材料，包含制造不锈钢，耐热合金钢和各种合金等3000多种，占镍消费量的70%以上。 b. 用于电镀，其用量约占镍消费量的15%。首要用在钢材及其他金属材料的基体上掩盖一层经用，耐腐蚀的表面层，其防腐功用要比镀锌层高20~15%。 c. 在石油化工的氢化进程中作催化剂.在煤的气化进程中，当用CO和H2组成时发作下列反响：CO + 3H2 →CH4 +H2O(温度800℃，催化剂)常用的催化剂为高度涣散在氧化铝基体上的镍复合材料(Ni25~27%)。这种催化剂不易被H2S，SO2所毒化。 d.用于用作化学电源，是制造电池的材料.如工业上已出产的Cd-Ni，Fe-Ni，Zn-Ni电池和H2-Ni密封电池。 e.制造颜料和染料。其最首要的是组成黄橙色颜料。 f.制造陶瓷和铁素体。如陶瓷上常用NiO作着色剂添加还能添加料坯与铁素体间的粘结性，并使料坯表面光洁细密。铁素体是一种较新的陶瓷材料，首要用于高频电器设备。 1.3.2 镍的消费量 镍的消费相对比较单一，首要会集在不锈钢，合金钢，电镀，电池，触媒，军工等范畴，其间不锈钢职业耗镍量最大，约占整个镍消费的60—70%。2001年我国不锈钢产值为75万吨左右，耗镍量约4.5万吨.非钢职业近年来开展迅猛，2001年耗镍量约3万吨，其间电镀及镍网职业耗镍最大，约为2万吨，电池职业5000吨，触媒职业1500吨，军工职业2000吨，其它职业1500吨，使全国镍的消费量到达7.5万吨左右，消费量迅猛添加。 我国镍的消费按商场细分准则和区域区分呈五大商场区域： A.以上海为中心的华东商场：包含江，浙，沪，皖三省一市.在此区域内有全国首要的金属期货交易所和长江，华通两个现货商场.现在该区域内年消费镍3万吨左右。未来几年内宝钢集团所属上钢一厂，三厂，五厂合计有150万吨的不锈钢产能将连续构成，镍的潜在消费惊人。150万吨产能估量含镍不锈钢为100-120万吨，理论计算耗镍量为8-10万吨，考虑其运用废钢要素，不锈钢添加的产能至少要耗费5万吨原镍，再加上电镀，合金，镍网，铸造等职业镍的消费，使该区域对镍的需求在未来将到达8万吨以上。 B.以太钢为要点的华北商场：包含太原，天津，北京三地.现在该区域镍的消费量约2.8万吨，有80%会集在太原钢铁公司。太钢在未来将构成100万吨不锈钢出产才能，到时原镍耗费估计到达5.2万吨左右，从而使华北商场镍的消费量到达5.6万吨水平，是一个极为重要的区域，并且该区域对钴，铂族金属的需求量也较大。 C.以电镀为要点的珠江三角洲及周边商场：该区域经济兴旺，镍的年消费量在6000—8000吨，但在往后适当一段时期内生长潜力不大。 D.以沈阳为中心的东北商场：首要是冶金，军工，电池职业，年消费镍约6000吨.跟着宝钢，太钢不锈钢方案的施行，东北地区的不锈钢出产会逐渐萎缩，优势将会集在高温合金和军工钢方面，消费量呈递减趋势。 E.以重庆为要点的西南商场：包含云，贵，川三省，首要是冶金，电镀职业，年消费镍量约4000吨。重庆市把轿车，摩托车做为支柱产业来规划和开展，电镀用镍呈添加趋势，估计未来西南商场对镍的需求将到达5000吨/年水平。 1.4 镍的出产值及其改变 我国镍工业起步于1953年。在金川镍矿被发现前，我国一向被外国视为“贫镍国”，一些国家也趁机对我国施行镍封闭，以此限制我国现代工业的开展。五十年代初，上海冶炼厂，沈阳冶炼厂，重庆冶炼厂等首要在铜电解液中和处理杂铜的进程中提取镍金属，以满意国家对镍的需求。此外，也从吉巴进口的氧化镍中制取镍金属。我国运用国内矿产质料提取镍是从四川会理镍矿开端的。1959年，四川会理镍矿投入出产。1963年和1964年，金川镍矿和吉林磐石镍矿又相继投入出产.特别是金川镍矿的发现和建成投产，不光使我国的镍资源储量跃居国际前列，并且大大进步了我国国产镍的产值，为我国现代工业的开展奠定了根底.特别是进入新世纪以来，金川公司不断加大对矿山的投入，使用新的探矿，找矿办法，在自有矿山的深部和外围进一步勘探，仅2001年就在龙首矿深部发现一出中型矿体，含镍，铜金属量别离到达6万多吨和3万多吨。 截止2003年，全国精镍的年出产才能约6.8万吨，其间：金川公司6万吨，成都电冶厂5000吨，重庆冶炼厂1500吨，新疆阜康冶炼厂2000吨。但实践产值达不到，只要6.2万吨(不包含镍盐含镍量)，质料缺乏是限制达产的最首要要素。值得一提的是我国最大的镍出产厂商金川公司近几年通过技能改造和资源操控战略的施行，出产才能大为进步.依据该公司的开展方针，到2006年其产值将超越10万吨。

铝-空气电池是以铝为阳极活性物质,以空气中的氧气为阴极活性物质的一类特殊燃料电池,其理论比能量可达4000 Wh·kg-1,实践比能量一般可达320——400 Wh·kg-1,约为铅酸电池的6——8倍,镍氢电池的5倍。铝-空气电池以其具有的容量大、比能量高、质量轻、寿数长等长处,可满意用电设备对大电流大功率电池体系的需求,也遭到研讨人员的广泛注重。 本文对铝-空气电池的原理进行简略介绍,并从铝阳极、空气电极及电池结构等方面总述了国内外的研讨现状,zui后提出了要要点处理的要害问题,并展望了铝-空气电池未来的展开方向。 1、铝-空气电池的原理 铝-空气电池由铝合金阳极(负极)、空气电极(正极)、中性或碱性电解液及电池壳体构成,其结构如图1所示。电池放电过程中,铝不断被耗费并生成Al(OH)3,而氧气分散抵达空气电极的三相反响界面发作复原反响,其根本反响方程式为: 负极:Al3OHˉ → Al(OH)33eˉ    (1) 正极:O22H2O4eˉ→ 4OHˉ    (2) 电池总反响:4Al3O26H2O → 4Al(OH)3    (3)2、铝-空气电池的研讨进展 2.1 铝阳极 铝的活性和耐腐蚀性是彼此约束的两个要素,现在,研讨人员首要采纳合金化办法处理铝的活性和耐腐蚀性的匹配问题,研讨较多的元素有Ga、In、Mg、Zn、Sn、Mn、Bi、Pb、Ce、Ti等。元素Ga、In、Sn等对Al的钝化膜有损坏效果,Bi、Pb、Zn、Sn等高析氢过电位元素可下降Al的寄生析氢腐蚀,元素Mg也有助于进步合金的耐腐蚀功能。 依据各元素对铝的活性和耐腐蚀功能的影响,研讨人员研制了多种元素掺杂的铝合金。N. Maria等[1]研讨了Al-0.1Sn-0.05Ga合金,该合金在NaCl溶液及室温条件下的开路电位达-1.5 V(vs.SCE),电流密度大于0.2 A·cm-2。国内研讨人员[2, 3]研制的Al-0.5Mg-0.1Sn-1.0Ga-1.0In、Al-Ga-In-Mn-Bi-Pb、Al-Ga-In-Mn-Cd等合金在中性和碱性溶液中也具有较负的开路电位、较低的自腐蚀速率和析氢速率。 此外,热处理可影响铝内微量元素的散布及铝合金的微观结构,然后影响铝合金的功能。研讨发现,增加的少数元素及铝中所含杂质元素的散布受热处理影响,尤其是在铝中固溶度较小的元素遭到的影响更为明显。Pb、Bi等元素在铝中的固溶度十分小,在热处理过程中,Pb和Bi会向表面分散,然后使活化增强,而In、Sn、Ga等元素的固溶度稍大,受热处理的影响很小。 2.2 空气电极 空气电极是氧气发作复原反响的场所,对空气电极的根本要求就是要具有杰出的防水透气性和高的氧复原催化功能。现在,空气电极的研讨首要会集在高效催化剂开发和电极结构优化两个方面。 2.2.1 氧复原催化剂开发 氧复原反响是在催化剂的效果下进行的,因而催化剂的活性对空气电极的功能极端要害。现在,研讨较多的氧复原催化剂首要有贵金属催化剂、过渡金属有机螯合物、钙钛石型氧化物及锰氧化物等。 ①贵金属催化剂 Pt系贵金属及其合金在很多催化剂中活性zui高,功能zui安稳,但贵金属的本钱较高,约束了其大规模推行运用。因而,开发低担载量的贵金属催化剂及贵金属—非贵金属合金催化剂是近期的研讨热门。A. Sarapuu等[4]报导运用一种在金属纳米颗粒上电堆积单层Pt的技能,开宣布仅用极少数Pt的高活性催化剂。贵—非贵金属合金方面,研讨人员别离制备了Pt-Y[5]、Ag-Ni-Bi-Hg/C[6]、Se或S改性的Ru/C[7]等多种催化剂,均获得较好的催化氧复原活性。 ②过渡金属有机螯合物 过渡金属有机螯合物在碱性溶液中表现出较好的氧复原催化活性,所用的有机体首要为含N的大环有机物,如四乙氧基基卟啉、四基卟啉、酞菁等,所用的过渡金属有Fe、Co、Ni、Mn、V等,已报导的催化剂有酞菁铁、酞菁钴[8]、FeCo-EDA[9]等。其间,碳载FeCo-EDA催化剂的活性和安稳性别离为Pt/C催化剂的3倍和2.5倍,运用其制备的空气电池的zui高输出能量为232 mW·cm-2,高于Pt/C催化剂的196 mW·cm-2。 一般来说,N4-金属大环化合物均需通过热处理(450——700 ℃)才干表现出较好的催化功能。研讨标明,经高温热处理后的催化剂检测不到N4-金属键,只要几层薄碳包裹金属簇物种,一般以为这些金属簇物种就是催化活性中心,这就意味着金属大环化合物仅仅催化剂的前驱体,有或许通过其它的廉价前驱体来组成碳金属簇催化剂,这关于下降本钱具有重要意义。 ③钙钛石型氧化物 具有ABO3结构的钙钛石型氧化物也具有较高的氧化复原催化活性,其间A位阳离子为稀土离子,以La、Pr研讨较多;B位阳离子为过渡金属离子,包含Co、Mn、Ni、Fe等。已制备出的此类催化剂包含La0.5Sr0.5CoO3[10]、Ca0.9La0.1MnO3[11]、Pr0.6Ca0.4MnO3、La0.6Ca0.4CoO3[12]等。研讨标明,载体的挑选对此类催化剂的功能发挥至关重要,运用高比表面积的炭黑要优于选用石墨作为此类催化剂的载体。 ④锰氧化物 锰氧化物以其低价的报价和较好的催化氧复原反响功能越来越受研讨人员的注重。研讨以为MnO2的催化功能要高于其它锰氧化物,而不同结构的MnO2的催化活性次序为β-通过对传统锰氧化物催化剂进行掺杂能够制备功能愈加优秀的催化剂,如MnO2/稀土氧化物复合催化剂。研讨发现,在碱性介质中,增加La2O3能够进步锰氧化物催化剂对氧复原的催化活性,还能够减轻空气电极的极化,进步电池放电电压[14]。别的,选用铈对锰催化剂进行改功能够进步催化剂的可复原性和储氧才能,并改善MOx在催化剂中的分散性,然后进步其催化活性、热安稳性和抗烧结才能,改性后的催化剂功能可与贵金属催化剂相媲美[15]。 2.2.2 电极结构优化 现在,常见的空气电极由防水透气膜、催化膜和金属集流网组成,其功能与电极的结构休戚相关,研讨人员的研制要点在于获得微孔接连、催化剂散布均匀和杰出防水功能的空气电极。Z. Q. Fang等[16]以为空气电极与电解液触摸时,电解液分散进入催化膜的微孔,构成杂乱弯曲的固液界面,然后构成很多的气—固—液三相反响区,有利于电极反响的进行。他们选用40目镍网作为空气电极的集流体制备了空气电极,并研讨了电极功能。F. Bidault等[17]以为选用泡沫镍为集流体更有利于防水透气膜与催化膜的粘结以及两膜微孔的接连性,他们运用厚度0.5 mm的泡沫镍制备的空气电极在30 wt% KOH溶液中具有杰出的潮湿性和放电功能。 国内也有多所高校和研讨所展开了空气电极方面的研讨。李振亚等人[18]运用一种金属复合氧化物为催化剂制造的空气电极,在30 wt% NaOH溶液、300 mA·cm-2电流密度下,氧复原的过电位仅0.18 V,在200 mA·cm-2电流密度下放电,寿数可长达6000小时。冯燕等[19]研讨丙三醇、草酸铵、Na2SO4等造孔剂对防水膜功能的影响,发现选用草酸铵作为造孔剂,草酸铵与载体的质量比为3:1时,电极内部的空气传导阻力小,整个空气电极的功能zui好。 2.3 铝-空气电池结构 铝-空气电池的放电功率大,且随同有Al(OH)3生成和热量发生,需有牢靠、合理的电池结构确保电池安全安稳运转。近年来,研讨人员规划了多种新式模块化的电池结构,能够完成电池不间断输出,并可便利的收回金属电极及替换电极组件,还可在电池不作业时排尽电池内的电解液,消除电池自放电和析氢现象,延伸电池运用寿数。别的,通过电池结构的优化规划,下降了电池分量,进步其比能量密度,力求满意商业化运用的要求。 3、铝-空气电池的运用 近年来,跟着氧复原催化剂、铝合金改性、电池结构体系等方面不断获得新的研讨成果,铝 空气电池的功能得到了进一步进步,其运用也逐渐展开。现在,欧美国家已在便携式设备、通讯基站、海洋工程设备中运用中性电解质的铝空气电池,在机动车辆、水下监 视器、远距和潜水设备等范畴运用碱性铝空气电池。挪威的HUGIN3000水下机器人将过氧化氢分化发生的氧气作为铝—空气电池的反响气,该水下机器人在900 W额外负荷条件下接连作业48h仅需求带着过氧化氢18——20 kg。美国推出了海底无人驾驶作业车和推进用铝氧气电池,其比能量达440 Wh/kg,到达实用化水平。 此外,铝-空气电池在电动汽车范畴也具有宽广的运用远景。开始预算标明,普通货车每行进400 km将耗费14 kg铝和25 L水,若负极中铝块重68 kg,如铝的运用率为85%,则负极可运转1600 km,水则每400 km加一次,类似于燃油车相同的行进时刻加油相同。现在,欧美国家均在大力开发铝-空气电池作为电动车电源,使其充分发挥燃料电池和蓄电池的长处,促进电动车工业的展开。 4、定论和展望 铝-空气电池作为一种高比能量的新式动力,可广泛运用于备用电源、便携式电源、电动车、水下飞行器等军民品范畴。就现在来看,铝-空气电池的实用化还存在一些技能困难,需求在铝阳极改性、氧复原催化剂研制、空气电极制备、电池结构规划优化等方面持续进行深化研讨作业。其间,合金化办法进步铝的活性和耐腐蚀功能具有光亮的远景,需求持续对掺杂配方进行改善,并辅以铝合金的热处理技能进步铝的归纳功能。为满意铝-空气电池推行运用的要求,需求着力开发高催化活性的非贵金属催化剂,金属有机螯合物与锰氧化物催化剂均可持续展开相关研讨作业。通过各国研讨人员不懈努力,铝-空气电池的功能将会逐渐进步,其工业化运用也将逐渐得以完成。