بطاریه آلومینیوم هوا: چگونه کار می کنند
Батареи можуть бути досить важкими. Ця недоліка не дає можливості використовувати батареї як джерело енергії у багатьох різних приладах та застосуваннях, де важливо, щоб вони були легкими.
Алюмінієва повітряна батарея подолує цю проблему. Вона використовує повітря як катод, значно зменшуючи свою вагу.
У алюмінієвій повітряній батареї, алюміній використовується як анод, а повітря (оксиген у повітрі) — як катод. Це призводить до того, що щільність енергії — тобто енергія, вироблена на одиницю ваги батареї — дуже висока порівняно з іншими традиційними батареями.
Незважаючи на це, алюмінієву повітряну батарею не випускають комерційно, переважно через високу вартість виробництва аноду, а також через проблеми з корозією алюмінієвого аноду через вуглекислий газ у повітрі. З-за цього використання цієї батареї обмежується переважно військовими застосуваннями.
Висока щільність енергії алюмінієвої повітряної батареї означає, що вона має великий потенціал для використання в електромобілях.
Створення алюмінієвої повітряної батареї досить просте — його можна зробити за допомогою простих домашніх предметів. Ми розглянемо посібник "Зроби сам" (DIY) для створення алюмінієвої повітряної батареї.
Експеримент з алюмінієвої повітряної батареї
Для проведення цього експерименту нам потрібно,
Фольга алюмінієва.
Насичений розчин води та солі.
Паперова салфетка.
Мелений вугільний пил.
Дві невеликі частинки електричних дротів і
Один світлодіод.
Процедура створення простої алюмінієвої повітряної батареї
Просто взяти кусок алюмінієвої фольги і розгорнути його на столі. У каструлі приготувати насичений розчин води та солі. Взяти кусок паперової салфетки. Пропитати паперову салфетку насиченим солевим розчином. Потім розгорнути пропитаний кусок паперової салфетки поверх алюмінієвої фольги. Тепер на паперову салфетку покласти трохи меленого вугільного пилу. Після того, як вставите незаизолований провід у вугільний пил, покрійте його іншим куском пропитаної солевим розчином паперової салфетки такого ж розміру. Тепер туго скрутіть все так, щоб вугільний пил не торкався безпосередньо алюмінієвої фольги, а заизолована частина проводу виходила з одного кінця скрутки. Тепер взяти інший провід і закріпити незаизоловану частину проводу до алюмінієвої фольги. Тепер, якщо ми з'єднаємо маломіттєвий світлодіод (LED) з цими двома проводами (один від вугільного пилу, інший від алюмінієвої фольги) і стиснемо скрутку пальцями, LED засвітиться.
Принцип роботи алюмінієвої повітряної батареї
Як показано на рисунку справа, алюмінієва повітряна батарея має повітряний катод, який може бути зроблений з серебряного каталізатора, і він допомагає заблокувати CO2 від входу в батарею, але дозволяє O2 входити в електроліт. Потім цей кисень реагує з H2O в KOH електролітному розчині, отримує електрони з розчину і створює OH– іони. Ці іони потім асоціюються з Al анодом і створюють Al(OH)3 і віддають електрони. Ці електрони потім потрапляють до повітряного аноду з алюмінієвого катоду через зовнішній контур для компенсації недостатку електронів у електролітному розчині через реакцію зниження катоду.
Хімічна реакція алюмінієвої повітряної батареї
Чотири алюмінієві атоми реагують з 3 молекулами кисню і 6 молекулами води і виробляють 4 алюмінієви гідроксиди.
Рівняння алюмінієвої повітряної батареї
Оксидання аноду (половина реакції),
Редукція катоду (половина реакції),
Загальна реакція,
Phinergy, відома ізраїльська компанія, яка спеціалізується на використанні метало-повітряних батарей, таких як алюмінієві повітряні батареї та цинкові повітряні батареї. Особливістю метало-повітряних батарей є те, що вони набирають кисень з навколишнього повітря. Алюмінієва повітряна батарея має дуже високу щільність енергії, вона може досягати 300 Вт·год на фунт алюмінію. Її щільність потужності також дуже висока, близько 30 Вт/фунт.
Цей тип батареї не можна електрично заряджати. В суті, це первинна батарея. Але труднощі з заряджанням можна подолати механічним способом. Механічне заряджання алюмінієвої повітряної клітини відбувається шляхом заміни алюмінієвого електрода. В цьому процесі батарею можна повернути до повністю зарядженого стану зі зрядженого стакану батареї. З-за своєї високої щільності енергії та потужності, а також можливості механічного заряджання, алюмінієва повітряна батарея може бути найбільш придатною альтернативою нафтовому паливу для автомобілів в不远的将来，铝空气电池可能是汽车石油燃料的最佳替代品之一。这些电池对环境的影响也非常低。 这种技术的主要缺点是二氧化碳与铝的反应。铝很容易受到空气中二氧化碳引起的腐蚀。这个问题可以通过引入特殊的空气电极来克服，该电极可以防止二氧化碳到达铝片。Phinergy公司开发了一种带有银基催化剂的空气电极，这种结构可以让氧气进入铝片并阻止二氧化碳进入。 请注意：尊重原创，好文章值得分享，如有侵权请联系删除。
