Aluminium-Luft-Batteri: Hur fungerar de?
Batterier kan vara ganska tunga. Detta nackdel hindrar batterier från att användas som energikälla i många olika apparater och tillämpningar där lättviktskarakteristika är avgörande.
En aluminium-luftbatteri övervinner detta problem. Den använder luft som katod, vilket reducerar dess vikt betydligt.
I ett aluminium-luftbatteri används aluminium som anod, och luft (syre i luften) används som katod. Detta resulterar i en mycket hög energitäthet - dvs. energi producerad per enhetsvikt av batteriet - jämfört med andra konventionella batterier.
Trots detta produceras inte aluminium-luftbatterier kommersiellt, främst på grund av den höga produktionskostnaden för anoden, samt problem med korrosion av aluminiumanoden på grund av koldioxid i luften. På grund av detta begränsas användningen av detta batteri huvudsakligen till militära tillämpningar.
Aluminium-luftbatteriets höga energitäthet innebär att de har stor potential att användas i elektriska fordon.
Att göra ett aluminium-luftbatteri är ganska enkelt - och kan göras med enkla hushållsvaror. Vi kommer att gå igenom en DIY (Do It Yourself) guide för att skapa ett aluminium-luftbatteri.
Aluminium-luftbatteriexperiment
För att skapa detta experimentellt behöver vi,
Aluminiumfolie.
Mättad lösning av vatten och salt
Vättdragna papper
Fin kolgrus.
Två små bitar av elektriska trådar och
En ljusutstrålande diod (LED).
Förfarande för att göra ett enkelt aluminium-luftbatteri
Ta en bit aluminiumfolie och sprid den på ett bord. I en kastrull gör en mättad lösning av vatten och salt. Ta en bit vättdragna papper. Få den vättdragna biten av papperet att blötas av den mättade saltlösningen.
Sedan sprej den blöta biten av papper över aluminiumfolien. Nu lägg lite fin kolgrus över det vättdragna pappret. Efter att ha lagt en icke-isolerad trådledning i kolgruset, täck det med en annan bit av saltlösningens blöta papper av samma storlek. Nu rulla hela saken tätt på så sätt att ingen kolgrus kan nudda direkt aluminiumfolien och den isolerade delen av ledningen kommer ut från ena änden av rullen. Nu ta en annan tråd och fäst den icke-isolerade delen av tråden till aluminiumfolien. Nu om vi kopplar en lågspänd ljusutstrålande diod (LED) med dessa två ledningar (en från kol och en från aluminiumfolien) och trycker på rullen med våra fingrar, kommer LED:n att lysa.
Arbetsprincip för aluminium-luftbatteri
Som i figuren till höger, har ett aluminium-luftbatteri en luftkatod som kan vara gjord av silverbaserad katalysator och den hjälper till att blockera CO2 från att komma in i batteriet men den tillåter O2 att komma in i elektrolyten. Därefter reagerar detta syre med H2O i KOH-elektrolytlösningen tar elektroner från lösningen och skapar OH–-ioner. Dessa ioner associerar sedan med Al-anoden och skapar Al(OH)3 och släpper elektroner. Dessa elektroner flödar sedan till luftkatoden från aluminiumanoden genom den externa kretsen för att kompensera bristen på elektroner i elektrolytlösningen på grund av katodreduktionen.
Kemisk reaktion för aluminium-luftbatteri
Fyra aluminiumatomer reagerar med tre syremolekyler och sex vattenmolekyler och producerar fyra aluminiumhydroxider
Aluminium-luftbatteriekvation
Anodoxidation (halvreaktion),
Katodreduktion (halvreaktion),
Total reaktion,
Phinergy, ett välkänt israeliskt utvecklingsföretag fokuserat på användningen av metall-luftbatterier som aluminium-luftbatteri och zink-luftbatteri. Specialiteten med metall-luftbatterierna är att de tar syre från omgivande luft. Aluminium-luftbatteri har mycket hög energitäthet, den är så hög som 300 Wh per pund aluminium. Dess effektivitetstäthet är också mycket hög, runt 30 Watt/lb.
Detta typ av batteri kan inte elektriskt laddas. Grunden är att detta är en primär batteri. Men svårigheten med omladdning kan övervinnas genom mekanisk omladdningsprocess. Mekanisk omladdning av aluminium-luftcell görs genom att byta ut aluminiumelektroden. I denna process kan batteriet återställas till sin fullständigt laddade tillstånd från en utsliten battericellstack.
På grund av dess höga energi- och effektivitetstäthet, faciliteter för mekanisk omladdning, kan aluminium-luftbatteri vara den mest lämpliga alternativet till petroleumbränslen för bilar i nära framtid. Dessa batterier har också mycket låg miljöpåverkan.
Den huvudsakliga nackdelen med denna teknologi är reaktionen mellan CO2 och aluminium. Aluminium blir mycket lätt påverkad av korrosion på grund av närvaron av CO2 i luften. Detta problem kan övervinnas genom att introducera en speciell luftkatod som kan förhindra CO2 från att nå aluminiumarket. Phinergy har utvecklat en luftkatod med silverbaserad katalysator och denna struktur låter O2 träda in i aluminiumarket och förhindrar CO2 från att träda in.
Uttryck: Respektera det ursprungliga, bra artiklar är värda att dela, om det finns upphovsrättsskydd kontakta för borttagning.
