Batería de aluminio e aire: ¿Como funcionan?

Baterías poden ser moi pesadas. Esta desvantaxe impide que as baterías sexan unha fonte de enerxía en moitos electrodomésticos e aplicacións nas que é crucial ser lixeiras.

Unha batería de aluminio aire supera este problema. Utiliza o aire como cátodo, reducindo significativamente o seu peso.

Nunha batería de aluminio aire, o aluminio úsase como ánodo, e o aire (o oxíxeno do aire) como cátodo. Isto resulta nunha densidade de enerxía - isto é, a enerxía producida por unidade de peso da batería - moi alta comparada con outras baterías convencionais.

A pesar disto, unha batería de aluminio aire non se produce comercialmente, principalmente debido ao alto custo de produción do ánodo, así como aos problemas de corrosión do ánodo de aluminio debido ao dióxido de carbono no aire. Debido a isto, o uso desta batería está restrinxido principalmente a aplicacións militares.

A alta densidade de enerxía das baterías de aluminio aire significa que teñen un gran potencial para utilizarse en vehículos eléctricos.

Fabricar unha batería de aluminio aire é bastante simple - e pode facerse usando obxectos domésticos comúns. Vamos revisar un guía DIY (Do It Yourself) para fabricar unha batería de aluminio aire.

Experiencia de Batería de Aluminio Aire

Para crear esta experiencia experimentalmente, precisamos,

1. Folha de aluminio.

2. Solución saturada de auga e sal

3. Papeis de abollado

4. Polvo fino de carvón.

5. Dous pequenos pedazos de fios eléctricos e

6. Un dío electroluminescente.

Procedemento para Fabricar unha Batería Simples de Aluminio Aire

Agarra unha folha de aluminio e espállela sobre unha mesa. Nuna panela, fai unha solución saturada de auga e sal. Agarra un papel de abollado. Satura o papel de abollado coa solución de sal. Despois, espalha o papel de abollado soturado sobre a folha de aluminio. Agora pon algo de polvo fino de carvón sobre o papel de abollado. Despois de colocar un fío eléctrico non aislado no polvo de carvón, cubre todo co outro papel de abollado soturado do mesmo tamaño. Agora enrolla todo estreitamente de xeito que o polvo de carvón non toque directamente a folha de aluminio e a parte aislada do fío saia dun extremo do rollo. Agora agarra outro fío e fixa a parte non aislada do fío á folha de aluminio. Agora, se conectas un dío electroluminescente (LED) de baixa potencia con estes dous fíos (un do carvón e outro do aluminio) e presionas o rollo coas túas mans, o LED brillará.

Principio de Funcionamento da Batería de Aluminio Aire

Como na figura da dereita, unha batería de aluminio aire ten un cátodo de aire que pode estar feito de catalizador baseado en prata e axuda a bloquear o CO2 para entrar na batería, pero permite que O2 entre no electrólito. Entón, este oxíxeno reacciona con H2O na solución de electrólito KOH, toma eléctrons da solución e crea íons OH–. Estes íons entón asociáronse co ánodo de aluminio e crean Al(OH)3 e liberan eléctrons. Estes eléctrons entón fluían ao cátodo de aire desde o ánodo de aluminio a través do circuito externo para compensar a falta de eléctrons na solución de electrólito debido á reacción de redución do cátodo.

Reacción Química da Batería de Aluminio Aire

Catro átomos de aluminio reaccionan con 3 moléculas de oxíxeno e 6 moléculas de auga e producen 4 hidróxidos de aluminio

Equación da Batería de Aluminio Aire

A oxidación do ánodo (semireacción),

A redución do cátodo (semireacción),

Reacción total,

Phinergy, unha coñecida empresa israelí centrada na utilización de baterías de metal aire como a batería de aluminio aire e a batería de zinco aire. A especialidade das baterías de metal aire é que toman o oxíxeno do aire ambiente. A batería de aluminio aire ten unha densidade de enerxía moi alta, tan alta como 300 Wh por libra de aluminio. A súa densidade de potencia tamén é moi alta, arredor dos 30 Watt/lb.

Este tipo de batería non pode recargarse electricamente. Basicamente, é unha batería primaria. Pero a dificultade de recarga pode superarse mediante un proceso de recarga mecánica. A recarga mecánica da célula de aluminio aire fáiase substituíndo o ánodo de aluminio. Neste proceso, a batería pode volver ao seu estado totalmente cargado a partir dunha pila descargada.
Dada a súa alta densidade de enerxía e potencia, así como as facilidades de recarga mecánica, a batería de aluminio aire pode ser a alternativa máis adecuada ao combustible de petróleo para automóbiles no futuro próximo. Estas baterías tamén teñen un impacto ambiental moi baixo.

A principal desvantaxe desta tecnoloxía é a reacción do CO2 co aluminio. O aluminio corroe moi facilmente debido á presenza de CO2 no aire. Este problema pode superarse introducindo un electrode de aire especial que pode evitar que o CO2 chegue á folha de aluminio. Phinergy desenvolveu un electrode de aire con catalizador baseado en prata, e esta estrutura permite que O2 entre na folha de aluminio e evite que o CO2 entre.

Declaración: Respetar o original, artigos bóns mérito compartir, se hai infracción contactar para eliminar.