铝空气电池阳极缓蚀与盐藻絮凝采收耦合工艺研究

来源 :厦门大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yjyu2012
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微藻采收是微藻生物质利用的重要环节,但采收的高能耗在很大程度上限制了微藻生物质的利用。与此同时,铝空气电池放电过程中,铝阳极的自腐蚀在很大程度上降低了铝的利用率。本文开发了铝空气电池絮凝杜氏盐藻的产能采收铝阳极缓蚀耦合工艺,探究了铝空气电池采收杜氏盐藻的性能,并研究了杜氏盐藻液对铝阳极阻蚀作用的机理,并以产能絮凝采收工艺的产物为前驱体,制备出介孔γ-Al2O3。主要研究结果如下:(1)在铝空气电池采收杜氏盐藻的过程中,以杜氏盐藻藻液为电解液,铝空气电池放电产生的带正电的副产物氢氧化铝水合物是有效的絮凝剂,能与带负电的藻细胞结合形成更大的絮状体,实现絮凝采收。在放电电流强度为100 mA,藻浓度为0.8 g/L,盐浓度为2 M时,采收效率可在20 min内达到97%,并实现产能0.11 kWh/kg。与此同时,微藻与放电产生的氢氧化铝水合物的结合能够有效减少累积的氢氧化铝水合物对铝空气电池性能的影响。(2)通过测试铝阳极在不同藻浓度(0-0.8 g/L)的杜氏盐藻液中的极化曲线和阻抗,结果显示随着藻浓度的增加,腐蚀电流icorr呈下降的趋势,证明杜氏盐藻能有效的缓解铝片的自腐蚀。对杜氏盐藻液中浸泡不同时间的铝片表面进行FTIR分析,结果表明由于Al3+与盐藻藻液中的蛋白质络合以及铝片对藻液中的多糖吸附,铝阳极表面形成了一层保护膜。在放电密度为2.5 mA/cm2时,以杜氏盐藻液为电解液的铝空气电池放电时间比2 M NaCl溶液长近50 h,且杜氏盐藻液中,放电容量为223 mAh/cm2,比2 M NaCl溶液提高了 27.8%。(3)用铝空气电池放电絮凝采收盐藻的絮凝物制备氧化铝,实验结果表明,所制备的γ-Al2O3具有良好的介孔结构,呈现薄膜银耳状形貌,比表面积可达到333 m2/g,孔体积达到0.782 cm3/g。探究藻细胞和水热处理对γ-Al203形貌和比表面积的影响发现:藻细胞和水热处理均有利于形成薄膜银耳状形貌,且能使氧化铝的比表面积增大。而电絮凝产物制备的y-Al2O3也出现了银耳状,但片层更厚,且比表面积仅有201m2/g。且在有藻的条件下,制备的介孔γ-A1203与盐藻生物质之间均能够形成相互作用。
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