Alumínium-lég akkumulátor: Működésük módja
Akkumulátorok nagyon nehézek lehetnek. Ez a hátrány megakadályozza, hogy az akkumulátorok számos különböző eszközben és alkalmazásban energiaforrásként használhatók legyenek, ahol a könnyűség kulcsfontosságú.
Ez a probléma áttörhető egy alumínium-lég akkumulátorral. Ebben a típusban a lég a katód, ami jelentősen csökkenti a súlyát.
Egy alumínium-lég akkumulátorban az alumínium az anód, a lég (a légben lévő oxigén) pedig a katód. Ez eredményezzi, hogy a súlyegységenkénti energia (azaz az energiasűrűség) nagyobb, mint más hagyományos akkumulátoroknál.
Bár így is, az alumínium-lég akkumulátor nem gyártott komмерчески, главным образом из-за высокой стоимости производства анода, а также из-за проблем с коррозией алюминиевого анода из-за углекислого газа в воздухе. Из-за этого использование таких батарей ограничивается в основном военными применениями.
Az alumínium-lég akkumulátor magas energiasűrűsége azt jelenti, hogy nagy potenciálja van az elektromos járművekben való használatra.
Egy alumínium-lég akkumulátor elkészítése elég egyszerű – és ezt otthoni tárgyakkal is megtehetjük. Megbeszélünk egy DIY (Do It Yourself) útmutatót egy alumínium-lég akkumulátor elkészítéséhez.
Alumínium-lég akkumulátor kísérlet
A kísérlet végzéséhez szükségünk van a következőkre:
Alumínium folió.
Savanyúságú víz és só telített oldata
Szivacspapír
Finom szénpor.
Két kis elektromos drót és
Egy fénykibocsátó dióda (LED).
Egyszerű alumínium-lég akkumulátor készítési eljárása
Vegyünk egy darab alumínium foliót és tereljük ki egy asztalon. Készítsünk egy edényben savanyúságú víz és só telített oldatot. Vegyünk egy darab szivacspapírt. Csepezzük be a szivacspapírt a telített sóoldattal. Tereljük ki a becseppentett szivacspapírt az alumínium folió felett. Most tegyünk némi finom szénport a szivacspapírra. Miután elhelyeztünk egy nem izolált vezeték végét a szénporba, borítsuk le egy másik ugyanolyan méretű, sóoldattal becseppentett szivacspapírral. Most hajlítjuk össze szorosan az egész dologat úgy, hogy a szénpor ne érje közvetlenül az alumínium foliót, és a vezeték izolált része kihúzódjon a csomag egyik végéről. Most vegyünk egy másik vezetéket, és rögzítsük a nem izolált részét az alumínium folióhoz. Ha most kapcsolunk egy alacsony feszültségű fénykibocsátó diódát (LED) ezekkel a két vezetékekkel (az egyik a szénből, a másik az alumínium folióból), és nyomjuk meg a csomagot ujjainkkal, a LED fel fog villogni.
Alumínium-lég akkumulátor működési elve
Ahogy a jobb oldali ábra mutatja, az alumínium-lég akkumulátor léggátja lehet ezüst alapú katalizátorból, ami megakadályozza, hogy a CO2 belépjen az akkumulátorba, de engedélyezi, hogy az O2 belépjen az elektrolitbe. Ezután az oxigén reagál a KOH elektrolit oldatban található H2O-val, elektronokat vesz fel az oldatból, és OH– ionokat hoz létre. Ezek az ionok ezután az Al anóddal reagálnak, Al(OH)3-ot hoznak létre, és elektronokat adnak ki. Ezek az elektronok ezután a külső körben áramlanak az alumínium anódtól a léggátig, kiegyenlítve az elektrolit oldatban lévő elektronhiányt a katód redukciós reakcióval.
Alumínium-lég akkumulátor kémiai reakciója
Négy alumínium atom reagál három oxigén molekulával és hat vízmolekulával, és negyedik alumínium-hidroxidot hoz létre.
Alumínium-lég akkumulátor egyenlete
Az anód oxidáció (félreakció),
A katód redukció (félreakció),
Összes reakció,
A Phinergy, egy ismert izraeli fejlesztő cég, amely fókuszban tartja a fém-lég akkumulátorok, mint például az alumínium-lég akkumulátorok és zink-lég akkumulátorok használatát. A fém-lég akkumulátorok speciális tulajdonsága, hogy levegőből veszik az oxigént. Az alumínium-lég akkumulátor rendkívül magas energiasűrűségű, 300 Wh per kilogramm alumínium. A teljesítmény sűrűsége is nagyon magas, körülbelül 30 W/kg.
Ez a típusú akkumulátor nem töltődik fel elektrikusan. Alapvetően ez egy elsődleges akkumulátor. De a töltési nehézséget mechanikus töltési folyamattal lehet megoldani. Az alumínium-lég cella mechanikus töltése úgy történik, hogy cseréljük le az alumínium elektrodát. Ebben a folyamatban a batteriát a teljesen feltöltött állapotba hozhatjuk a kifulladt batteri cella csomagból. Mivel magas energiasűrűsége és teljesítménye, valamint a mechanikus töltési lehetősége miatt, az alumínium-lég akkumulátor a legalkalmasabb alternatíva lehet a benzinnél az autóknál a jövőben. Ezek a batteriák nagyon alacsony környezeti hatással is rendelkeznek.
A technológia fő hátránya, hogy az alumínium könnyen korroziót szenved a CO2 hatására. Ez a probléma megoldható speciális lég elektrodával, amely megakadályozza, hogy a CO2 elérje az alumínium lapot. A Phinergy fejlesztett egy lég elektrodát ezüst alapú katalizátorral, amely szerkezet engedélyezi, hogy az O2 bejusszon az alumínium lapba, és megakadályozza, hogy a CO2 bejusson.
Nyilatkozat: Tisztelettel viseltetendő az eredeti, jó cikkek megosztandók, ha sértetlenül bánt, kérem, forduljon a törlésért.
