Aluminium-luftbatteri: Hvordan fungerer de?

Batterier kan være ganske tunge. Dette ulempe hindrer batterier i å bli brukt som energikilde i mange ulike apparater og applikasjoner der det er viktig at de er lette.

En aluminium-luftbatteri overkommer dette problemet. Den bruker luft som katode, noe som reduserer dens vekt betydelig.

I et aluminium-luftbatteri brukes aluminium som anode, og luft (oksygen i luften) som katode. Dette resulterer i en veldig høy energitthet – altså energi produsert per enhet vekt av batteriet – sammenlignet med andre konvensjonelle batterier.

Til tross for dette er aluminium-luftbatterier ikke kommersielt produsert, hovedsakelig på grunn av den høye produksjonskostnaden for anoden, samt problemer med korrosjon av aluminiumanoden på grunn av karbondioksid i luften. På grunn av dette er bruken av dette batteriet begrenset til hovedsakelig militære anvendelser.

Aluminium-luftbatteriers høye energitthet betyr at de har stor potensial for å bli brukt i elektriske kjøretøy.

Å lage et aluminium-luftbatteri er ganske enkelt – og kan gjøres ved hjelp av enkle hjemmevare. Vi skal gå gjennom en DIY (Do It Yourself) guide for å lage et aluminium-luftbatteri.

Aluminium-luftbatteri eksperiment

For å opprette dette eksperimentelt trenger vi,

1. Aluminiumfolie.

2. Mettet saltvannsløsning

3. Svømmepapir

4. Fin kulstøv.

5. To små stumper elektrisk tråd og

6. En lysdiode.

Fremgangsmåte for å lage et enkelt aluminium-luftbatteri

Ta en bit aluminiumfolie og spre den på bordet. I en krukke lag en mettet saltvannsløsning. Ta en bit svømmepapir. Få svømmepapiret bløttet i den mettede saltløsningen. Spre det bløtte svømmepapiret over aluminiumfolien. Legg nå litt fin kulstøv over svømmepapiret. Etter å ha plassert en ledningsledning i kulstøven, dekk den med en annen bit svømmepapir av samme størrelse som er bløttet i saltløsningen. Rull nå alt tett sammen slik at ingen kulstøv kan treffe aluminiumfolien direkte, og den isolerte delen av ledningsledningen kommer ut fra en ende av rullen. Nå tar du en annen tråd og fester den ikke-isolerte delen av tråden til aluminiumfolien. Når vi kobler en lavforbrukende lysdiode (LED) med disse to ledninger (en fra kulstøv og en fra aluminiumfolien) og trykker rullen med fingrene, vil LED-en lyse.

Arbeidsprinsipp for aluminium-luftbatteri

Som vist i figuren til høyre, har et aluminium-luftbatteri en luftkatode som kan bestå av en silverbasert katalysator, og denne blokkerer CO₂ fra å komme inn i batteriet, men lar O₂ komme inn i elektrolyten. Deretter reagerer denne oksygenen med H₂O i KOH-elektrolytløsningen, tar elektroner fra løsningen og skaper OH^--ioner. Disse ionene assosierer seg deretter med Al-anoden og skaper Al(OH)₃ og slipper elektroner. Disse elektronene flytter deretter fra aluminiumkatoden til luftanoden gjennom den eksterne kretsen for å kompensere for mangel på elektroner i elektrolytløsningen på grunn av reduksjonsreaksjonen i katoden.

Kjemisk reaksjon i aluminium-luftbatteri

Fire aluminiumatomer reagerer med 3 oksygengassmolekyler og 6 vannmolekyler og produserer 4 aluminiumhydroxider

Aluminium-luftbatteri ligning

Anodeoksidasjon (halvreaksjon),

Katoderedukasjon (halvreaksjon),

Total reaksjon,

Phinergy, et godt kjent israelsk utviklingsfirma fokusert på bruk av metall-luftbatterier som aluminium-luftbatteri og sink-luftbatteri. Spesiellheten til metall-luftbatterier er at de tar oksygen fra omgivende luft. Aluminium-luftbatteri har en svært høy energitthet, så høy som 300 Wh per pund aluminium. Dens effekttetthet er også svært høy, rundt 30 Watt/lb.

Denne typen batteri kan ikke elskriftliges. Det er egentlig et primærbatteri. Men vanskeligheten med oplading kan overvinnest ved mekanisk oplading. Mekanisk oplading av aluminium-luftcelle gjøres ved å bytte ut aluminiumelektroden. I denne prosessen kan batteriet bringes til full ladet tilstand fra en tom battericelle.
På grunn av sin høye energi- og effekttetthet, faciliteter for mekanisk oplading, kan aluminium-luftbatteriet være den mest passende alternativet til petroleumbrensle for automobil i nær fremtid. Disse batteriene har også veldig lite miljøpåvirkning.

Det hovedsakelige ulempepunktet med denne teknologien er reaksjonen mellom CO₂ og aluminium. Aluminium blir veldig lett påvirket av korrosjon på grunn av tilstedeværelsen av CO₂ i luften. Dette problemet kan overvinnest ved å introdusere en spesiell luft-elektrode som kan forhindre CO₂ fra å nå aluminiumarket. Phinergy har utviklet en luft-elektrode med silverbasert katalysator, og denne strukturen lar O₂ komme inn i aluminiumarket og forhindrer CO₂ fra å komme inn.

Erklæring: Respektér originalen, gode artikler er verd å dele, hvis det er noen overtredelse, kontakt oss for sletting.