Alumiinilufiiliverkko: Miten ne toimivat?
Akut voivat olla hyvin painavia. Tämä haittapuoli estää akkujen käytön monissa erilaisissa laitteissa ja sovelluksissa, joissa kevyys on kriittistä.
Alumiinin ilmakehäakku ylittää tämän ongelman. Se käyttää ilmaa katodina, mikä vähentää huomattavasti sen painoa.
Alumiinin ilmakehäakussa alumiinia käytetään anodina, ja ilmaa (ilmasta saatavaa hapetta) käytetään katodina. Tämä tarkoittaa, että energiatiheys – eli tuotettu energia per yksikköpaino – on hyvin korkea verrattuna muihin perinteisiin akkuun.
Huolimatta tästä alumiinin ilmakehäakkuja ei valmisteta kaupallisesti, pääasiassa anodin korkean tuotantokustannuksen ja alumiinin anodin ruskemisongelmien vuoksi, joka johtuu ilmakehän hiilidioksidista. Tämän vuoksi tämän akun käyttö on rajoitettu pääasiassa sotilaallisiin sovelluksiin.
Alumiinin ilmakehäakun korkea energiatiheys tarkoittaa, että sillä on suuri potentiaali sähköautojen käyttöön.
Alumiinin ilmakehäakun valmistaminen on melko yksinkertaista – sitä voidaan tehdä käyttäen kotitaloustavaroiden avulla. Käymme läpi DIY (Do It Yourself) ohjeet alumiinin ilmakehäakun valmistamiseksi.
Alumiinin ilmakehäakun koe
Tämän koekokeen tekemiseksi tarvitsemme seuraavat tavaraat,
Alumiinin folio.
Vesi- ja suolasuljetus
Tahrolevyjä
Hienoa puuhiekkaa.
Kaksi pieniä sähköjohtojen palasia ja
Yksi valonledi.
Menettely alumiinin ilmakehäakun valmistamiseksi
Ota alumiinin folion palanen ja levitä se pöydälle. Astian sisällä tee vesi- ja suolasuljetus. Ota tahrolevyn palanen. Saat tahrolevyn suljetukseen kastettua. Levitä sitten kastettu tahrolevy alumiinin folion päälle. Nyt lisää hienoa puuhiekkaa tahrolevyn päälle. Kun olet asettanut sähköjohtojohtimen puuhiekkaan, peitä se toisella samankokoisella suljetukseen kastetulla tahrolevyllä. Nyt tiivistä koko juttu niin, ettei puuhiekkaa pääse koskemaan suoraan alumiinin foliota ja sähköjohtojohtimen eristetty osa tulee ulos pyöreästä reunasta. Nyt ota toinen sähköjohto ja kiinnitä sen eristymätön osa alumiinin folioon. Nyt, jos yhdistämme nämä kaksi johtoa (toisen puuhiekasta ja toisen alumiinin foliosta) matalalle arvolle valonlediin (LED) ja painamme pyöreää sormillamme, LED syttyy.
Alumiinin ilmakehäakun toimintaperiaate
Kuten oikeassa olevassa kuvassa, alumiinin ilmakehäakulla on ilmakatodi, joka voi olla tehdyssä hopeapohjaisesta katalysaattorista, ja se auttaa estämään CO2:n pääsyn akkuun, mutta se sallii O2:n pääsyn elektrolyyttiseen liuottimeen. Sitten tämä hapetti reagoi H2O:n kanssa KOH-liuoksessa, ottaa elektronit liuoksesta ja luo OH–-ioniita. Nämä ionit sitten liittyvät alumiinin anodiin ja luovat Al(OH)3 ja vapauttavat elekronit. Nämä elekrot sitten virtaavat ilmakatodista alumiinin anodista ulkoiseen piiriin korvaamaan liuoksen elektronipulaa katodireaktiosta johtuen.
Alumiinin ilmakehäakun kemiallinen reaktio
Neljä alumiiniatomnia reagoivat kolmen hapemolekyylin ja kuuden veden molekyylin kanssa ja tuottavat neljä alumiinihydroxidia
Alumiinin ilmakehäakun yhtälö
Anodin oksidaatio (puolireaktio),
Katodin reduktio (puolireaktio),
Yhteensä reaktio,
Phinergy, tunnettu israelilainen kehitysyhtiö, joka keskittyy metalli-ilmakehäakkujen, kuten alumiinin ilmakehäakun ja sinkin ilmakehäakun käyttöön. Metalli-ilmakehäakun erityisyys on, että ne ottavat hapetta ympäröivästä ilmakehästä. Alumiinin ilmakehäakun energiatiheys on hyvin korkea, jopa 300 Wh:tä per punnari alumiinia. Sen tehotiheys on myös hyvin korkea, noin 30 Watt/punnari.
Tämäntyyppistä akkua ei voida sähköisesti ladata. Periaatteessa tämä on primääriakku. Mutta ladattavuuden vaikeudet voidaan ylittää mekaanisella latausprosessilla. Alumiinin ilmakehäakun mekaaninen lataus tehdään korvaamalla alumiinin anodi. Tässä prosessissa akun voidaan palauttaa täysin ladattuun tilaan purkautuneesta akkupaketista. Korkean energian ja tehon tiheyden sekä mekaanisen lataamisen mahdollisuuden vuoksi alumiinin ilmakehäakku voi olla parhaiten sopiva vaihtoehto polttoainetta autoteollisuudelle lähitulevaisuudessa. Nämä akut ovat myös hyvin ympäristöystävällisiä.
Tämän teknologian pääasiallinen haittapuoli on, että CO2:n reaktio alumiinin kanssa. Alumiini tarttuu hyvin helposti ruostumukseen ilmakehän CO2:n vuoksi. Tämä ongelma voidaan ylittää erityisen ilmaelektronin käyttöönotolla, joka estää CO2:n pääsyn alumiinin levylle. Phinergy on kehittänyt ilmaelektronin hopeapohjaiseen katalysaattoriin, joka sallii O2:n päästä alumiinin levylle ja estää CO2:n pääsyn.
Lause: Kunnioita alkuperäistä, hyviä artikkeleita on jakoitettava, jos on oikeusjulistusta yleisölle, pyydä poistamaan.
