Aluminium-Luft Batteri: Hvordan Funktionerer De?
Batterier kan være ret tunge. Dette ulempe forhindrer batterier i at blive anvendt som energikilde i mange forskellige apparater og applikationer, hvor letvægt er afgørende.
En aluminium-luftbatteri overkommer dette problem. Den bruger luft som katode, hvilket betydeligt reducerer dens vægt.
I et aluminium-luftbatteri bruges aluminium som anode, og luft (ilt i luften) som katode. Dette resulterer i en meget høj energitæthed – det vil sige den producerede energi pr. enhed af batteriets vægt – sammenlignet med andre konventionelle batterier.
Trot ikke desto mindre er et aluminium-luftbatteri ikke kommercielt produceret, hovedsageligt på grund af den høje produktionsskost for anoden, samt problemer med korrosion af aluminiumanoden på grund af kuldioxid i luften. På grund af dette er brugen af dette batteri begrænset til hovedsageligt militære applikationer.
Aluminium-luftbatteriets høje energitæthed betyder, at de har et stort potentiale for at blive anvendt i elektriske køretøjer.
At lave et aluminium-luftbatteri er ganske simpelt – og kan gøres ved hjælp af almindelige hjemmevarer. Vi går igennem en DIY (Do It Yourself) guide til at lave et aluminium-luftbatteri.
Aluminium-luftbatteri eksperiment
For at skabe dette eksperimentelt har vi brug for,
Aluminiumfolie.
Mættet saltvandsløsning
Opblødende papir
Fin kulstøv.
To små stykker elektriske ledninger og
En lysudsendende diod (LED).
Procedur for at lave et simpelt aluminium-luftbatteri
Tag blot et stykke aluminiumfolie og spreder det på en bordplade. I en gryde laver du en mættet saltvandsløsning. Tag et stykke opblødende papir. Få det stykke opblødende papir indspuret med den mættede saltsløsning.
Spræd derefter det indspurede stykke opblødende papir over aluminiumfolien. Nu lægger du nogle fine kulstøv over det opblødende papir. Efter at have lagt en ikke-isoleret trådled i kulstøvet, dækker du det med et andet stykke saltvandsløsning indspuret opblødende papir af samme størrelse. Rul nu det hele tæt på en måde, så ingen kulstøv kan komme direkte i kontakt med aluminiumfolien, og den isolerede del af trådleden kommer ud af en ende af rullen. Tag nu en anden tråd og fastgør den ikke-isolerede del af tråden til aluminiumfolien. Hvis vi nu forbinder en lavstrøm lysudsendende diod (LED) med disse to ledninger (en fra kulstøv og en fra aluminiumfolien) og trykker på rullen med vores fingre, vil LED'en lyse.
Arbejdsmåde for aluminium-luftbatteri
Som vist på figuren til højre, har et aluminium-luftbatteri en luftkatode, der kan være lavet af silverbaseret katalysator, og den hjælper med at blokere CO2 for at komme ind i batteriet, men den tillader O2 at komme ind i elektrolyten. Derefter reagerer denne ilt med H2O i KOH elektrolytløsningen, tager elektroner fra løsningen og skaber OH– ioner. Disse ioner associerer derefter med Al anoden og skaber Al(OH)3 og frigiver elektroner. Disse elektroner flyder derefter fra luftanoden til aluminiumkatoden gennem den eksterne kredsløb for at udligne mangel på elektroner i elektrolytløsningen på grund af katodereduceringen.
Kemisk reaktion for aluminium-luftbatteri
Fire aluminiumatomer reagerer med 3 iltmolekyler og 6 vandmolekyler og producerer 4 aluminiumhydroxider
Aluminium-luftbatteri ligning
Anoden oxidation (halvreaktion),
Katoden reduktion (halvreaktion),
Samlet reaktion,
Phinergy, et kendt israelsk udviklingsfirma, fokuserer på anvendelsen af metal-luftbatterier som aluminium-luftbatterier og zink-luftbatterier. Specialiteten ved metal-luftbatterier er, at de henter ilt fra omgivende luft. Aluminium-luftbatteriet har en meget høj energitæthed, så høj som 300 Wh pr. pund aluminium. Dens effekttæthed er også meget høj, ca. 30 Watt/lb.
Denne type batteri kan ikke oplades elektrisk. Det er egentlig en primær batteri. Men vanskelighederne med opladning kan overvindes ved mekanisk opladningsproces. Mekanisk opladning af aluminium-luftcelle sker ved at erstatte aluminiumelektroden. I denne proces kan batteriet bringes til fuldt opladt tilstand fra en udtømt battericelle-stak.
På grund af dets høje energi- og effekt-tætheder, faciliteter for mekanisk opladning, kan aluminium-luftbatteriet være den mest passende alternativ til petroleumbasede drivmidler for biler i nær fremtid. Disse batterier har også meget lav miljøpåvirkning.
Det hovedsagelige ulempe ved denne teknologi er, at reaktionen mellem CO2 og aluminium. Aluminium bliver meget let berørt af korrosion på grund af tilstedeværelsen af CO2 i luften. Dette problem kan overvindes ved at introducere en specialluftkatode, der kan forhindre CO2 i at nå til aluminiumpladen. Phinergy har udviklet en luftkatode med silverbaseret katalysator, og denne struktur tillader O2 at komme ind i aluminiumpladen og forhindrer CO2 i at komme ind.
Erklæring: Respektér det originale, godt artikler er værd at deles, hvis der er overtrædelse kontakt for sletning.
