Алюмінієва повітряна батарея: як вони працюють?
Акумулятори можуть бути досить важкими. Ця недоліка заважає акумуляторам бути джерелом енергії у багатьох різних приладах та застосуваннях, де важливо, щоб вони були легкими.
Алюмінієвий аеродинамічний акумулятор перевершує цю проблему. Він використовує повітря як катод, значно зменшуючи свою вагу.
У алюмінієвому аеродинамічному акумуляторі, алюміній використовується як анод, а повітря (кисень у повітрі) – як катод. Це призводить до високої енергетичної густини, тобто енергії, виробленої на одиницю ваги акумулятора, порівняно з іншими традиційними акумуляторами.
Незважаючи на це, алюмінієвий аеродинамічний акумулятор не виробляється комерційно, головним чином через високу вартість виробництва анода, а також через проблеми з корозією алюмінієвого анода через двоокис вуглецю у повітрі. Через це, використання цього акумулятора обмежене переважно військовими застосуваннями.
Висока енергетична густина алюмінієвого аеродинамічного акумулятора означає, що вони мають високий потенціал для використання в електромобілях.
Створення алюмінієвого аеродинамічного акумулятора досить просте – його можна зробити за допомогою простих домашніх предметів. Ми розглянемо посібник "Сделай сам" (DIY) для створення алюмінієвого аеродинамічного акумулятора.
Експеримент з алюмінієвим аеродинамічним акумулятором
Для проведення цього експерименту нам потрібні,
Алюмінієва фольга.
Насичений розчин води та солі
Бумага для випечки
Мілкий вугільний пил.
Дві маленькі частинки електричних дротів та
Один світлодіод.
Процедура створення простого алюмінієвого аеродинамічного акумулятора
Візьміть кусок алюмінієвої фольги і розгорніть його на столі. У каструлі приготуйте насичений розчин води та солі. Візьміть кусок бумаги для випечки. Замочіть кусок бумаги для випечки у насиченому розчині солі. Потім розгорніть замочений кусок бумаги для випечки над алюмінієвою фольгою. Тепер покладіть трохи мілкого вугільного пилу на бумагу для випечки. Після того, як вставите незаизолований провідний дріт у вугільний пил, покрийте його іншим куском бумаги для випечки, пропитаної розчином солі, такого ж розміру. Тепер туго скрутіть все так, щоб вугільний пил не торкався безпосередньо алюмінієвої фольги, а заизолована частина провідного дрота виходила з одного кінця скрутки. Тепер візьміть інший дріт і закріпіть незаизоловану частину дроту на алюмінієвій фользі. Якщо ми під’єднаємо низькоемісійний світлодіод (LED) до цих двох провідних дротів (один від вугільного пилу, інший від алюмінієвої фольги) і стиснемо скрутку пальцями, LED засвітиться.
Принцип роботи алюмінієвого аеродинамічного акумулятора
Як показано на рисунку праворуч, алюмінієвий аеродинамічний акумулятор має повітряний катод, який може бути виготовлений з серебряного каталізатора, і він допомагає заблокувати CO2 від входу в акумулятор, але дозволяє O2 входити в електроліт. Потім цей кисень реагує з H2O в розчині KOH, отримує електрони з розчину і створює іони OH–. Ці іони потім асоціюються з алюмінієвим анодом і створюють Al(OH)3 і віддають електрони. Ці електрони потім переміщаються від повітряного аноду до алюмінієвого катоду через зовнішній контур, компенсуючи недостаток електронів у розчині електроліту через реакцію зниження катоду.
Хімічна реакція алюмінієвого аеродинамічного акумулятора
Чотири атоми алюмінію реагують з трьома молекулами кисню та шість молекулами води, і виробляють чотири гідроксида алюмінію
Рівняння алюмінієвого аеродинамічного акумулятора
Окиснення аноду (півреакція),
Зниження катоду (півреакція),
Загальна реакція,
Phinergy, відома ізраїльська розробницька компанія, яка спеціалізується на використанні металево-повітряних акумуляторів, таких як алюмінієвий аеродинамічний акумулятор та цинковий аеродинамічний акумулятор. Особливістю металево-повітряних акумуляторів є те, що вони отримують кисень з навколишнього повітря. Алюмінієвий аеродинамічний акумулятор має дуже високу енергетичну густину, вона становить до 300 Вт·год на один фунт алюмінію. Його густина потужності також дуже висока, близько 30 Вт/фунт.
Цей тип акумулятора не можна електрично заряджати. По суті, це первинний акумулятор. Але труднощі з заряджання можна подолати механічним способом. Механічне заряджання алюмінієвого аеродинамічного акумулятора виконується шляхом заміни алюмінієвого електрода. У цьому процесі, акумулятор можна повернути в повністю заряджене стан з розрядженого акумуляторного стеку. Через свою високу енергетичну та потужнісну густину, а також можливості механічного заряджання, алюмінієвий аеродинамічний акумулятор може бути найкращою альтернативою нафтовому паливу для автомобілів у найближчому майбутньому. Ці акумулятори також мають дуже низький вплив на довкілля.
Основним недоліком цієї технології є реакція CO2 з алюмінієм. Алюміній дуже легко піддається корозії через наявність CO2 у повітрі. Цю проблему можна подолати, впровадивши спеціальний повітряний електрод, який може запобігти CO2 досягти алюмінієвого листа. Phinergy розробила повітряний електрод з серебряним каталізатором, і ця конструкція дозволяє O2 входити до алюмінієвого листа і запобігає CO2 входити.
Заява: Поважайте оригінал, добри статті варті поширення, якщо є порушення авторських прав будь ласка зверніться для видалення.
