NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA MỘT SỐ PHỤ GIA HỮU CƠ CHO DUNG DỊCH ĐIỆN LY ĐẾN QUÁ TRÌNH ĐIỆN CỰC VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA ACQUY CHÌ AXIT
Kỹ thuật hóa học (Mã số: 9 52 03 01)
Luận án "Nghiên cứu tác động của một số phụ gia hữu cơ cho dung dịch điện ly đến quá trình điện cực và hoạt động của acquy chì axit" của Nguyễn Xuân Thắng, chuyên ngành Kỹ thuật hóa học, Hà Nội - 2020, tập trung giải quyết các nhược điểm cố hữu của ắc quy chì axit như hiệu suất sử dụng vật liệu thấp, sự thoát khí gây nguy cơ mất an toàn và tuổi thọ chưa cao, đặc biệt trong bối cảnh các ắc quy chì axit đặc chủng sử dụng trong thiết bị Quân sự tại Việt Nam phát sinh chi phí lớn để thay thế và bảo dưỡng. Mục tiêu chính của luận án là nghiên cứu ảnh hưởng của một số nhóm hữu cơ lên quá trình điện cực và làm rõ tác động của các nhóm phụ gia lên hành vi điện hóa của ắc quy chì axit, từ đó lựa chọn nhóm phụ gia hữu cơ có triển vọng và xác định nồng độ tối ưu để cải thiện các đặc tính hoạt động của ắc quy chì axit.
Luận án đã khảo sát 03 phụ gia hữu cơ đặc trưng gồm Phenyl vinyl keton (PVK), Natri Laurin sunphat (NLS) và p-Dimethyl AminoBenzaldehyde (p-DMAB) bằng các phương pháp nghiên cứu tiên tiến như đo điện hóa (quét thế vòng, quét thế tuyến tính, tổng trở điện hóa), phương pháp phóng nạp, chụp ảnh SEM và đo lượng khí thoát ra. Nghiên cứu tập trung vào ảnh hưởng của phụ gia đến phản ứng oxy hóa/khử của vật liệu hoạt động điện cực, phản ứng thoát khí hydro và oxy, sự ăn mòn sườn cực, hình thái cấu trúc của vật liệu và các thông số động học của quá trình điện cực.
Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng mỗi phụ gia có tác động riêng biệt. PVK làm giảm ăn mòn sườn cực âm, tăng quá thế thoát oxy và hydro, phù hợp cho ứng dụng ưu tiên giảm thoát khí ở nồng độ thấp (nhỏ hơn 50 µL/L). NLS tăng cường phản ứng oxy hóa/khử, giảm ăn mòn sườn cực và thoát khí hydro tại nồng độ thích hợp, thích hợp cho ắc quy dùng một lần ở nồng độ nhỏ hơn 60 mg/L. Đặc biệt, p-DMAB cải thiện đáng kể quá trình oxy hóa/khử của vật liệu điện cực, khả năng phóng nạp, tăng quá thế thoát hydro, giảm tự phóng điện trên cực âm, thúc đẩy kết tinh vật liệu đồng đều và xốp, tăng hiệu suất sử dụng vật liệu và thuận lợi cho quá trình khuếch tán. Phụ gia p-DMAB cũng bền trong điều kiện hoạt động của ắc quy chì axit và cho hiệu quả cao nhất ở nồng độ 50 mg/L trong việc tăng khả năng chấp nhận nạp, phóng điện, hiệu suất và giảm thoát khí. Luận án đã làm rõ cơ chế tác động, khoảng nồng độ tối ưu và chứng minh hiệu quả của p-DMAB trong việc giảm sự thoát khí và nâng cao chất lượng của ắc quy chì axit thương mại.