鋁空氣電池的工作原理

鋁空氣電池的化學(xué)反應(yīng)類似于鋅空氣電池的化學(xué)反應(yīng)。鋁空氣電池使用高純度鋁（含鋁99.99％）作為負(fù)極，使用氧氣作為正極，并使用氫氧化鉀（KOH）或氫氧化物。鈉（NaOH）水溶液是電解質(zhì)。鋁在電池放電時會吸收空氣中的氧氣并產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。鋁和氧轉(zhuǎn)化為氧化鋁。鋁空氣電池的發(fā)展非常迅速，在電動汽車中的應(yīng)用取得了良好的效果，是非常有前途的空氣電池。

鋁空氣電池的結(jié)構(gòu)特征

在單電池中，鋁（Al）為負(fù)電極，氧為正電極。鋁空氣電池的兩側(cè)都有一對輔助空氣電極。作為鋁空氣電池的正極，在運(yùn)行過程中僅消耗鋁和少量水。

鋁空氣電池的主要特征

（1）高比能量。鋁空氣電池是一種新型的高比能量電池。理論比能量可以達(dá)到8100Wh / kg。目前的研發(fā)產(chǎn)品可以達(dá)到300-400Wh / kg，其中比目前的電池要高得多。電池的比能量。

（2）比功率是中等的。由于空氣電極的工作電勢遠(yuǎn)沒有達(dá)到其熱力學(xué)平衡電勢，因此其交換電流密度非常小，并且電池在放電過程中呈高度極化，因此電池的功率僅達(dá)到50-200W / kg。

（3）使用壽命長。可以連續(xù)更換鋁電極，因此鋁空氣電池的壽命取決于空氣電極的使用壽命。

（4）無毒，無有害氣體產(chǎn)生。電池的電化學(xué)反應(yīng)消耗鋁，氧和水，生成Al2O3·nH2O，可用于干燥吸附劑和催化劑載體，研磨和拋光磨料，陶瓷和污水處理，沉淀劑等。

（5）適應(yīng)性強(qiáng)。可以根據(jù)實(shí)際環(huán)境和要求改變所使用的電池結(jié)構(gòu)和原材料，因此適應(yīng)性強(qiáng)。

（6）鋁，它是電池負(fù)極的原料，價格便宜且易于獲得。與其他金屬相比，金屬鋁的價格相對較低，金屬陽極的制造工藝相對簡單

鋁制空氣電池的致命缺點(diǎn)

鋁不會對人體造成傷害，可以回收利用，并且不會污染環(huán)境。鋁原料豐富，具有大型鋁冶煉廠，生產(chǎn)成本低。鋁回收方便，回收成本低。此外，可以采用更換鋁電極的方法來解決鋁空氣電池充電緩慢的問題。

就像萬物都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)一樣，鋁空氣電池也有缺點(diǎn)。

盡管它包含較高的比能量，但具有較低的比功率，緩慢的充電和放電速度，滯后的電壓以及較高的自放電率。需要一個熱管理系統(tǒng)來防止鋁空氣電池在運(yùn)行期間過熱。

鋁空氣電池的開發(fā)進(jìn)展

加拿大鋁業(yè)公司（Alcoa Canada）和以色列公司Phinergy的新型100公斤鋁空氣電池可存儲足以行駛3000公里的電力。

使用此電池的汽車仍需要保留鋰電子電池。鋁電池僅在鋰電池電量耗盡后才能啟動，因此可以長期使用，在此期間每月僅需注滿水即可。通常，在達(dá)到使用期限約一年后，請前往服務(wù)站更換充滿電的鋁電池。 （這應(yīng)該換成新的鋁板）

新電池不是從普通電網(wǎng)充電，而是在美鋁水電站的冶煉車間充電。充滿電的電池實(shí)際上是一塊很重的面板，主要由鋁制成。鋁板利用從空氣中吸收的氧氣和用戶添加到汽車中的水來產(chǎn)生化學(xué)作用，該化學(xué)作用將鋁轉(zhuǎn)變成氧化鋁，從而釋放能量并持續(xù)為汽車提供動力。當(dāng)鋁暴露于空氣中時，鋁的氧化反應(yīng)自然發(fā)生。表面上的氧化鋁可防止鋁的深層繼續(xù)反應(yīng)。新電池中使用的新技術(shù)包括一種電解質(zhì)，該電解質(zhì)可以溶解表面氧化物層以使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。

鋁空氣電池的發(fā)展前景1、電動汽車電源的強(qiáng)大競爭對手

目前，限制電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素不是電動汽車本身，而是其動力系統(tǒng)，更確切地說是電池。從金屬空氣電池（包括鋁空氣電池和鋅空氣電池）的性質(zhì)和進(jìn)步來看，它在其他競爭對手面前具有非常誘人的魅力。首先，鋁空氣電池具有300?400wh / kg的高比能，這是上述任何一個競爭對手都難以實(shí)屬，其重量小于氫和氫源裝置的總重量。因此，將減輕整個AIP系統(tǒng)的重量和體積，即提高AIP系統(tǒng)的能量密度，從而延長潛艇的一次性水下航行里程。

3、水下機(jī)器人的最佳電源

挪威的HUGIN3000水下機(jī)器人由過氧化氫鋁電池供電。該電池的氧氣電極使用源自過氧化氫分解的氧氣。每千克過氧化氫可產(chǎn)生0.471kg氧氣。當(dāng)用在Al-O2電池中時，它可以產(chǎn)生2?2.4kWh的電量。每次將電池放電后，都要再次更換鋁負(fù)極和電解質(zhì)，并且必須重新填充過氧化氫。這些任務(wù)僅需幾分鐘即可完成。 HUGIN3000水下機(jī)器人的排量為2.4立方米，潛水深度達(dá)到600?3000m水下，在900W額定負(fù)載的條件下可以連續(xù)工作48h。也就是說，電池需要輸出43.2kWh，只需要攜帶18-20kg的過氧化氫即可。

4、廉價的高能電源

對于大多數(shù)移動網(wǎng)絡(luò)中繼站而言，它們位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，通常無人值守，并且早晨和晚上的溫度變化很大，這導(dǎo)致電池的浮動充電電流增加，水分損失增加，電池容量減少，壽命縮短。由于鋁空氣電池的比能量是鉛酸電池的6-8倍，這意味著電池的連續(xù)工作時間可以延長6-8倍，這可以確保中繼站的可靠性并降低電池的使用壽命。維修人員的勞動強(qiáng)度以節(jié)省維修成本兩者都是有利的。

本文來自本站，轉(zhuǎn)載請注明本文網(wǎng)址：
http://www.pc-fly.com/a/ruanjian/article-341276-1.html