Aluminijumska zrakova baterija: Kako funkcioniraju?
Baterije mogu biti prilično teške. Taj nedostatak sprečava uporabu baterija kao izvora energije u mnogim različitim uređajima i primjenama gdje je laganost ključna.
Aluminijumska zrak baterija prevazići taj problem. Koristi zrak kao katodu, što značajno smanjuje njenu težinu.
U aluminijumskoj zrak bateriji, aluminij se koristi kao anoda, a zrak (kiseonik iz zraka) kao katoda. To rezultira visokom gustoćom energije – to jest, energijom proizvedenom po jedinici težine baterije – usporedbeno s drugim konvencionalnim baterijama.
Unatoč tome, aluminijumska zrak baterija se ne proizvodi komercijalno, uglavnom zbog visoke cijene proizvodnje anode, kao i problema sa korozijom aluminija anode zbog ugljičnog dioksida u zraku. Zbog toga, upotreba ove baterije ograničena je uglavnom na vojne primjene.
Visoka gustoća energije aluminijumske zrak baterije znači da imaju veliki potencijal za upotrebu u električnim vozilima.
Izrada aluminijumske zrak baterije vrlo je jednostavna – može se napraviti pomoću običnih kućanskih predmeta. Proći ćemo kroz DIY (Do It Yourself) vodilicu za izradu aluminijumske zrak baterije.
Eksperiment s aluminijumskom zrak baterijom
Za stvaranje ovog eksperimenta potrebni su nam,
Folija od aluminija.
Nasićeno rastvor vode i soli
Papir za ispiranje
Finahra mrlja.
Dva mala komada električnih žica i
Jedan svjetlodioid (LED).
Postupak izrade jednostavne aluminijumske zrak baterije
Uzmite komad folije od aluminija i proširite ga na stolu. U loncu pripremite nasićeni rastvor vode i soli. Uzmite komad papira za ispiranje. Namočite komad papira za ispiranje u nasićeni solni rastvor. Zatim proširite namočeni komad papira za ispiranje preko folije od aluminija. Sada stavite malo fine mrlje ugljena preko papira za ispiranje. Nakon postavljanja neizoliranog vodiča u mrlju ugljena, pokrijte ga drugim komadom papira za ispiranje namočenog u solni rastvor iste veličine. Sad cesto savijte sve tako da mrlja ugljena ne može direktno dodirivati foliju od aluminija, a izolirani dio vodiča izlazi iz jednog kraja savijanja. Sada uzmite drugi vodič i pričvrstite neizolirani dio vodiča na foliju od aluminija. Ako sada spojimo LED (svjetlodioid) s ovim dvama vodičima (jedan s ugljena, a drugi s aluminija) i pritisnemo savijanje prstima, LED će svjetliti.
Način rada aluminijumske zrak baterije
Kao što je prikazano na slici desno, aluminijumska zrak baterija ima katodu od zraka koja može biti izrađena od srebrnog katalizatora i pomaže u blokiranju CO2 da uđe u bateriju, ali dopušta O2 da uđe u elektrolit. Tada se taj kiseonik reagira s H2O u KOH rastvoru elektrolita uzima elektrone iz rastvara i stvara OH– jone. Ti joni se zatim asociraju s aluminijom anodom i stvaraju Al(OH)3 i oslobađaju elektrone. Ti elektroni onda teku od zračne anode do aluminijumske katode kroz vanjski krug kako bi nadopunili nedostatak elektrona u rastvoru elektrolita zbog redukcione reakcije katode.
Kemijska reakcija aluminijumske zrak baterije
Četiri atoma aluminija reagiraju s tri molekule kiseonika i šest molekula vode i proizvode četiri aluminijevih hidroksida
Jednadžba aluminijumske zrak baterije
Oksidacija anode (polureakcija),
Redukcija katode (polureakcija),
Ukupna reakcija,
Phinergy, poznata izraelska razvojna tvrtka fokusirana na iskorištavanje metal-zrak baterija poput aluminijumske zrak baterije i cink-zrak baterije. Posebnost metal-zrak baterija je da uzimaju kiseonik iz okolišnog zraka. Aluminijumska zrak baterija ima vrlo visoku gustoću energije, ona je visoka do 300 Wh po funti aluminija. Njegova gustoća snage je također vrlo visoka, oko 30 W/funt.
Ovaj tip baterije se ne može električno puniti. U osnovi, to je primarna baterija. Međutim, teškoće pune se mogu prebroditi mehaničkim postupkom punjenja. Mhaničko punjenje aluminijumske zrak celije se vrši zamjenom aluminijumskog elektroda. Tijekom tog postupka, baterija se može vratiti u potpuno puno stanje iz ispunjenog stoga baterijskih celija. Zbog svoje visoke gustoće energije i snage, pogodnosti mehaničkog punjenja, aluminijumska zrak baterija može biti najprikladniji alternativni gorivo za automobile u bliskoj budućnosti. Te baterije također imaju vrlo niske ekološke utjecaje.
Glavni nedostatak ove tehnologije je, reakcija CO2 s aluminijem. Aluminij se vrlo lako oštećuje korozijom zbog prisutnosti CO2 u zraku. Taj problem se može prebroditi uvodenjem posebnog zračnog elektroda koji može spriječiti CO2 da dođe do aluminijumske ploče. Phinergy je razvila zračni elektrod s srebrnim katalizatorom, a ta struktura dopušta O2 da uđe u aluminijumu ploču i sprječava CO2 da uđe.
Izjava: Poštujte original, dobre članke vrijedi podijeliti, ako postoji kršenje autorskih prava molim obrisati.
