【摘要】 阳极电解液是含有 3 M 氢氧化钾 (KOH) 和不同比例的水的甲醇溶液。

铝空气电池（AAB）因其高能量密度和低成本而近年来受到广泛关注。然而，限制其实际应用的一个关键问题是铝（Al）阳极在碱性水性电解质中的腐蚀，这是由析氢反应（HER）引起的。

 

为了有效解决腐蚀问题，铝阳极的溶解应在非水电解液中进行。然而，在这种非水电解质中，主要的阴极反应，即氧还原反应（ORR），是缓慢的。带有阴离子交换膜分离器的双电解质配置使 AAB 能够同时使用非水阳极电解液和水性阴极电解液。

 

因此，这项工作通过双电解质系统解决了碱性铝空气液流电池中的阳极腐蚀问题。电池配置由铝阳极组成 |阳极电解液|阴离子交换膜|阴极电解液|空气阴极。

 

阳极电解液是含有 3 M 氢氧化钾 (KOH) 和不同比例的水的甲醇溶液。使用水性聚合物凝胶电解质作为阴极电解液。对阳极电解液中铝的腐蚀进行了适当的研究。阳极电解液中水含量的增加降低了过电势并表现出更快的阳极溶解动力学。

图 1 Al 电极在含有 3 M KOH 和不同水比例（0%、5%、10% 和 20% (v/v)）的甲醇溶液中的电化学阻抗谱 (EIS) 的奈奎斯特图【1】、

 

这导致了更高的 HER 以及更高的腐蚀速率。还检查了电池的性能。在放电电流密度为10 mA·cm−2 时，使用无水阳极液的电池表现出最高的比容量为2328 mAh/gAl，Al利用率为78%。在较高的水含量下，获得较高的放电电压。然而，由于HER较大，电池的比容量下降。

 

此外，阳极电解液的循环速率影响电池的性能。例如，在较高的循环速率下，获得了较高的放电电压。总的来说，双电解质系统被证明是抑制碱性铝空气液流电池阳极腐蚀和提高放电容量的有效方法。

 

此外，在图 1 中，显示了铝阳极在 3 M KOH 甲醇溶液中立即浸泡和 90 分钟后的奈奎斯特图。结果发现，对于3M KOH无水甲醇电解液，浸泡90分钟后，只有电容和电感回路的直径增加。

 

这是由于 Al-CH3O− 反应缓慢。所得薄膜表现出比原始铝表面更高的缓蚀效果。 Al-CH3O−反应生成的薄膜可以有效抑制Al腐蚀。

 

此外，当电解液中加入水时，由于Al溶解过程引起的Al腐蚀，电容半圆的宽度随着时间而减小。在水存在下生成的薄膜表现出比原始铝表面更低的缓蚀效果。结果表明，溶液中水的存在导致铝的腐蚀倾向较高。

 

【1】Teabnamang P, Kao-ian W, Nguyen M T, et al. High-capacity dual-electrolyte aluminum–air battery with circulating methanol anolyte[J]. Energies, 2020, 13(9): 2275.

 

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