[发明专利]锑铅阳极氧化复合参比电极在高浓度硫酸体系中的应用

说明书

本发明公开锑铅阳极氧化复合参比电极在高浓度硫酸体系中的应用，该电极包括由金属锑和金属铅组成的电极本体，及其在电极本体上形成的氧化物薄膜，将金属锑粉和金属铅粉混合加热熔融，并放入模具中冷却成形，然后采用阳极氧化法使电极表面生成一层致密氧化物薄膜。相比于锑电极，本发明的复合电极的优点在于既能在强酸中稳定指示电池的电位，又能够保证电极自身不与体系中其他物质反应而影响电极稳定性，生成的致密氧化物薄膜还可以进一步提高电极的稳定性。

本发明申请是母案申请“锑铅阳极氧化复合参比电极及其制备方法和应用”的分案申请，母案申请的申请号为2015102877031，申请号为2015年5月29日。

技术领域

本发明属于电池材料科学领域，更加具体地说，涉及一种可应用于浓硫酸体系的锑- 铅阳极氧化复合参比电极及其制备方法。

背景技术

随着电子和通讯设备、电动汽车、风力发电等新电源的快速发展，人们对配套电源的电池的需求越来越高，迫切需要开发动力电池和储能电池。

全钒液流电池具有功率输出和能量储存相互独立、快速响应、高功率输出、系统安全稳定易维护、环境友好的特点，引起了国内外学者的关注。目前，全钒液流电池已经在风能、太阳能利用以及电网调峰方面取得了成功应用，应用市场遍及全球，并且现在全钒电池堆组装正在向兆瓦级进军。目前用于检测全钒液流电池荷电状态的参比电极主要为银/氯化银电极，然而全钒液流电池中正、负极电解液中均含有浓度较高的浓硫酸(在 3mol/L以上)，这会导致银/氯化银参比电极电位不稳定，因而，制备一种能够在浓硫酸体系中电位稳定的参比电极显得尤为重要。

金属锑与溶液接触时，在接触面上产生可逆的氧化还原反应，界面上的离子迁移形成了电位差，其差值与溶液中的氢离子浓度有关。由于锑的化学性质决定了锑在水溶液中时，表面可与水起微量的化学反应，迅速使表面蒙上一层三氧化二锑(Sb₂O₃),锑电极的电势就产生于金属锑和锑的氧化物之间，电势大小决定于三氧化二锑的浓度，该浓度又决定于被测溶液中氢离子的活度(pH值)，因而，锑电极可作为pH电极应用于实际中。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，设计一种可稳定应用于浓硫酸体系的复合参比电极。相比于锑电极，复合电极的优点在于既能在强酸中稳定指示电池的电位，又能够保证电极自身不与体系中其他物质反应而影响电极稳定性。采用阳极氧化的办法可以使电极表面生成一层致密氧化物薄膜，进而提高电极的稳定性。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

锑铅阳极氧化复合参比电极，包括由金属锑和金属铅组成的电极本体，及其在电极本体上形成的氧化物薄膜，其中：

所述电极本体按照下述方法进行制备：将金属锑粉和金属铅粉混合均匀，加热至650～750℃，保温时间为20～40min，以使两种粉末的混合体熔融；将熔融的粉末混合体移至模具中冷却；金属锑粉和金属铅粉的质量份比例为(85—95)：(5—15)；

所述氧化物薄膜按照下述方法进行制备：配制硫酸水溶液作为电解液，将电极本体作为工作电极，硫酸亚汞电极作为参比电极，铂电极作为对电极，进行阳极氧化以使在电极本体上形成氧化物薄膜，施加电位为500-700mV，施加时间为5h-24h。

在上述技术方案中，金属锑粉和金属铅粉的质量份比例为(90—95)：(5—10)。

在上述技术方案中，在电极本体制备中，选择加热至680～700℃，保温时间为 25～35min。

在上述技术方案中，在氧化物薄膜制备中，施加电位为550-680mV，施加时间为10h-20h。

在上述技术方案中，在氧化物薄膜制备中，作为电解液的硫酸水溶液中，硫酸的浓度为3—5mol/L。