Диссертация (Автономные электрохимические энергоустановки летательных аппаратов с алюминием в качестве энергоносителя), страница 12

Вольтамперные характеристики алюминия в 4М NaOH притемпературе 333 ККак видно из рисунка 3.7, коррозионная характеристика алюминияА995 имеет чётко выраженный положительный дифференц-эффект ипрактически линейный характер зависимости от плотности тока разряда.ОднакоиспользованиеА995вчистощелочныхэлектролитахнецелесообразно, так как коррозия в них достаточно велика, поэтому былипроведены исследования по поиску ингибирующих добавок в щелочнойэлектролит.783.2.2. Исследованиевлияниядобавокорганическихингибиторов в щелочной электролит гидронногохимического источника тока на электрохимическиехарактеристики анода из алюминия А995Новые,альтернативныестаннатунатрия,типыингибирующихщелочную коррозию алюминия добавок в электролит гидронного ХИТцелесообразно искать среди органических ингибиторов (см. главу 1), так какорганические соединения, как правило, не способны восстанавливаться наинертном катоде гидронного ХИТ при его отрицательных потенциалах.В разделе 3.1.2 были приведены результаты исследования влиянияорганических ингибиторов на протекторный сплав АП4Н, которые выявилиорганическиеингибиторы,наиболеесильновлияющиенаВАХикоррозионные характеристики анода, это – цитрат- и тартрат-ионы (анионыорганических кислот: лимонной и винной).Перспективностьпримененияименноэтихсоединенийдляингибирования щелочной коррозии алюминия также отмечалась в работах [6,47, 65-69].

Также отмечалось, что дополнительное введение в электролитионов щёлочноземельных металлов, например, ионов Са2+, может привести кпоявлениюэффектащёлочноземельныемежмолекулярногокатионыспособствуютсинергизма,упрочнениюприкоторомкомплексныхсоединений алюминия с органическими веществами, входящими в составингибирующих хемосорбированных плёнок, образующихся на поверхностианода.В настоящей работе было изучено влияние добавок тартрат- и цитратионов как по отдельности, так и совместно с добавкой оксида кальция (СаО),на ВАХ и коррозионные характеристики алюминия А995 в щелочныхэлектролитах 4M KOH и 4М NaOH.Результаты представлены на рисунках 3.8 и 3.9.

Для сравнения награфиках также приведены ВАХ и плотности тока коррозии для А995 состаннатным ингибитором (Na2SnO3).792100-1,41800-1,51500-1,61200-1,7900-1,8600-1,9300-2,00500100015002000Плотность тока коррозии, А/м2Потенциал, В-1,302500Плотность тока, А/м 2ВАХ в 4M NaOHВАХ в 4M NaOH + 0,07М тартрат-ион + 0,03М СаОВАХ в 4M NaOH + 0,07М тартрат-ионВАХ 4М NaOH +0,05М цитрат-ионВАХ в 4M NaOH +0,05M цитрат-ион + 0,03М СаОВАХ в 4M NaOH + Na2SnO3Коррозия в 4M NaOH + 0,07 М тартрат-ионКоррозия 4M NaOH+ 0,05М цитрат-ион + 0,03М СаОКоррозия 4M NaOHКоррозия в 4M NaOH + Na2SnO3Коррозия 4М NaOH +0,05М цитрат-ионКоррозия 4M NaOH +0,07М тартрат-ион + 0,03М СаОРисунок 3.8. Вольтамперные и коррозионные характеристики анодаА995 в 4M NaOH с разными типами ингибиторов притемпературе 333 К80-1,21360-1,31190-1,41020-1,5850-1,6680-1,7510-1,8340-1,9170-2,0050010001500200021530Плотность тока коррозии, А/мПотенциал, В-1,102500Плотность тока, А/м2ВАХ в 4M KOHВАХ в 4M KOH + 0,08M тартрат-ион + 0,03М СаОВАХ в 4М КОН + 0,06М цитрат-ионВАХ в 4М КОН + 0,08М тартрат-ионВАХ в 4M KOH+0,06М цитрат-ион + 0,03СаОВАХ в 4M KOH + 0,06M Na2SnO3Коррозия в 4M KOHКоррозия в 4M КОН + 0,08М тартрат-ион + 0,03М СаОКоррозия в 4М КОН + 0,08М тартрат-ионКоррозия в 4M KOH + 0,06M Na2SnO3Коррозия в 4М КОН + 0,06М цитрат-ион +0,03М СаОКоррозия 4М КОН + 0,06М цитрат-ионРисунок 3.9.

Вольтамперные и коррозионные характеристики анодаА995 в 4M КOH с разными типами ингибиторов притемпературе 333 КИз рисунков 3.8 и 3.9 видно, что введение в щелочной электролитингибиторов коррозии на основе цитрат- и тартрат-ионов приводит ксущественному снижению скорости коррозии анода из чистого алюминия.При этом для всех типов электролитов наблюдается положительныйдифференц-эффект, и на коррозионных характеристиках отсутствуют явновыраженные минимумы или максимумы.81Среди всех исследованных ингибирующих добавок, вводимых в 4Мрастворы NaOH и КОН, ингибитор на основе только тартрат-иона сильнееостальных снижает поляризацию анода, тем самым улучшая ВАХ анода изалюминия А995 на протяжении всего диапазона плотностей тока разрядаХИТ.Среди всех испытанных смешанных добавок в обоих типах щелочейкомбинация "тартрат-ион + СаО" в большей степени подавляет коррозию.Однако, вместе с подавлением коррозии, данная комбинация ингибиторовсущественно увеличивает поляризацию анода по сравнению с другимикомбинациями.

В этом случае предпочтителен электролит 4 М NaOH, так какв нём поляризация анода А995 несколько меньше, чем в электролите 4МКОН.Сравнение ингибирующего действия цитрат- и тартрат-ионов показало,что в электролите с добавками тартрат-ионов наблюдается меньшая коррозияанода, чем в электролитах с добавками цитрат-ионов, чтоподтверждаетранее высказанное [6, 47, 66-69] предположение о том, что торможениещелочнойкоррозииалюминияуменьшаетсясувеличениемдлиныуглеродной цепи органической кислоты, анион которой используется какингибитор.Наиболее выраженные свойства по подавлению коррозии алюминиякомбинацией "тартрат-ион + СаО" в обоих типах щелочных электролитовпотребовали провести дополнительные исследования по установлениюпороговой концентрации вводимой добавки тартрат-иона, которая, снижаяскорость коррозии, обеспечивала бы лучшие энергетические характеристикианода.

Исследовались две дополнительные концентрации тартрат-иона: 0,02Ми 0,04М (концентрация СаО при этом не изменялась, и соответствовалаконцентрации насыщения раствора: 0,03М [182]). Результаты исследованияотражены на рисунках 3.10 и 3.1182-1,3521001950-1,4018001500Потенциал, В-1,5013501200-1,551050-1,60900750-1,65600-1,70Плотность тока коррозиия, А/м21650-1,45450300-1,75150-1,80050010001500200002500Плотность тока, А/м 2ВАХ в 4M NaOH + 0,07М тартрат-ион + 0,03М СаОВАХ в 4M NaOH+0,02М тартрат-ион + 0,03М СаОВАХ в 4М NaOHВАХ в 4M NaOH+0,04М тартрат-ион + 0,03М СаОКоррозия в 4M NaOH4M NaOH + 0,02М тартрат-ион + 0,03МСаОКоррозия в 4M NaOH+0,04М тартрат-ион + 0,03М СаОКоррозия в 4M NaOH + 0,07 М тартрат-ион + 0,03М СаОРисунок 3.10. Вольтамперные и коррозионные характеристики анодаА995 в растворах 4M NaOH с различной концентрациейвинной кислоты при температуре 333 ККак видно из рисунка 3.10, снижение концентрации ингибирующейдобавки тартрат-иона закономерно увеличивает коррозию алюминия А995 в4М NaOH, но ВАХ анода при этом меняется неоднозначно с количествомвводимой добавки.

Значения поляризации анода в электролите с добавкой0,04М тартрат-иона близки к значениям в чисто щелочном электролите, идаже несколько меньше. Меньшая же концентрация тартрат-иона негативновлияет как на ВАХ, так и на коррозионную характеристику анода.831600-1,01440-1,11280-1,21120-1,3960-1,4800-1,5640-1,6480-1,7320-1,8160-1,9050010001500Плотность тока коррозии, А/м2Потенциал, В-0,9025002000Плотность тока, А/м 2ВАХ 4M KOH + 0,08M тартрат-ион +0,03М СаОВАХ 4M KOH + 0,04M тартрат-ион +0,03М СаОВАХ 4M KOH + 0,02M тартрат-ион +0,03М СаОВАХ 4M KOHКоррозия 4M КОН+ 0,06М тартрат-ион +0,03М СаОКоррозия 4M KOH + 0,04M тартрат-ион + 0,03М СаОКоррозия 4М КОНКоррозия 4М КОН + 0,02М тартрат-ион + 0,03М СаОРисунок 3.11.

Вольтамперные и коррозионные характеристики анодаА995 в растворах 4M КOH с различной концентрациейвинной кислоты при температуре 333 КВ 4М КOH влияние различных концентраций тартрат-иона наповедение анода показано на рисунке 3.11. При использовании минимальнойконцентрации тартрат-иона (0,02М) коррозия анода даже возрастает посравнению с чистым электролитом, и ВАХ при этом становится болееположительной. При увеличении концентрации до 0,04М коррозия анодарезко снижается, достигая практически значений, сравнимых со значениямиплотности тока коррозии в электролите с добавкой 0,07М тартрат-иона,наклон ВАХ при этом становится более крутым.Таким образом, при изучении влияния концентрации добавок тартратионов(совместносСаО)наэлектрохимические84икоррозионныехарактеристики алюминия А995, установлено, что поляризация анодауменьшается по сравнению с ВАХ в чистой щёлочи только в электролите "4МNaOH + 0,04M тартрат-ион + 0,03М СаО".

Плотность тока коррозии, приэтом, также значительно снижается по сравнению с чистой щёлочью, а наплотностях тока 1000-1500 А/м2 – достаточно близка к значениям,полученным в электролите с концентраций 0,07М тартрат-иона.Подводя итоги исследований, результаты которых изложены в данномразделе, для гидронного ХИТ с анодом из алюминия А995 можно сделатьследующие выводы:– электролит "4М NaOH + 0,07M тартрат-ион + 0,03М СаО" являетсялучшим с точки зрения подавления коррозии алюминиевого анода, изалюминия А995;– электролит "4М КOH + 0,08M тартрат-ион" является лучшим с точкизрения как ВАХ анода А995, так и суммарных энергетических характеристикгидронного ХИТ в целом.Из этих двух перспективных электролитов для гидронного ХИТцелесообразно выбрать "4М КOH + 0,08M тартрат-ион", ввиду того, чтополяризация анода А995 в данном электролите существенно ниже, чтозначительно увеличивает энергетические характеристики гидронного ХИТ стакой композицией рабочих тел, а также компенсирует несколько большуюскорость коррозии анода в данном электролите.Выводы по главе 31.