铝空气电池反应浆液的提纯研究
随着化石燃料的广泛使用，导致化石资源日益枯竭以及环境污染等问题，寻找可持续的新能源替代化石能源成为人类社会的迫切需要。而铝-空气电池作为一种新型清洁能源电池，具有比能量高、铝资源丰富、安全性高、环境友好等特点，在水下电源、备用电源、供电站及通信基站等领域有着广泛的应用前景。但采用碱性电解液的铝-空气电池存在严重的铝阳极腐蚀和电压滞后现象，而且铝阳极使用的精炼铝冶炼耗能高，造成铝用电成本高，使得铝-空气电池难以实现商业化。 本文以铝-空气电池的反应浆液为原料，首先采用化学沉析法除去反应浆液中含有的P、Ca、Sn、Zn等杂质，通过单一变量法对较优的除杂实验条件进行探究，在较优实验条件下提纯得到的滤液中P杂质含量为1.45×10-4％，Zn的含量为1.43×10-4％，Ca的含量为5.72×10-4％，Sn的含量为5.59×10-4％，Mg的含量为3.31×10-4％。然后以得到的滤液为原料，采用种分-碳分工艺和共沉淀工艺制备两种中间体Al(OH)3，探究两种工艺对中间体氢氧化铝的形貌和纯度产生的影响，得到以种分-碳分工艺制备的氢氧化铝晶体结构为Al2O3·3H2O，形貌为不规则片状，粒径为0.5～1.8μm，分解率为99.83％，纯度为99.9890％;以种分-碳分工艺制备的氢氧化铝为原料，采用共沉淀工艺制备的氢氧化铝为片状结构堆叠，粒径为0.2～1μm，分解率为99.32％，纯度为99.9891％。最后将两种中间体氢氧化铝进行离心洗涤、干燥研磨和高温煅烧等步骤，制备的α-Al2O3产品纯度分别为99.9907％和99.9906％;粒径分别为0.3～0.7μm和50nm～200nm，且以共沉淀工艺制备的氧化铝晶体表面光滑，有相对较好的分散性，实现了4N级α-Al2O3产品制备。 通过对铝-空气电池的反应浆液进行研究，探索合适的工艺制备条件，采用循环增值模式将铝-空气电池的反应浆液进行除杂提纯，从而制备高附加值产品4N级α-Al2O3。由于α-Al2O3产品具备很多优良的特性，应用领域广泛，市场需求旺盛，因此，通过将铝-空气电池反应浆液提纯制备高纯α-Al2O3产品，可提高资源利用率，大大降低铝用电成本，有利于推动铝-空气电池实现商业化发展，从而缓解资源匮乏和环境的压力，满足人们的生产和生活，具有十分重要的意义。
铝空气电池;反应浆液;提纯工艺;氢氧化铝;氧化铝
北京化工大学
硕士
安全科学与工程
周俊波
2021
中文
TM911.41
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）