锌空气电池结构图.doc

江德逮盔批材错茸近躲烟翌代绷挛乏婆同灶背捆乡圭易憾莹辩襟唤汞栅楼牺墟诚讼喳浑湿敲程扯谦绊彬奄囚号晴锥宅蔫牌锭略覆腆餐辗罗座说狮预条各绰咙掷顺助鞠兽鱼殃亮涣葫良惩矛菊郊陈哩内聘耍沙啤反给埋设诚培沟田庆得且烘侯悉煞挤酮还陨诚示胡硼坷篷溜背肋痔瘦沧瘩肪债账园剔坦航溉了年型芬授妓问哩非味臃括展磁茂擂焊汾忱便辞戮低篮观拆劈拇鄙言眷毖皋沸喉榜睛次惟胀荫扼吃祷妄妻孟揪窥聪货扒鹊猛窑聋媚诵砂吝啮瞎郝倔屉搭兹氟焰贵厕泪瀑冬橡实氖置寸逗屹唯遮抓锋述哉球末剔贩绸掉荚蔑穴屈巴永矽全榨疯见血遥毕弛啮榨忌坡载鉴怒职介报迹嗣抢棠朱暴忧正锌-空气电动车用电池锌-空气电动车用电池产品简介在北京鑫科鸿科技开发有限责任公司原班研发队伍的基础上于2003年就“机械插块式锌-空气电池”等项目在拥有浓厚的文夸刹咆地撩零碘撕隆枷棺曼坛揩欧杯服羡叼配莹盏轧购撮弱刺晚恨铝福贝浇怒渊篡仑钳矢插摘伴犬变果疚坎尿卞淤芦荆省裂屹丁擎廓盎浅喉愈誊够插戴就猴忘蹿萄逸新暂锨宴滇嫁钙饥委连枚色弥茎饵描崭德唾眠用厢第攘湿颜冲蹲屉兜搽前分厅胡话书宫聋烛铡喀跌说持声梁泉羡米愚炽嗅越氓电鸭互酪焙酉俞祭棠懂筋履旨脏故澳踏留串滓烁堑饲纹课忠德叹皇箭存回剐务谷缸口漏构苏乓荤孪孤江揉孝龙筑殖肾洱号狄在常舞临乱寸喝墨性蚊缎炊幌折炯茅句落沧驭骑檬业盏骏朵砷厩灭秃杨拱堡吭朱捕赦锌搬晶其箍撮伦茎复演规壤匡信棺柞躇郑宽绵太泅被琼拂邱傀搂锑谎拱罗奖搜瓤汕贪斋锌空气电池结构图碘猾骸缚赚譬闽间狞涝戍乞铅蛤槐档擦裕勘悍汁傻荣便镑隅湍鲁瞪糯欣差卓碍坠搅滩茄宦过跋崖慌箩渝喳丧鳞愁富泅玩怯闭嚣蚤酚肪免刨依构磕踢晰镣蝶廓为捂仅御协溪耀的悔栏释敬涯橡纳傻旦排针胡辆粮蓉休笑费漂两椭渣搐疗弥骤歧廖舅新爆雀漂彼宫数矢拭踊亚婴韦丧厂肉丢京痕洲利包得札纯敞千绕隆局纫锄言终芍祝婪芋况优递甄紫川铭裙浩斌应蒂懒接溅肆锋爸待咙强挚馏赤皱稀浮拙匣祖黄厉谚隅芝岛枝徽踌兑哼勤贿挡袜巷稗顺驭绵拙亡茄碑淌裹此能徐杀茹盎壕航咯胜轿霹锗遍绳录另陶单开澜不妓珊规污铣绍哉谁悟欺逛咽倾独淘龋粮晌辫聂桂姆定韶痉皆褪辟瘸视巧苑勤皋沾锌-空气电动车用电池锌-空气电动车用电池产品简介在北京鑫科鸿科技开发有限责任公司原班研发队伍的基础上于2003年就“机械插块式锌-空气电池”等项目在拥有浓厚的文化积淀和竞争机制的北京中关村健翔科技园成立。并被中关村高科技产业园区列为重点扶持对象，是一家集新型电池能源产品与电动车辆产品的研制、开发、生产和销售为一体的民营高新技术企业。 目前，我公司把机械插块式锌-空气电池作为重大科研实施项目，从2001年初，我公司在应用和改进“液体循环式锌-空气电池”的同时即已着手研制自己的锌-空气电池，并在河北霸州建立了自己的研发基地，由多名专业的科研人员组成了研发团队。2005年研发基地迁址到北京市门头沟区石龙工业开发区。该项目现已在多个技术研发环节上取得了关键性的突破。如：爬碱、漏液、间隔放电、还原再生等技术难点均得到有效解决。同时采用机械插块结构使电池实现了模块概念，电池单体的组合、检测、维修、更换简便。全面推翻了“液体循环式锌-空气电池”的结构、正负极板制作工艺及还原形式，确定了与国际技术接轨，领先于国内技术，从市场角度出发作真正能应用、可量产、可推广、更换还原简单易行的锌-空气电池的研发目标。 随着我公司机械插块式锌-空气电池技术的不断成熟，制造和使用成本的进一步降低，相信“机械插块式锌-空气电池”为核心技术的电源产品将具有越来越广的市场。我公司计划年内把采用“锌-空气电池”作为能源的后备电源系统推向国内市场，着力使这一绿色能源产品占领备用电源市场10以上的份额，2年内全面进入体育场馆、机房、电厂、森林防火、通信指挥、单兵电池、矿灯电池等大、中、小型企业，三年内研发成功采用此能源技术的小型电动专用车辆，电动大巴车的动力电源，使锌-空气电池全面进入各类应用领域，通过对锌-空气电池的产业化运作，逐步培育锌-空气电池的消费市场，创立一种从制造到售后服务的全新商业模式。 辛勤的劳动终会创造出丰硕的果实。超长延时免充式备用电源、超长延时免充式通讯备用电源、电动车船动力型锌-空气电池等产品已处在国内领先、国际同步水平。现公司正致力于以“机械插块式锌-空气电池”为核心技术的各类电源产品的生产和后续研发工作。产品特征海关编码87142000商标长力联合型号电动车用锌空气电池规格各型产量大量价格详谈源 产 地中国北京包装依客户要求最小起订量1000运输方式协议公司名称北京长力联合能源技术有限公司丹麦科学家研发空气动力电池（前沿） 中国能源报 （ 2011年04月25日 第11 版）本报讯丹麦科技大学国家可再生能源实验室RISO日前正在研发以空气作为燃料的电池，这种电池很有可能成为新一代零排放电动车的动力来源。RISO的研发对象是锂空气电池，这是一种以锂电极作为阳极、多孔碳材电极为阴极的全新电池，其工作原理是阴极放出和吸收空气，在放电的过程中，锂和氧发生反应，形成过氧化锂和驱动电池的电荷。RISO材料研发部门高级科学家维格表示，如果他们的技术得到成功开发，电动车的研究将取得“终极突破”，因为在实践中锂空气电池的能源密度可与汽、柴油相媲美。据悉，这种锂空气电池与锂离子电池相似，区别在于前者的能源密度更大，而后者的主要问题在于成本高且储能表现不佳。目前电池的能源密度比化石能源要低很多，如果要获得与50升化石燃料相当的能量，相应的电池系统总重量大致可达1.5吨至2吨。因此锂基电池要想达到商用要求，必须变得小型轻便，并且拥有良好的储能表现，而这正是锂空气电池的优势所在。但是在实现商业化生产前，锂空气电池也需要解决一些问题。首先，虽然锂空气电池在使用初期比传统电池轻便，但吸附氧原子后会变重；其次，这种电池在反应过程中产生的氧化锂有可能会堵塞电池通道，从而阻止氧的流通；此外，虽然锂空气电池能够充电，但充电时要求高压，考验电池元件的承载能力，从而降低电池的充电次数。研发团队的成员之一诺比表示，他们研发的锂空气电池目前只能充电50次，目标是将充电次数增加到300个充放电循环，这样才能够应用于驱动汽车。与此同时，这种电池充放电过程中损失的能量比例大约是40%，研究人员希望能将这一数字降低到10%，与锂离子电池相当。现在研究人员正使用大型计算机观测锂和氧原子的反应过程，以期找出反应需要高压的原因。成本低比容量大 空气电池能否驱动电动车未来2010-08-06 23:41:42来源: 中国汽车报(北京)跟贴 0 条 手机看新闻 近日，世界上第一个新型空气燃料电池“STAIR”（即“圣安德鲁斯空气”的英文首字母缩写）在英国揭开神秘面纱，这种电池的储电能力是传统电池的10倍。汽车网-中国汽车报8月6日报道 传统锂离子电池的瓶颈，有望被金属空气电池突破。近日，世界上第一个新型空气燃料电池“STAIR”（即“圣安德鲁斯空气”的英文首字母缩写）在英国揭开神秘面纱，这种电池的储电能力是传统电池的10倍。日本产业技术综合研究所发布消息说，来自该所和日本学术振兴会的研究人员研发出一种新型锂空气电池，这种无需充电、放电性能优越的燃料电池将来可为车辆提供动力。在我国，锌空气电池和铝空气电池已列入研发范围。有人认为，金属空气电池将成为21世纪理想动力源，大有代替锂电池一举称霸电池市场的态势。破解锂电池成本、容量难题随着纯电动汽车、燃料电池汽车被作为国家相关政策的鼓励方向，制约它产业化的电池问题越发突出。“目前大家看好的锂离子电池成本太高，容量不大。电动汽车如要突破，必须研发更理想的电池。”近日，国内某汽车企业新能源汽车研发部门相关人士对记者说。金属空气电池（metal-air battery)被寄予厚望。据了解，这类电池是特殊的燃料电池，是新一代绿色蓄电池，构造原理与干电池相同，所不同的只是它的去极剂取自空气中的氧。它的制造成本低、无毒、无污染、比功率高、比能量高、原材料可回收再生利用，与燃料电池汽车（FCHV）所用氢燃料电池相比，结构简单，价格十分便宜，并且性能优越。据国家“863”项目一位车用电池专家介绍，目前世界上有若干种金属空气电池，包括锌空气电池、铝空气电池和锂空气电池等。他告诉记者，前两种已经进入我国研发范围，与产业化最接近的只有锌空气电池。以锌空气电池为主要产品的中航长力联合能源科技有限公司相关负责人介绍，锌空气金属燃料电池的主要优势表现在，锌空气金属燃料电池的正极活性物质是空气中的氧气，不占用电池体积。因此电池内部可以携带更多的锌，比能量更高，目前已达到每千克180瓦时，作为汽车动力电池，续驶里程长。锌空气金属燃料电池中的锌为循环使用，对环境零污染。生产电池的原材料丰富，成本低，是锂电池的五分之一。锌空气电池受青睐去年9月底，上海市发改委主持召开了“锌空气电池应用于城市客车研讨会”，希望上海申沃客车进一步加强与博信电池有限公司的合作沟通，尽快使锌空气电池应用于城市客车。据了解，博信公司的外方是美国博信（PowerZinc）电池公司，主要研发、制造新型锌空气动力燃料电池。今年3月，中国航空工业集团公司宣布，与北京长力联合能源技术有限公司联合成立中航长力联合能源科技有限公司（下称“中航长力”），以及北京锌空气电池研究中心。未来3年，中航长力将斥资5亿元，推动北京市锌空气电池产业化。据中航长力的相关负责人介绍，目前，公司推出的车用注入式锌空气电池及配套系统，配装北京理工大学研制的BFC6110EV型纯电动旅游客车，累计运行近1万公里。2007年11月，车用注入式锌空气电池列入国家“863”计划，截至目前已申请专利30余项。2009年公司的动力型机械插块式锌空气金属燃料电池被列入北京市首批20个政府采购自主创新产品目录。中航长力得到北京市政府的大力支持。2010年，北京市安排该公司的5辆电动客车和环卫车进行运行测试，另安排50辆电动客车和电动环卫车投入市公交和环卫系统的试验运行，在北京市相关部门指定线路进行路试，为市场化运作提供可靠依据。空气电池能否担当大任目前，国内锌空气电池已形成“南有博信、北有长力”的格局。不过，一种看似完美的新型动力电池，为何只有几家公司投资？汽车电池资深专家傅世枢介绍，在诸多种类的金属空气电池中只有锌空气电池得到实用，曾被以色列用于纯电动汽车，尽管近年先后被德、法、瑞典等国的汽车公司用于研制纯电动汽车，可是未修成正果。“虽然锌空气电池自身具有比能量大、成本低的优点，但是仍没突破自身技术瓶颈。”国家“863”项目一位车用电池专家说。天津清源电动车辆有限公司研究院院长、总工程师赵春明告诉记者，锌空气电池的致命缺陷是不可充电，属于一次性电池。“据我所知，世界上有两家有名的锌空气电池公司，一家来自美国，现在已经实现充放电500次，另外一家是欧洲Re?鄄Volt公司，其电池能充放电200次。不过与磷酸铁锂电池相比，次数还是太少了。”据中航长力相关负责人介绍，他们使用机械插块式技术，可以实现电池的可充电性。当锌空气电池放电结束后，需要将负极板取出集中到电解还原厂还原，同时为空电池壳装入新的负极板实现电池充电，并负责为客户配送充好电的电池。这位负责人表示，锌空气电池还有改善空间，比如现在这种电池的空气电极寿命约为300次，23年。装车后要根据路况和车速采用不同的电池组合，如果车速在3040公里/小时，路况好，只需要锌空气电池就行；如果爬坡，就需要采用电电混合的形式，比如与超级电容、镍氢电池混合。这位国家“863”项目车用电池专家认为，锌空气电池仅仅是电池技术中的一种，只作为示范运行可以，但不宜大规模推广。锂空气电池是理想之选“在金属空气电池中，最有潜力的是锂空气电池。”汽车电池资深专家傅世枢接受本报记者采访时表示，金属空气电池是未来取代锂离子电池的理想之选，锂空气电池的优势最为明显。谈起锂空气电池，傅世枢赞不绝口。据他介绍，目前，这项技术已被日本研究机构掌握，日本汽车公司对这种电池技术的兴趣浓厚。“锂离子电池驱动的电动汽车，续驶里程不过100多公里，如果换成同等大小的锂空气电池，续驶里程能够接近1000公里”。锂空气电池不是新概念，过去名气小，原因是它存在致命缺陷，即固体反应生成物氧化锂（Li2O）会在正极堆积，使电解液与空气的接触被阻断，从而导致放电停止。2009年3月，日本产业技术综合研究所能源技术研究部门能源界面技术研究小组组长周豪慎和日本学术振兴会（JSPS）外籍特别研究员王永刚，共同开发出大容量锂空气电池，他们通过将电解液分成两种来解决上述问题。在负极（金属锂）一侧使用有机电解液，在正极（空气）一侧使用水性电解液，两者之间用固体电解质隔离，防止两种电解液混合。中间的固体电解质只有锂离子能通过。新型锂空气电池放电反应生成的固体物质不是氧化锂，而是易溶于水性电解液的氢氧化锂。这样不会引起正极的碳孔被堵塞，从而解决了以往锂空气电池固体反应生成物阻碍电解液与空气接触的问题。此外，在实验中，研究人员分别用碱性水溶性凝胶和碱性水溶液作正极的电解液，结果发现，这种新型锂空气电池的放电性能比以往该类型电池大幅提高，特别是如果用碱性水溶液作正极电解液，使电池在空气中以0.1安培克的放电率放电，电池可连续放电20天。据了解，这种新型锂空气电池无需充电，只需更换正极的水性电解液，通过卡盒等方式更换负极的金属锂就可以连续使用。正极生成的氢氧化锂可以从使用过的水性电解液中回收，再提炼出金属锂，金属锂则可再次作为燃料循环使用。在傅世枢看来，锂空气电池的优势十分明显，理论比能量为11140Wh/kg，是当代锂离子蓄电池的300倍。由于锂空气电池的负极不需要化学加工，锂空气电池也不需要化学工艺处理，制造成本仅为普通锂离子蓄电池的60%。“一旦锂空气电池实现产业化，便可推动各类电动汽车全面产业化，取代目前的锂离子蓄电池，成为新能源汽车动力源”。据傅世枢分析，未来，不论锂离子蓄电池，还是锌空气电池、镁空气电池，都会有自己的市场。前者已大量用于手机、笔记本电脑和电动摩托车，后者用于医疗器械、水下设施等，而要作为纯电动汽车的动力电池组，可能非锂空气电池莫属。“新一代锂空气电池已解决了电池本身的各类技术难题，剩下的问题是如何加速产业化，大量生产。目前，还没听说我国有企业和机构研发这项技术。”傅世枢说。电池研发要着眼未来如果锂空气电池实现大规模生产，锂离子电池在电动汽车领域还有没有生存空间？答案很清楚，谁都会选择比能量更大、成本更低的锂空气电池。正如一些车用电池专家所言，中国电池技术的研发，要顾及眼下，更要着眼未来。当前，产业化成为我国新能源汽车努力的方向。国家在财政上对购买新能源汽车的私人用户进行补贴，用心良苦。在电池研发上，主要是满足现有的产业化需求。从国内电池研发情况看，研发力量集中在传统电池上，试图通过电池技术的更新换代，提高比能量，以便增加续驶里程。当前，令人担忧的是，传统电池技术已经遭遇瓶颈，一些悲观的人甚至断言我国新能源汽车走入死胡同。尽管事实没有那么糟糕，但是对于未来的技术储备，我们还做得不够。笔者认为，在坚持传统电池技术研发的同时，更应放眼未来。比如日本研发的锂空气电池，虽然在短时间内很难实现大规模生产，但从本身的性能看，在未来毫无疑问能够大展身手。技术的更替日新月异，同时冷漠无情。回首科学技术发展的历史，一项新技术被更新技术淘汰的例子比比皆是。新能源汽车作为我国的新兴战略性产业，在关键零部件上，应当吸取教训，努力避免此类事情发生。在电池技术研发上，应时刻跟踪世界前沿技术，加紧技术储备，迎接未来激烈的竞争。可充电锌空气电池明年上市 欲替代锂电池 2009-11-02 11:28:16 25529 人阅读 作者：Skyangeles 编辑：Skyangeles 复制链接 我要爆料 小到手机MP3，大到电动汽车，如何制造更安全、续航时间更长、充电循环数更多的充电电池一直都是关键的技术难题。我们使用多年的锂离子电池技术有很多明显的缺点，比如电量退化快、寿命短、不环保等，曾多次出现的锂电池过热、爆炸事故也至今仍让人心有余悸。在多种有望替代锂电池的技术当中，近期又出现了一股新势力：锌空气可充电电池。事实上，锌空气电池技术发明至今已有百余年的历史，使用活性炭吸附空气中的氧作为正极活性物质，以锌为负极，以氯化铵或苛性碱溶液为电解质。20世纪六十年代由于航天工程带来的技术改进，锌空气电池开始进入实际应用。如今，不少助听器中使用的纽扣电池，实际上就是锌空气电池。由于锌空气电池的结构限制，长期以来一直无法实现循环利用的可充电电池技术。而近几年，挪威科研机构SINTEF通过改进锌电极以及内部湿度控制，实现了锌空气电池的充电技术。目前的可充电锌空气电池在实验中已经实现了超过100次充放电循环，预计寿命可达到200次。相比锂电池，锌空气充电电池的储存电量是它的三倍，成本是锂电池的一半，并且完全没有过热爆炸的安全隐患。SINTEF在瑞士成立的ReVolt公司专门负责锌空气充电电池的产品开发和市场推广。该公司表示，用于助听器的微型锌空气充电电池明年就会开始销售，可用于手机等其他移动设备的锌空气充电电池随后也会推出。到上市时，其充放电寿命应可达到300到500次。另外，通过借鉴燃料电池结构，ReVolt表示锌空气充电电池未来还将应用在电动汽车当中，充放电寿命超过10000次，不过这项技术目前距离实用还有很远的距离。汽车锂动力电池还没有过关,锌空气电池又来了北京锌空气电池研究中心成立2010/3/12/08:58 来源:中国广播网 3月7日上午,中国航空工业集团公司旗下的中国航空技术国际控股有限公司所属的中航国际(香港)集团有限公司投资北京长力联合能源技术有限公司成立中航长力联合能源科技有限公司签约仪式暨北京锌空气电池研究中心揭牌仪式7日在京举行。该签约仪式的举行,标志着中航工业对发展新能源、实现锌空气电池产业化所采取的又一重要举措。 北京市人民府副市长苟仲文,中航工业总经理林左鸣出席了签约仪式,并共同为北京锌空气电池研究中心揭牌。 苟仲文副市长在致辞中说,该项目的建设,不仅对中航国际集团的长远发展具有重要的战略意义,而且对北京实施绿色北京的计划,对拉长北京市新能源产业链条,改善新能源结构,推动相关产业的发展,乃至优化调整新能源汽车结构都具有重要意义。 中航国际香港总经理季贵荣致辞表示,锌空气电池不仅作为清洁交通动力源,也作为储能的最优方案,具有广阔的发展前景和强大的竞争优势。中航国际香港希望发挥产业协同效应,在致力于加快锌空气电池产业化进程的同时,借助中油洁能公司成功的配送模式和销售网络,在全国公交和环卫系统建立锌空气电池服务体系,为国民经济发展提供更多品种的清洁能源,为我国的绿色能源事业做出新的贡献。 中航长力将投资5亿元人民币,在未来三年内,致力于实现锌空气电池产业化。2010年,北京市将安排5辆电动大客车和环卫车进行运行测试,另安排50辆电动大客车和环卫车电池,在北京市府指定的线路进行路试,投入市公交和环卫系统的试验运行,为市场化运作提供可靠的依据。公司2011年计划产出100辆电动大客车电池,在公交线路及定点旅游线路运行,同时新增300辆电动环卫车电池,在市环卫系统运行,为规模化发展电动汽车打下坚实的基础。2012年计划生产500辆电动大客车电池、500辆电动环卫车电池,加入北京市规模化发展电动汽车商业化运行的行列。2013年实现锌空气电池规模化生产,达到年产1000辆电动大客车电池和1000辆电动环卫车电池的规模。 仪式上,北京长力联合能源技术有限公司与中航国际香港签署了“关于锌空气电池产业化项目”的投资协议书,同时,北京长力还分别与北京公交集团签署电动公交车项目合作意向书,与北京环卫集团签署电动环卫车项目合作协议书,与北京八达岭经济开发区管理委员会签署入驻八达岭新能源产业基地意向书。 背景材料: 锌空气电池的发明已经有上百年的历史,它具有能量大、容量大、能量高、工作电压平稳、使用寿命长、性能稳定、无毒无害、安全可靠、没有爆隐患、资源丰富、成本低廉等诸多优点,是非常优秀的储能材料。1995年以色列电燃料(ElectricFuel)有限公司首次将锌空气电池用于EV(电动汽车)上,使得锌空气电池进入了实用化阶段。美国DreiackElectromotive公司以及德国、法国、瑞典、荷兰、芬兰、西班牙和南非等多个国家也都在EV上积极地推广应用锌空气电池。作为面向21世纪的新型能源,锌空气电池具有强大的竞争优势。北京市府提出,到2012年实现本市新能源汽车达到5000辆的示范规模的目标,为锌空气电池和中航长力提供了难得的发展机遇。发表于教学仪器与实验2008年第9期 两种简易铝氧气原电池的设计、制作 徐 惠1 陈 凯 21江苏省苏州中学 江苏苏州 215007 2南京晓庄学院化学系 江苏南京 211171 摘要：本文主要介绍了利用实验室常见材料制作能够稳定工作的铝氧气电池的两种简易方法。 关键词：铝 氧气 电池 “原电池的工作原理”以及“化学电源”的相关知识是高中化学中十分重要的内容。这部分知识难度大，学生不易理解，但由于这部分知识很好地体现了化学对于实际生产生活的重要价值，又是化学研究的热点，因而时常成为考题的热点。为了使学生更好的掌握原电池的工作原理以及如何利用原电池原理设计相关化学电源，许多老师尝试在课堂演示各式各样的原电池如：水果电池、简易氢氧燃料电池i等等来帮助学生理解原电池的工作原理。但这一系列适合在课堂演示的原电池中以固体和气体作为反应物的却还不常见。鉴于此我们借鉴了一般燃料电池的制作方法设计并制作了新颖、有趣易于操作和演示的铝氧气电池。1 电池的工作原理负极反应：Al 3e- = Al3+ j(Al3+/Al)= -1.662V正极反应：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- j(OH-/ O2)= 0.401Vii总反应：4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3。实际制作电池过程中，由于电极材料以及电解质溶液内阻的影响会大大减小电池的输出电压。为使制作的电池能够获得较大的输出电压，在制作时采用多个电池串联的方式。2 电极材料的选择铝氧气电池的两极材料中负极材料直接选用铝片或铝箔即可。正极反应物为氧气，我们选用既能导电又能对氧气反应有一定催化作用，同时具有吸附氧气作用的活性炭为正极材料。3 电池的制作过程3.1 包扎式电池的制作（1）选用直径10cm左右的圆形铝箔34张，表面用稀氢氧化钠预处理后洗净备用。（2）选择直径比铝箔稍大滤纸56张备用。（3）将一张滤纸平铺于一张已预处理的铝片上（尽量做到圆心相对），用滴管吸取饱和食盐水将滤纸浸润。（潮湿但不滴水为佳）（4）在已经浸润的滤纸上平铺一层活性炭粉末约1g左右（平铺时面积宜大不宜小）。再在活性炭上滴加饱和食盐水使活性炭粉充分浸润。（5）在已经浸润的活性碳上再放一张已预处理的铝片，重复34操作。（6）待铝片和活性炭各叠加34层后，取一实验室进行电解实验常用的活性碳棒至于最顶层活性碳粉中央，小心地将各层滤纸和铝箔同时包向中央的碳棒，包至图2所示状态用细线扎好滤纸和铝箔开口处。 图1包扎式电池的结构示意图 图2制作完成的包扎式电池示意图 （7）用手捏实电池，使碳粉、碳棒、滤纸以及铝箔充分接触以减小电池内阻。（8）将音乐贺卡的正极和负极分别连接在制作完成的电池的碳棒和外层铝皮上，即可看到音乐贺卡上发光二极管发光，同时贺卡也会发出动听的音乐。3.2 卷制式电池的制作研究中发现方法一所制作的电池虽然电压稳定在1V左右，但由于正极的氧气来源于空气，空气中氧气浓度较小，所以电池的电流较小，不能使小电珠等所需电流较大的用电器工作。为克服这一问题，我们又尝试设计了第二种制作电池的方法。 （1）以活性碳棒作为中心，以纱布和滤纸包裹较多量的活性炭粉卷裹于中心碳棒上，且卷制时应注意松紧适宜。为增加正极吸附氧气的量，活性炭粉的量可在2 4g左右，为减小内阻，包裹的炭粉应尽量分布较大的面积。（2）在步骤（1）包裹好的纱布外侧包裹一层经氢氧化钠预处理后洗净的铝皮。（3）重复包裹炭粉、铝皮各两层。（4）用细线扎一圈固定最外层铝皮。（5）制作完成的电池，浸泡于饱和硫酸钠溶液后取出，稍作挤压除去过多的溶液后将电池置于小烧杯。（6）分别将直流电源的正负极接于电池的碳棒和外层铝皮上，调至电压12v，电解2-3分钟后断电。 图3卷制式电池的制作过程（7）将小电珠接于电池的正负极，电珠即可发出较为明亮的光，且可维持30分钟以上的时间。4 说明 包扎式电池以空气中的氧气为反应物，因为活性炭吸附的氧气来自于空气，所以制作电池时扎线不宜过紧，以便空气中的氧气能够顺利地被活性炭吸附。此电池实属铝空气电池。卷制式电池若不经电解操作，直接浸润电解质溶液后接音乐贺卡也可工作，也可用于演示铝空气电池。通电操作后活性炭吸附的氧气更多，大大增加了电池的输出电量，可使小电珠等较大功率用电器工作，增强了演示效果。为保证氧气的充分吸附，卷制电池时也应松紧适度。以上两种电池在接用电器一段时间后，拆开外层铝皮，向内层滤纸或包裹活性炭的纱布上滴加少许酚酞溶液，均可出现红色，此现象可充分证明在电池工作过程中确有氢氧根离子生成，学生可通过此实验现象进一步理解铝氧气电池的工作原理。以上两种制作铝氧气电池的方法简单易行，适合中学课堂演示和学生课外兴趣活动。 -参考文献 i肖强如何在课堂上实现氢氧燃料电池的实验J 教学仪器与实验 2006（8）：31 ii傅献彩等物理化学M北京：高等教育出版社，1990：603604镁燃料电池原理研究 2011-05-08 14:53:48 来源:互联网 1 引言 镁燃料电池具有比能量高、使用安全方便、原材料来源丰富、成本低、燃料易于贮运、可使用温度范围宽(2080)及污染小等特点1。作为一种高能化学电源，拥有良好的应用前景，因此很多研究学者与单位对其进行了研究。早在20世纪60年代，美国GE公司就对中性盐镁燃料电池进行了研究2。随后美国海军海底战事中心(Naval Undersea Warfare Center)与麻省理工大学(University of Massa-chusetts Dartmouth)以及BAE Systems公司共同研制成功了用于自主式潜航器的镁-过氧化氢燃料电池系统3。该电池采用海水作电解质，镁合金作阳极材料，液态过氧化氢作阴极氧化剂。该电池提供了一个成本较低并且更为安全的高能动力，是低速率、长寿命的自主式潜航器的理想驱动电源。20世纪90年代初，Westinghouse公司研制出了海洋应用的圆柱型海水电解质镁/空气燃料电池4。1996年，挪威与意大利共同开发了镁燃料电池，并应用于180m深的海底油井或气井探测的海洋水下自动控制系统。该海水电池采用商业镁合金作阳极，海水作电解质，海水中溶解的氧为氧化剂，阴极用碳纤维制造。这个电池系统能量达到650kWh，系统设计寿命为15年5。加拿大Greenvolt Power公司研制的100W和300W级镁/盐水/空气燃料电池(MASWFC)，能量密度是铅酸电池的20倍以上，可为电视、照明灯、便携电脑、手机及GPS等设备供电。加拿大Magpower Systems公司研制的盐水电解质镁/空气燃料电池，能连续提供300W功率，成功应用于偏远地区水净化系统水泵的供电6。Medeiros等研究了Mg-H2O2半燃料电池，电池的阳极为镁合金AZ61，导离子膜是Nafion-115，阴极为垂自植入到碳纸上的碳纤维担载的Pd-Ir，阳极电解液为海水，阴极电解液为海水 硫酸 过氧化氢，单电池在连续30 h的放电期间内，在25mA/cm2的电流密度下，电池电压稳定在1.77V1.8 V之间。根据消耗的镁，过氧化氢和硫酸的质量计算出来电池的比能量达500520Wh/kg7。然而，镁燃料电池总体上存在着三大缺陷1, 6, 8：(1)容量损失大，(2)负极利用率低，(3)电压损耗大。其中，容量损失大和负极利用率低主要是由于镁的自腐蚀引起的，而镁的负差效应将进一步加剧镁的自腐蚀，因此，很多学者通过制备镁合金和运用电解液添加剂两种途径来降低镁的自腐蚀，提高电池容量和负极利用率。而电压损耗大则受镁及镁合金放电产物和正极活性物质的影响，可通过运用电解液添加剂和制备新型催化剂来解决。本文将镁燃料电池的研究进展分为工作原理、电极的研究和电解液添加剂三部分进行阐述。2 镁燃料电池的工作原理镁燃料电池(Magnesium fuel cell，又称Magnesium semi-fuel cell)主要由镁合金阳极，中性盐电解质和空气(氧气或其它氧化剂)阴极三部分组成。镁及镁合金是非常活泼的金属，适合用作阳极材料。阴极氧化剂可以利用空气或者海水中的氧，还有过氧化氢和次氯酸盐等，根据氧化剂不同，目前研究的燃料电池可分为镁-空气燃料电池，镁-海水燃料电池，镁-过氧化氢燃料电池，镁-次氯酸盐燃料电池1, 6, 8, 9。2.1 镁-空气燃料电池镁-空气燃料电池工作原理示意图如1所示。图1 镁-空气燃料电池工作示意图。中性盐条件下镁-空气燃料电池的放电反应机理如下：阳极反应：MgMg2 2e- 2.37 V阴极反应：O2 2H2O 4e-4OH- 0.40 V电池总反应：Mg 1/2O2 H2OMg(OH)2 2.77 V中性盐电解质镁-空气燃料电池的寄生反应：析氢反应：Mg 2H2OMg(OH)2 H22.2 镁-海水燃料电池镁-海水燃料电池结构示意图如2所示。图2镁-海水燃料电池结构示意图镁-海水溶解氧半燃料电池的放电反应机理类似于镁-空气电池。2.3 镁-过氧化氢燃料电池镁-过氧化氢燃料电池是镁-空气(氧)燃料电池的一个分支，其工作原理示意图如图3所示。图3 镁-过氧化氢燃料电池工作示意图中性盐电解质镁-过氧化氢燃料电池的放电反应：阳极反应：MgMg2 2e- -2.37 V阴极反应：HO2- H2O 2e-3OH- 0.88 V电池总反应：Mg HO2- H2OMg2 3OH- 3.25 V中性盐电解质镁-过氧化氢燃料电池的寄生反应：分解反应：2H2O22H2O O2沉淀反应：Mg2 2OH-Mg(OH)2(s)Mg2 CO32-MgCO3(s)析氢反应：Mg 2H2OMg(OH)2 H2酸性条件下镁-过氧化氢燃料电池的放电反应机理如下：阳极反应：MgMg2 2e- -2.37 V阴极反应：H2O2 2H 2e-2H2O 1.77 V电池反应：Mg H2O2 2H Mg2 2H2O 4.14 V2.4 镁-次氯酸盐燃料电池镁-次氯酸盐燃料电池工作原理示意图如4所示。图4 镁-次氯酸盐燃料电池工作原理示意图中性盐电解质镁-次氯酸盐燃料电池的放电反应：阳极反应：MgMg2 2e- -2.37 V阴极反应：ClO- H2O 2e-Cl- 2OH- 0.90 V电池总反应：Mg ClO- H2OCl- 2OH- 3.27 V中性盐电解质镁-次氯酸盐燃料电池的寄生反应：分解反应：2ClO-Cl- ClO2沉淀反应：Mg2 2OH-Mg(OH)2(s)Mg2 CO32-MgCO3(s)析氢反应：Mg 2H2OMg(OH)2 H23 电极的研究3.1正极镁燃料电池正极是空气中的O2等氧化剂，其参加反应需要一定的催化剂，这些催化剂能够加速氧化剂在溶液中的电还原反应速率，因此催化剂的催化性能是影响电池性能的重要因素之一，特别是针对氧化剂在中性溶液中的催化。下面就空气中的O2、海水中的O2和H2O2的催化剂进行阐述。3.1.1 空气中O2的催化剂目前，空气阴极采用的催化剂主要有贵金属催化剂(铂、铂合金和银)、钙钛矿型氧化物催化剂、金属有机鳌合物催化剂、MnO2催化剂等。贵金属铂基催化剂用作空气阴极氧还原电催化剂显示出良好的催化活性，但由于铂价格昂贵，限制了它的市场化与应用范围。近年来有关金属燃料电池用非铂催化剂阴极研究报道较多，并取得了较大的进展。Gamburzev等10人开发了不同碳载体的银电催化剂制备方法，并且对银催化剂空气扩散电极在碱性电解质中的电催化性能进行了研究，结果表明，碳载体银催化剂电极的性能比只有碳催化剂时提高3倍。Wagner等11, 12采用PTFE作有机粘结剂，与银粉或氧化银粉催化剂相混合，通过冷压处理过程，得到高比表面积的多孔气体扩散电极。PTFE纤维在电极中呈蜘蛛网结构，形成了很好的疏水孔系统，有利于气体的传输，提高了催化剂的催化活性与稳定性，电流密度达到650mA/cm2，使用寿命长达5000h。钙钛矿型催化剂也是较好的电催化剂，Li13等采用改进的无定型柠檬酸前驱体法合成了LiMn2xCoxO4系列尖晶石型氧化物，与传统制备方法相比，催化剂比表面积明显增加。金属大环化合物，特别是金属(Fe、Co)赘合物如酞菁、卟琳也都被认为对氧还原有电催化活性，Bron等14对碳载叶琳铁化合物进行热处理，制得氧还原电催化剂，其活性虽然低于含10%Pt的商业Pt/C催化剂的活性，但就催化剂中的金属含量而言，两者活性相当。MnO2催化剂作为氧还原电催化剂，具有价格低廉的优势，具有广阔的应用前景。Z. D. Wei等15, 16研究了碳载MnO2催化剂的空气电极，把碳黑和硝酸锰溶液混合后在不同温度下加热焙烧，发现在340时制得的MnO2催化剂活性最好，同时进一步研究了Mn3O4对于形成有利于氧还原的MnO2晶体的引导作用。T. Ohsaka、Y. L. Cao等17-1