Aluminijska zrak baterija: Kako funkcionišu?
Baterije mogu biti prilično teške. Ova nedostatnost sprečava korišćenje baterija kao izvora energije u mnogim različitim uređajima i primenama gde je lakoća ključna.
Baterija aluminijum-vas zrak prevazilazi ovaj problem. Koristi vazduh kao katod, što značajno smanjuje njenu težinu.
U bateriji aluminijum-vas zrak, aluminijum se koristi kao anoda, a vazduh (kiseonik iz vazduha) kao katod. To rezultira visokom energetskom gustoćom – tj. energijom proizvedenom po jedinici težine baterije – u poređenju sa drugim konvencionalnim baterijama.
Unatoč tome, baterija aluminijum-vas zrak se ne proizvodi komercijalno, uglavnom zbog visokih troškova proizvodnje anode, kao i problema sa korozijom aluminijum anode zbog ugljičnog dioksida u vazduhu. Zbog toga, upotreba ove baterije ograničena je uglavnom na vojne primene.
Visoka energetska gustoća baterije aluminijum-vas zrak znači da imaju veliki potencijal za korišćenje u električnim vozilima.
Pravljenje baterije aluminijum-vas zrak je vrlo jednostavno – može se uraditi pomoću običnih nametnih predmeta. Pregledaćemo DIY (Do It Yourself) vodič za pravljenje baterije aluminijum-vas zrak.
Eksperiment sa baterijom aluminijum-vas zrak
Za stvaranje ovog eksperimenta potrebni su nam,
Folija od aluminijuma.
Nasićeno rastvor vode i soli
Papir za čišćenje
Fin prah ugljena.
Dva mala komada električnih žica i
Jedan svetlosni diod.
Postupak pravljenja jednostavne baterije aluminijum-vas zrak
Uzmite komad folije od aluminijuma i rasporedite ga na stolu. U loncu napravite nasićeni rastvor vode i soli. Uzmite komad papira za čišćenje. Namočite komad papira za čišćenje u nasićeni solni rastvor. Zatim isprestelite namočeni komad papira za čišćenje preko folije od aluminijuma. Sada stavite malo finog praha ugljena preko papira za čišćenje. Nakon postavljanja neizolovanog vodača u prah ugljena, pokrijte ga drugim komadom papira za čišćenje iste veličine namočenog u solni rastvor. Sad ceste sve tako da prah ugljena ne može direktno dodirivati foliju od aluminijuma i izolovani deo vodača izlazi iz jednog kraja roliranog paketa. Sada uzmite drugi vodač i pričvrstite neizolovani deo vodača na foliju od aluminijuma. Sada, ako spojimo niskouprljivi svetlosni diod (LED) sa ovim dvema vodačima (jednim od ugljena i drugim od aluminijuma) i pritisnemo roliran paket prstima, LED će svetliti.
Način rada baterije aluminijum-vas zrak
Kao što je prikazano na slici desno, baterija aluminijum-vas zrak ima katod vazduha koji može biti napravljen od srebro baziranog katalizatora i on pomaže u blokiranju CO2 da uđe u bateriju, ali dozvoljava O2 da uđe u elektrolit. Zatim se ovaj kiseonik reaguje sa H2O u KOH rastvoru elektrolita, uzima elektrone iz rastvarača i stvara OH– ion. Ovi joni se zatim vezuju sa Al anodom i stvaraju Al(OH)3 i oslobađaju elektrone. Ovi elektroni zatim teku ka katodu vazduha od aluminijum anode kroz spoljašnji krug kako bi nadoknadi nedostatak elektrona u rastvoru elektrolita zbog redukcione reakcije na katodi.
Hemijska reakcija baterije aluminijum-vas zrak
Četiri atoma aluminijuma reaguju sa 3 molekulama kiseonika i 6 molekula vode i proizvode 4 hidroksida aluminijuma
Jednačina baterije aluminijum-vas zrak
Oksidacija anode (polureakcija),
Redukcija katode (polureakcija),
Ukupna reakcija,
Phinergy, poznata izraelska razvojna kompanija fokusirana na iskorišćenje metal-vas zrak baterija, poput baterije aluminijum-vas zrak i cink-vas zrak. Posebnost metal-vas zrak baterija jeste da uzimaju kiseonik iz okružnog vazduha. Baterija aluminijum-vas zrak ima vrlo visoku energetsku gustoću, koja iznosi do 300 Wh po funti aluminijuma. Njegova snaga gustoća je takođe vrlo visoka, oko 30 Vat/funt.
Ovaj tip baterije ne može biti električno ponovo punjen. U osnovi, ovo je primarna baterija. Međutim, teškoće sa ponovnim punjenjem mogu se prevazilaži mehaničkim procesom punjenja. Mekaničko punjenje ćelije aluminijum-vas zrak vrši se zamenom aluminijum elektrode. Tokom ovog procesa, baterija može biti vraćena u svoje puno stanje iz razrađene baterijske ćelije.
Zbog svoje visoke energetske i snage gustoće, mogućnosti mehaničkog punjenja, baterija aluminijum-vas zrak može biti najpogodnija alternativa nafte za automobile u bliskoj budućnosti. Ove baterije imaju i vrlo niske ekološke uticaje.
Glavna nedostatnost ove tehnologije jeste reakcija CO2 sa aluminijumom. Aluminijum se vrlo lako podvrgava koroziji zbog prisustva CO2 u vazduhu. Ovaj problem se može prevazilaži uvodnjavanjem posebnog elektroda vazduha koji može sprječiti CO2 da dosegne aluminijum list. Phinergy je razvila elektrod vazduha sa srebro baziranim katalizatorom i ova struktura dopušta O2 da uđe u aluminijum list i sprječava CO2 da uđe.
Izjava: Poštujte original, dobre članke vredni su deljenja, ako postoji kršenje autorskih prava molimo kontaktirajte za brisanje.
