中性铝基电化学能源系统中络合化学调控铝阳极腐蚀机制研究

本文创新性地提出了一种膜辅助中性铝基电化学能源系统（Al-EES），通过钠离子（Na+）传导膜分隔电极室，采用单宁酸（TA）作为多功能腐蚀抑制剂。该系统实现了2600 Ah/kgAl的比容量和3152 Wh/kgAl的能量密度，突破传统铝空气电池（AABs）的腐蚀限制，为下一代储能技术提供催化剂无关的解决方案。（专业术语：EIS/SECM/PDP）

　　

Highlight

中性Al-EES系统设计

图1展示了膜辅助中性Al-EES的工作原理示意图。该系统由铝金属阳极、碳布（CC）阴极、NaCl阳极液和Na₂S₂O₈阴极液组成。Na⁺传导膜（Nafion钠离子型）有效隔离阴阳极室，防止混合动力学干扰。其中单宁酸（TA）作为多酚类腐蚀抑制剂，能与Al³⁺形成稳定螯合物。

Conclusion

本研究开发出高性能流动型Al-EES系统，在NaCl中性电解液中采用Na₂S₂O₈作为化学电子受体（CEA），TA作为腐蚀抑制剂，成功抑制了铝点蚀、AlCl₃凝胶化和阴极降解。通过5 M NaCl + 400 mg TA优化体系，结合FE-SEM、AFM、XPS等物化分析和EIS、PDP、原位SECM等电化学表征，证实该系统具有突破性的储能性能。