臺灣博碩士論文加值系統

在本實驗中，主要是探討鋅空氣電池的陽極系統，藉由塗佈法製作鋅電極，利用市售的NiOOH極片作負極測試。配以不同的添加劑，尋找一最佳的陽極配方。
在鋅極自腐蝕方面，鋅電極的自腐蝕會降低電容量的使用率，加入適當的添加劑，可以有效制止自腐蝕的發生。文獻中用過的添加劑有汞、氫氧化鈣、氧化銦、氧化鋁…等，本實驗以金屬錫(Sn)及鎳(Ni)為添加劑，證明可以抑制自腐蝕產生的氫氣，且在不同的添加量下亦會有不同的影響與結果，同時在實驗中也已找出最為適當的添加量，使產品效能有效提升。
在鎳鋅電池的製作上，要完成鋅電極，本實驗已成功地使用塗佈法製作出鋅電極，配合PTFE、酒精和水的添加，與適當的加熱溫度、時間，在不加任何添加劑下，可以充放電循環達30次以上。本實驗以Sn及Ni為添加劑，結果顯示在適當的添加量下確有其效，可明顯增加電極的循環壽命。
在鋅空氣電池的測試上，不添加任何添加劑，鋅空氣電池可成功充放電達十次以上。空氣極的製作十分繁複，從材料、設計、製程都會影響空氣極的效果。
根據循環伏安法的測試結果，本實驗自製的電極，在電位-1.2 ∼-1.4之間有一氧化峰出現。但其還原峰不易發覺，原因是因為本實驗所用的集電網為鎳網，氫離子即易在鎳網上還原產生氫氣，其訊號遠大於鋅離子還原所產生的訊號，所以鋅離子還原峰不易發覺。

前言‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥1
第一章 摘要‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3
第二章 文獻回顧‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥5
2.1 鹼-錳電池‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥7
2.2 鋅-氧化銀蓄電池‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥8
2.3 鋅-鎳蓄電池‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥10
2.4 鋅-空氣電池‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥11
第三章 鋅電極腐蝕總論‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥28
3.1 鋅電極在電解液的形態‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥28
3.2 循環充放電時的形變及鈍化‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥29
3.3 氫氣的產生和電極的樹枝狀成長‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥30
3.4 在鹼性溶液中鋅陽極的鈍化反應‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥30
3.5 鋅腐蝕第二種可能的機制‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥31
3.6形成鈍化膜的可能反應機制‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥32
3.7抑制腐蝕的方法‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥33
3.8鈍化層的形成及溶解之循環伏安法研究‥‥‥‥‥‥‥‥‥34
第四章 實驗步驟‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥36
4.1 自腐蝕測試‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥36
4.2 電極製備‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥37
4.3 充放電測試‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 38
4.4循環伏安法測試‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥40
第五章 結果與討論‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥48
5.1 鋅腐蝕‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 48
5.2充放電性能測試‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥49
5.3循環伏安法分析‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥53
第六章 結論‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥69
參考文獻‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥71

【1】 Jerome Goodkin, U.S. Pat. 3. 493,434(1970)
【2】 S. Sekido, T. Ohhira, T. Yogoyama, Y. Ikeda, Jpn. Kokai 75, 725(1975)
【3】 K . Aizawa, Y. Shirogami, H. Yosushi, T. Takamura, Jpn. Kokai Tokkyo Koho 78, 73, 332 (1978)
【4】 J. McBreen, E. Gannon, J. Power Sources 15(1985)169.
【5】 L. Yu Gun’ka, N.G. Nikhalenko, V.N. Flerov, Zh. Prikl. Khim.(1981)77
【6】 Sanehiro Furukawa, Shuzo Murakami, Jpn. Kokai Tokkyo Koho 60, 185, 373(1985).
【7】 Sanehiro Furukawa. Mitsuzo Nogami. Mikiaki Todokora. Jpn. Kokai Tokkyo Koho JP 03, 122, 235(1991).
【8】 Kazuya Okabe, Yoshihiro Equchi, Toshiyaki Astuda, Kankichi Fuji Jpn. Kokia Tokkyo Koho Jp 04, 126, 356(1992).
【9】 J. McBreen , E. Gannon, Electrochim. Acta 26(1981)1439.
【10】 Frank R. McLarnon, J. Electrochem. Soc., 138(1991) 645.
【11】 吉澤四郎, ”最新電池工學”,復漢出版社(2000).
【12】 Linden, D., “Handbook of Batteries , “ McGraw-Hill publishing Company ( New York,1994 ).
【13】 Ywhuda Harats, Binyamin Koretz, Dr. Jonathan R Godstein, Menachem Korall, “The Electric FuelTM System Solution for an Electric Vehicle”
【14】 陳瑞凱 ”鋅空氣電池鋅電極回收之模擬與製程研究期未報告” pp8-10.
【15】 Oman, H. and S.Gross, “Electric-vehicle batteries,”IEEE Aerospace and Electronics Systems Magazine, 102,29(1995).
【16】 Yuichi Sato, J. Power Sources, 38 (1992) 317.
【17】 Ming Cai, J. Electrochem. Soc., 143 (1996) 2125
【18】 R. Ramanauskas, Corrosion Sience, 40 (1998) 401
【19】 E. Frackowiak, J. Power Sources, 73 (1998) 175.
【20】 T. S. Lee, J. Electrochem. Soc., 122 (1975) 171.
【21】 McBreen, J. and E. Gannon, “Bismuth oxide as an additive in pasted zinc electrodes,” J. Power Source, 15,169(1991).
【22】 Nobuaki Chiba and Kazumasa Yoshida, “Gas evolution behavior of Zn alloy powder in KOH solution,”J.Power Source, 38(1992)317-325.
【23】 Visalakshi Ravindran, J. Power Sources, 55 (1995) 237.
【24】 A. R. Suresh Kannan, J. Power Sources, 57 (1995) 93.
【25】 G. Juhel, Electrochimica. Acta,35 (1990) 479.
【26】 Kevin G. Boto, J. Electrochem. Soc., 77(1997)
【27】 V. K. Nartey, J. Power Sources,52 (1994) 217.
【28】 Barbara Szczesniak, J. Power Sources,75 (1998) 130.
【29】 J. McBreen, ibid, 119,1620(1972).
【30】 M. N. Hull, J.E.Ellison and J.E.Joni, ibid, 117,192(1970).
【31】 R. W. Powers and M. W. Breiter, ibid, 116,719(1969).
【32】 R. Shivkumar, J. Power Sources, 75 (1998) 90.
【33】 H.Chang, C.Lim “ Zinc deposition during charging nickel/zinc batteries,” Journal of Power Sources ,66(1997) 115-119.
【34】 Marcel Pourbaix, “Atlas of Electrochemical equilibria in Aqueous Solutions “, p407-p413.
【35】 R. Ramanauskas, Corrosion Science,40(1998)401.