摩擦纳米发电阴极保护系统研究

【作者】 南有博； 徐慧； 吴沿； 黄彦良； 侯保荣； 王秀通；

【机构】 中国科学院海洋研究所海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室； 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋腐蚀与防护开放工作室； 中国科学院海洋大科学研究中心； 中国科学院大学；

【摘要】 腐蚀不仅带来巨大的经济损失,而且会造成灾难性的事故。海洋钢结构的腐蚀防护问题尤为突出。自摩擦纳米发电技术被提出后,其在各个领域均有所发展。近年来,摩擦纳米阴极保护技术呈现出了良好的应用前景。本文选用掺杂及表面微纳结构化摩擦材料的策略对常用的负电性材料PDMS进行修饰,进而提高其电输出性能,并将其与金属阴极保护的腐蚀防护原理结合构建了摩擦纳米发电阴极保护系统。文中将壳聚糖作为一种填料采用浇铸的方式制备了PDMS/CS薄膜,同时借助AAO模板将其表面进行微纳结构化获得PDMS/CSr摩擦纳米发电的负极材料,图1(a)为PDMS/CSr薄膜光学照片。为探究其电输出性能,将PDMS/CSr摩擦层与Al薄膜组建成垂直分离式摩擦纳米发电机测试了短路电流,并将其与不锈钢偶联构建了阴极保护系统,进行了阴极保护研究。经测试发现改性后的负极材料其电输出性能明显提升,图1(b)为PDMS、PDMS/CS和PDMS/CSr不同薄膜与Al箔组装而成的摩擦纳米发电机的短路电流,其最大峰值分别为15.2 mA/m2,14.5 mA/m2,33.9 mA/m2。相比于纯PDMS短路电流提升了55%。本研究采用测试开路电压的手段对其阴极保护性能进行评价,发现其能够对浸泡在3.5%NaCl模拟海水中304ss形成阴极保护。更多还原